Sampling and Super-resolution of Sparse Signals Beyond the Fourier Domain

Recovering a sparse signal from its low-pass projections in the Fourier domain is a problem of broad interest in science and engineering and is commonly referred to as super-resolution. In many cases, however, Fourier domain may not be the natural choice. For example, in holography, low-pass projections of sparse signals are obtained in the Fresnel domain. Similarly, time-varying system identification relies on low-pass projections on the space of linear frequency modulated signals. In this paper, we study the recovery of sparse signals from low-pass projections in the Special Affine Fourier Transform domain (SAFT). The SAFT parametrically generalizes a number of well known unitary transformations that are used in signal processing and optics. In analogy to the Shannon's sampling framework, we specify sampling theorems for recovery of sparse signals considering three specific cases: (1) sampling with arbitrary, bandlimited kernels, (2) sampling with smooth, time-limited kernels and, (3) recovery from Gabor transform measurements linked with the SAFT domain. Our work offers a unifying perspective on the sparse sampling problem which is compatible with the Fourier, Fresnel and Fractional Fourier domain based results. In deriving our results, we introduce the SAFT series (analogous to the Fourier series) and the short time SAFT, and study convolution theorems that establish a convolution--multiplication property in the SAFT domain.Comment: 42 pages, 3 figures, manuscript under revie

Une méthode bayésienne pour la localisation et la séparation de sources de formes connues

Nous considérons ici un problème de déconvolution où le signal d'entrée est supposé être une superposition d'un nombre fini de signaux de forme connue avec des paramètres de positions, d'amplitudes et d'échelles inconnus. Le problème devient alors celui de l'estimation de ces paramètres. La méthode proposée est basée sur l'estimation au sens du MAP avec des choix specifiques pour des lois a priori. L'originalité du travail est plutôt dans ces choix. Il s'agit d'une méthode originale pour la résolution d'un problème peu classique qui comporte à la fois une étape de déconvolution et une étape de séparation de sources. L'optimisation du critère MAP est faite à l'aide d'un algorithme de descente du type Newton-Raphson après une initialisation appropriée. Quelques résultats de simulation illustrent les performances de la méthode