<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Comput. Neurosci.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Computational Neuroscience</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Comput. Neurosci.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">1662-5188</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fncom.2022.775241</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Neuroscience</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Reconstructing Group Wavelet Transform From Feature Maps With a Reproducing Kernel Iteration</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Barbieri</surname> <given-names>Davide</given-names></name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1477242/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff><institution>Departamento de Matem&#x000E1;ticas, Universidad Aut&#x000F3;noma de Madrid</institution>, <addr-line>Madrid</addr-line>, <country>Spain</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Fabio Anselmi, Baylor College of Medicine, United States</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Bruno Olshausen, University of California, Berkeley, United States; Tony Lindeberg, Royal Institute of Technology, Sweden</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Davide Barbieri <email>davide.barbieri&#x00040;uam.es</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>15</day>
<month>03</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>16</volume>
<elocation-id>775241</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>13</day>
<month>09</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>28</day>
<month>01</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2022 Barbieri.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Barbieri</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>In this article, we consider the problem of reconstructing an image that is downsampled in the space of its <italic>SE</italic>(2) wavelet transform, which is motivated by classical models of simple cell receptive fields and feature preference maps in the primary visual cortex. We prove that, whenever the problem is solvable, the reconstruction can be obtained by an elementary project and replace iterative scheme based on the reproducing kernel arising from the group structure, and show numerical results on real images.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>harmonic analysis</kwd>
<kwd>wavelet analysis</kwd>
<kwd>reproducing kernel Hilbert spaces</kwd>
<kwd>primary visual cortex</kwd>
<kwd>receptive fields</kwd>
<kwd>orientation preference maps</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">777822</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">H2020 Excellent Science<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100010662</named-content></contract-sponsor>
<counts>
<fig-count count="9"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="45"/>
<ref-count count="75"/>
<page-count count="20"/>
<word-count count="9679"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>This article introduces an iterative scheme for solving a problem of image reconstruction, motivated by the classical behavior of the primary visual cortex (V1), in the setting of group wavelet analysis. The mathematical formulation of the problem is that of the reconstruction of a function on the plane which, once represented as a function on the group <italic>SE</italic>(2) &#x0003D; &#x0211D;<sup>2</sup> &#x022CA; &#x1D54A;<sup>1</sup> of rotations and translations of the Euclidean plane <italic>via</italic> the group wavelet transform, is known only on a certain two-dimensional subset of this three-dimensional group. This problem is equivalent to that of filling in missing information related to a large subset of the <italic>SE</italic>(2) group and ultimately inquires about the completeness of the image representation provided by feature maps observed in V1.</p>
<p>One of the main motivations for the present study comes indeed from neuroscience and the modeling of classical receptive fields of simple cells in terms of group actions restricted to feature maps such as the orientation preference maps. The attempts to model mathematically the measured behavior of the brain&#x00027;s primary visual cortex (V1) have led to the introduction of the linear-nonlinear-Poisson (LNP) model (Carandini et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2005</xref>), which defines what is sometimes referred to as classical behavior. It describes the activity of a neuron in response to a visual stimulus as a Poisson spiking process driven by a linear operation on the visual stimulus, modeled by the receptive field of the neuron, passed through a sigmoidal nonlinearity. A series of thorough studies of single cell behavior could find a rather accurate description of the receptive fields of a large amount of V1 cells, called simple cells, within the LNP model, in terms of integrals over Gabor functions located in a given position of the visual field (Marcelja, <xref ref-type="bibr" rid="B51">1980</xref>; Ringach, <xref ref-type="bibr" rid="B63">2002</xref>). This description formally reduces the variability in the classical behavior of these cells to few parameters, regulating the position on the visual field, the size, the shape, and the local orientation of a two-dimensional modulated Gaussian. A slightly simplified description of a receptive field activity <italic>F</italic> in response to a visual stimulus defined by a real function <italic>f</italic> on the plane, representing light intensity, is the following: denoting by <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>,</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M2"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the parameters <italic>s, p</italic> &#x02208; &#x0211D;<sup>&#x0002B;</sup> define the local (inverse) scale and spatial frequency, the angle &#x003B8; &#x02208; [0, 2&#x003C0;) defines the local direction and <italic>x</italic> &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup> define the local position of the receptive field in the visual field, while the complex formulation can be formally justified by the prevalence of so-called even and odd cells (Ringach, <xref ref-type="bibr" rid="B63">2002</xref>). We will focus on the sole parameters <italic>x</italic>, &#x003B8;. This may be considered restrictive (Hubel and Wiesel, <xref ref-type="bibr" rid="B40">1962</xref>; Sarti et al., <xref ref-type="bibr" rid="B64">2008</xref>; Barbieri, <xref ref-type="bibr" rid="B9">2015</xref>), but it is nevertheless interesting since angles represent a relevant local feature detected by V1 (Hubel and Wiesel, <xref ref-type="bibr" rid="B40">1962</xref>) whose identification has given rise to effective geometrical models of perception (Petitot and Tondut, <xref ref-type="bibr" rid="B60">1999</xref>; Paul C. Bressloff, <xref ref-type="bibr" rid="B58">2002</xref>; John Zweck, <xref ref-type="bibr" rid="B43">2004</xref>; Citti and Sarti, <xref ref-type="bibr" rid="B20">2006</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">2015</xref>). We will give more details below concerning this restriction. In this case, one can then model the linear part of the classical behavior of simple cells in terms of an object that is well-studied in harmonic analysis: by rephrasing Equation (1) as</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M3"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for fixed values of <italic>p, s</italic>, we obtain a <italic>SE</italic>(2) group wavelet transform of <italic>f</italic> (refer to Section 2). On the other hand, classical experiments with optical imaging have shown that not all parameters &#x003B8; &#x02208; &#x1D54A;<sup>1</sup> are available for these cortical operations (Blasdel and Salama, <xref ref-type="bibr" rid="B12">1986</xref>; Bonhoeffer and Grinvald, <xref ref-type="bibr" rid="B13">1991</xref>; Weliky et al., <xref ref-type="bibr" rid="B71">1996</xref>; Bosking et al., <xref ref-type="bibr" rid="B15">1997</xref>; White and Fitzpatrick, <xref ref-type="bibr" rid="B72">2007</xref>). Furthermore, with single-cell precision two-photon imaging techniques (Ohki et al., <xref ref-type="bibr" rid="B57">2006</xref>), we can say with a good approximation that in many mammals, a pinwheel-shaped function &#x00398; : &#x0211D;<sup>2</sup> &#x02192; &#x1D54A;<sup>1</sup> determines the available angle at each position. This feature map can be introduced in the Model (1) by saying that the receptive fields in V1 record the data.</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M4"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Within this setting, a natural question is, thus, whether this data actually contains all the sufficient information to reconstruct the original image <italic>f</italic>, and how can we reobtain <italic>f</italic> from these data. This is the main problem we aim to address. Note that one can equivalently consider the graph <inline-formula><mml:math id="M5"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00398;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x00398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the feature map &#x00398; instead of the feature map itself: this would allow us to address the problem as that of the injectivity of the restriction of the function (Equation 2) to the subset <inline-formula><mml:math id="M151"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, which is the point of view taken in Section 3.</p>
<p>Before proceeding, we recall that a severe limitation of the purely spatial Model (Equation 1) is that of disregarding temporal behaviors (DeAngelis et al., <xref ref-type="bibr" rid="B25">1995</xref>; Cocci et al., <xref ref-type="bibr" rid="B22">2012</xref>). Moreover, the classical behavior described by the LNP model is well-known to be effective only to a limited extent: several other mechanisms are present that describe a substantial amount of the neural activity in V1, such as Carandini-Heeger normalization (Carandini and Heeger, <xref ref-type="bibr" rid="B18">2012</xref>), so-called non-classical behaviors (Fitzpatrick, <xref ref-type="bibr" rid="B32">2000</xref>; Carandini et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2005</xref>), and neural connectivity (Angelucci et al., <xref ref-type="bibr" rid="B4">2002</xref>). However, spatial receptive fields and the LNP provide relevant insights on the functioning of V1 (Ringach, <xref ref-type="bibr" rid="B63">2002</xref>). Moreover, the ideas behind the LNP model have been a main source of inspiration in other disciplines, notably for the design of relevant mathematical and computational theories, such as wavelets and convolutional neural networks (Marr, <xref ref-type="bibr" rid="B52">1980</xref>; LeCun et al., <xref ref-type="bibr" rid="B47">2010</xref>). We also point out that the use of groups and invariances to describe the variability of the neural activity has proved to be a solid idea to build effective models (Citti and Sarti, <xref ref-type="bibr" rid="B20">2006</xref>; Anselmi and Poggio, <xref ref-type="bibr" rid="B7">2014</xref>; Petitot, <xref ref-type="bibr" rid="B59">2017</xref>), whose influence on the design of artificial learning architectures is still very strong (Anselmi et al., <xref ref-type="bibr" rid="B5">2019</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">2020</xref>; Montobbio et al., <xref ref-type="bibr" rid="B56">2019</xref>; Lafarge et al., <xref ref-type="bibr" rid="B46">2021</xref>).</p>
<p>We would like to mention that, in addition, some other simplifications already at the level of modeling the receptive fields of V1 cells are assumed when considering (Equation 3) as the data collected by V1, i.e., by restricting the parameters of interest to only (<italic>x</italic>, &#x003B8;) and by considering just one angle &#x003B8; for each position <italic>x</italic>. First, in Equation (1), one performs operations <italic>x</italic> &#x02212; <italic>y</italic>, meaning that both <italic>x</italic> and <italic>y</italic> are coordinates on the visual plane. On the other hand, it is known that a nontrivial retinotopic map links the cortical coordinates with the visual field (Tootell et al., <xref ref-type="bibr" rid="B68">1982</xref>). Thus, in order for a cortical map &#x00398; to be compared with actual measurements such as those of Blasdel and Salama (<xref ref-type="bibr" rid="B12">1986</xref>); Bonhoeffer and Grinvald (<xref ref-type="bibr" rid="B13">1991</xref>); Weliky et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B71">1996</xref>); Bosking et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B15">1997</xref>); Ohki et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B57">2006</xref>); White and Fitzpatrick (<xref ref-type="bibr" rid="B72">2007</xref>), in Equation (3), we should not consider &#x00398; as computed directly on the visual field coordinate <italic>x</italic> but rather compose &#x00398; with the retinotopic map. Equation (3) is, thus, to be considered, from the strictly neural point of view, either as a local approximation or as a formulation where &#x00398; also contains the retinotopic map. Moreover, we are assuming yet another simplification of what would be a realistic model by considering the parameters <italic>p, s</italic> in Equation (1) as fixed. More specifically, it is known that the spatial frequency <italic>p</italic> of the receptive field is itself a feature that is organized in a columnar fashion, i.e., by a cortical map (Ribot et al., <xref ref-type="bibr" rid="B61">2013</xref>), which is correlated with that of orientations, and recent refined mathematical models are able to reproduce these cortical maps on the basis of the sole structure of the receptive field (Baspinar et al., <xref ref-type="bibr" rid="B11">2018</xref>). Concerning the (inverse) scale parameter <italic>s</italic>, it is known (Hubel and Wiesel, <xref ref-type="bibr" rid="B41">1974</xref>) that it does not only vary horizontally on the cortex, but it also changes along the transverse direction, hence providing a local analysis at more than one scale. Moreover, considering the variation of the transversal average local scale with respect to the horizontal cortical coordinates, it has been observed that, up to the scatter variations, this scale is also correlated with another cortical map, the retinotopic map (Harvey and Dumoulin, <xref ref-type="bibr" rid="B37">2011</xref>). Finally, the two parameters <italic>p</italic> and <italic>s</italic> appear to be statistically correlated in the populations of simple cells whose receptive fields have been measured and fitted with the Gabor model (Ringach, <xref ref-type="bibr" rid="B63">2002</xref>). If these assumptions are considered satisfactory, however, it becomes easy to reconcile a description such as that of Equation (3) with other classical ones based on the concept of tuning curves (refer to e.g., Webster and Valois, <xref ref-type="bibr" rid="B69">1985</xref>. An orientation tuning curve for a given V1 cell is a measured bell-shaped curve that shows the response of the cell to different orientations. That is, it describes how a cell that has a given orientation preference &#x003B8;<sub>0</sub> actually has a nonzero activation when a visual stimulus with similar but not equally oriented stimuli are presented in its receptive field area. In this sense, each cell is not sensitive to just one orientation, in the same way as it is not sensitive to just one point in the visual space. These areas of influence in the parameter space (<italic>x</italic>, &#x003B8;) for a given cell of V1 can actually be related to the structure of receptive fields and the uncertainty principle of the <italic>SE</italic>(2) group (Barbieri et al., <xref ref-type="bibr" rid="B10">2014</xref>), and orientation tuning curves too can be obtained from Gabor-like receptive fields (Barbieri, <xref ref-type="bibr" rid="B9">2015</xref>).</p>
<p>For the sake of completeness and previously unfamiliar readers, we also recall that simple cells receptive fields are sometimes modeled as scaled directional derivatives of Gaussians. This model, which can actually reproduce quite closely certain Gabor functions, was initially introduced for its theoretical interest and its neural plausibility (Webster and Valois, <xref ref-type="bibr" rid="B69">1985</xref>; Young, <xref ref-type="bibr" rid="B74">1985</xref>; Koenderink and van Doorn, <xref ref-type="bibr" rid="B45">1987</xref>) and later used extensively in the scale space theory in computer vision (Florack et al., <xref ref-type="bibr" rid="B33">1992</xref>; Lindeberg, <xref ref-type="bibr" rid="B48">1994</xref>) as well as for a largely developed axiomatic theory of receptive fields (Lindeberg, <xref ref-type="bibr" rid="B49">2013</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B50">2021</xref>). A thorough discussion on the relationship between this model and that of Gabor functions can be found in (Petitot, <xref ref-type="bibr" rid="B59">2017</xref>, Ch. 3).</p>
<p>Another motivation for studying the completeness of the data collected with Equation (3) comes from the relationship of this problem with that of sampling in reproducing kernel Hilbert spaces (RKHS). The RKHS structure, in this case, is that of the range of the group wavelet transform, and will be discussed in detail, together with the basics on the <italic>SE</italic>(2) wavelet transform, in Section 2. Reducing the number of parameters in a wavelet transform is a common operation, that one typically performs for discretization purposes (refer to e.g., Daubechies, <xref ref-type="bibr" rid="B24">1992</xref>), or e.g., because it is useful to achieve square-integrability (Ali et al., <xref ref-type="bibr" rid="B2">1991</xref>). The main issue is that these operations are typically constrained nontrivially in order to retain sufficient information that allows one to distinguish all interesting signals. For example, when discretizing the short-time Fourier transform to obtain a discrete Gabor Transform, the well-known density theorem (Heil, <xref ref-type="bibr" rid="B38">2007</xref>) imposes a minimum density of points in phase space where the values of the continuous transform must be known in order to retain injectivity for signals of finite energy. Much is known about this class of problems in the context of sampling, from classical Shannon&#x00027;s theorem and uncertainty-related signal recovery results (Donoho and Stark, <xref ref-type="bibr" rid="B27">1989</xref>) to general sampling results in RKHS (Fuhr et al., <xref ref-type="bibr" rid="B35">2017</xref>; Grochenig et al., <xref ref-type="bibr" rid="B36">2018</xref>). However, the kind of restriction implemented by feature maps does not seem to fit into these settings, even if some similarities may be found between the pinwheel-shaped orientation preference maps (Bonhoeffer and Grinvald, <xref ref-type="bibr" rid="B13">1991</xref>) and Meyer&#x00027;s quasicrystals, which have been recently used for extending compressed sensing results (Candes et al., <xref ref-type="bibr" rid="B16">2006</xref>; Matei and Meyer, <xref ref-type="bibr" rid="B53">2010</xref>; Agora et al., <xref ref-type="bibr" rid="B1">2019</xref>).</p>
<p>We remark that this article does not focus on dictionary learning techniques for image representation that may give rise to realistic receptive fields and feature maps, such as e.g., those studied in Hyvarinen and Hoyer (<xref ref-type="bibr" rid="B42">2001</xref>) and Miikkulainen et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B54">2005</xref>). We will consider only the problem of reconstruction of the <italic>SE</italic>(2) wavelet transform from a given feature map.</p>
<p>The plan of the article is as follows. In Section 2, after a brief overview of the <italic>SE</italic>(2) transform and its RKHS structure, we will formalize in a precise way the problem of functional reconstruction after the restriction (Equation 3) has been performed. In Section 3, we will introduce a technique to tackle this problem, given by an iterative kernel method based on projecting the restricted <italic>SE</italic>(2) wavelet transform onto the RKHS defined by the group representation. Moreover, we will consider a discretization of the problem and, in the setting of finite dimensional vector spaces, we will give proof that the proposed iteration converges to the desired solution. Finally, in Section 4, we will show and discuss numerical results on real images.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2. Overview of the <italic>SE</italic>(2) Transform</title>
<p>The purpose of this section is to review the fundamental notions of harmonic analysis needed to provide a formal statement of the problem. We will focus on the group wavelet transform defined by the action on <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) of the group of rotations and translation of the Euclidean plane, expressed as a convolutional integral transform.</p>
<p>We will denote the Fourier transform of <italic>f</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>1</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) &#x02229; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) by</p>
<disp-formula id="E4"><mml:math id="M6"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<p>and, as customary, we will use the same notation for its extension by density to the whole <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>). We will also denote by &#x0002A; the convolution on &#x0211D;<sup>2</sup>:</p>
<disp-formula id="E5"><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Let &#x1D54A;<sup>1</sup> be the abelian group of angles of the unit circle, which is isomorphic either to the one dimensional torus &#x1D54B; &#x0003D; [0, 2&#x003C0;) or to the group <italic>SO</italic>(2) of rotations of the plane &#x0211D;<sup>2</sup>. The group <italic>SE</italic>(2) &#x0003D; &#x0211D;<sup>2</sup> &#x022CA; &#x1D54A;<sup>1</sup> is (refer to e.g., Sugiura, <xref ref-type="bibr" rid="B65">1990</xref>, Ch. IV) the semidirect product group with elements (<italic>x</italic>, &#x003B8;) &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup> and composition law</p>
<disp-formula id="E6"><mml:math id="M8"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Its Haar measure, which is the (Radon) measure on the group which is invariant under group operations, is the Lebesgue measure on &#x0211D;<sup>2</sup> &#x022CA; &#x1D54A;<sup>1</sup>.</p>
<p>A standard way to perform a wavelet analysis with respect to the <italic>SE</italic>(2) group on two-dimensional signals is given by the operator defined as follows.</p>
<p><bold>D</bold><sc><bold>EFINITION 1</bold></sc>. <italic>Let us denote by</italic> <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">U</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>the unitary action by rotations of</italic> &#x1D54A;<sup>1</sup> <italic>on L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>):</p>
<disp-formula id="E7"><mml:math id="M11"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Let &#x003C8; &#x02208; L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>), <italic>and denote by &#x003C8;<sub>&#x003B8;</sub> &#x0003D; R</italic>(<italic>&#x003B8;</italic>)<italic>&#x003C8;. The SE</italic>(2) <italic>wavelet transform on L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) <italic>with the mother wavelet &#x003C8; is</italic></p>
<disp-formula id="E8"><label>(4)</label><mml:math id="M12"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In terms of this definition, we can then see that if we choose <italic>s, p</italic> &#x02208; &#x0211D;<sup>&#x0002B;</sup>, and let <inline-formula><mml:math id="M13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be</p>
<disp-formula id="E9"><label>(5)</label><mml:math id="M14"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we can write (Equation 1) as <italic>F</italic> &#x0003D; <italic>W</italic><sub>&#x003C8;<sub><italic>s, p</italic></sub></sub><italic>f</italic>(<italic>x</italic>, &#x003B8;).</p>
<p>Moreover, by making use of the quasiregular representation of the <italic>SE</italic>(2) group</p>
<disp-formula id="E10"><label>(6)</label><mml:math id="M15"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A0;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and denoting by <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, we can rewrite (Equation 4) as follows:</p>
<disp-formula id="E11"><mml:math id="M17"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003A0;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<p>which is a standard form to write the so-called group wavelet transform (refer to e.g., F&#x000FC;hr, <xref ref-type="bibr" rid="B34">2005</xref>; Deitmar and Echterhoff, <xref ref-type="bibr" rid="B26">2014</xref>). Note that, in the interesting case (Equation 5), we have <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The <italic>SE</italic>(2) transform (Equation 4), together with the notion of group wavelet transform, has been studied in multiple contexts (refer to e.g., Weiss and Wilson, <xref ref-type="bibr" rid="B70">2001</xref>; Antoine et al., <xref ref-type="bibr" rid="B8">2004</xref>; F&#x000FC;hr, <xref ref-type="bibr" rid="B34">2005</xref>; Duits et al., <xref ref-type="bibr" rid="B29">2007</xref>; Deitmar and Echterhoff, <xref ref-type="bibr" rid="B26">2014</xref>; Dahlke et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2015</xref> and references therein), and several of its properties are well-known. In particular, if <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic> is a bounded operator from <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) to <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup>), which happens e.g., for &#x003C8; &#x02208; <italic>L</italic><sup>1</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) &#x02229; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) by Young&#x00027;s convolution inequality and the compactness of &#x1D54A;<sup>1</sup>, it is easy to see that its adjoint reads</p>
<disp-formula id="E12"><label>(7)</label><mml:math id="M19"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is also well-known (Weiss and Wilson, <xref ref-type="bibr" rid="B70">2001</xref>) that <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic> cannot be injective on the whole <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>), i.e., we cannot retrieve an arbitrary element of <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) by knowing its <italic>SE</italic>(2) transform. However, as shown in Duits (<xref ref-type="bibr" rid="B28">2005</xref>); Duits et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B29">2007</xref>), and applied successfully in a large subsequent series of works (e.g., Duits and Franken, <xref ref-type="bibr" rid="B30">2010</xref>; Zhang et al., <xref ref-type="bibr" rid="B75">2016</xref>; Lafarge et al., <xref ref-type="bibr" rid="B46">2021</xref>), it is possible to obtain a bounded invertible transform by extending the notion of <italic>SE</italic>(2) transform to mother wavelets &#x003C8; that do not belong to <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>), or by simplifying the problem and reduce the wavelet analysis to the space of bandlimited functions, that are those functions whose Fourier transform is supported on a bounded set, whenever a Calder&#x000F3;n&#x00027;s admissibility condition holds. Since our main point in this article is not the reconstruction of the whole <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>), we will consider the <italic>SE</italic>(2) transform with this second, simplified, approach. In this case, the image of the <italic>SE</italic>(2) transform is a reproducing kernel Hilbert subspace of <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup>) whose kernel will play an important role in the next section. For convenience, we formalize these statements with the next two theorems, and provide a sketch of the proof in the <xref ref-type="app" rid="A1">Appendix</xref>, even if they can be considered standard material.</p>
<p><bold>T</bold><sc><bold>HEOREM 2</bold></sc>. <italic>For R &#x0003E; 0, let</italic> <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>and let</italic></p>
<disp-formula id="E13"><label>(8)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;supp</mml:mtext><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>The <italic>SE</italic>(2) wavelet transform (Equation 4) for a mother wavelet &#x003C8; &#x02208; L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) <italic>is a bounded injective operator from</italic> <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>to L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup>) <italic>if and only if there exist two constants 0 &#x0003C; <italic>A</italic> &#x02264; <italic>B</italic> &#x0003C; &#x0221E; such that</italic></p>
<disp-formula id="E14"><label>(9)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>holds for almost every &#x003BE;</italic> &#x02208; <italic>B</italic><sub><italic>R</italic></sub>.</p>
<p>Before stating the next result, we repeat the observation of Weiss and Wilson (<xref ref-type="bibr" rid="B70">2001</xref>) and show, using this theorem, that the <italic>SE</italic>(2) transform cannot be a bounded injective operator on the whole <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>). Indeed, using that</p>
<disp-formula id="E15"><mml:math id="M24"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we can see that the Calder&#x000F3;n&#x00027;s function in condition (Equation 9) is actually a radial function</p>
<disp-formula id="E17"><label>(10)</label><mml:math id="M26"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>which, by Plancherel&#x00027;s theorem, satisfies <inline-formula><mml:math id="M27"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Hence, the lower bound in condition (Equation 9) cannot be satisfied on the whole &#x0211D;<sup>2</sup> by any &#x003C8; &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>).</p>
<p>On the other hand, for the mother wavelet (Equation 5), since <inline-formula><mml:math id="M28"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, we have</p>
<disp-formula id="E18"><mml:math id="M29"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From here, we can see that <italic>C</italic><sub>&#x003C8;</sub>(&#x003BE;) &#x0003E; 0 for all &#x003BE; &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup>, so, even if <italic>C</italic><sub>&#x003C8;</sub>(&#x003BE;) &#x02192; 0 as |&#x003BE;| &#x02192; &#x0221E;, we have that the lower bound in Equation (9) is larger than zero for any finite <italic>R</italic>.</p>
<p>The next theorem shows how to construct the inverse of the <italic>SE</italic>(2) wavelet transform on bandlimited functions, and what is the structure of the closed subspace defined by its image.</p>
<p><bold>T</bold><sc><bold>HEOREM 3</bold></sc>. <italic>Let &#x003C8;</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) <italic>and R</italic> &#x0003E; 0 <italic>be such that Equation (9) holds. Let also &#x003B3;</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) <italic>be defined by</italic></p>
<disp-formula id="E19"><label>(11)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>where</italic> <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="text"><mml:mtext>otherwise</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and let <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>be as in Equation (8). Then</italic></p>
<list list-type="simple">
<list-item><p><italic>(i) For all</italic> <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>it holds</italic> <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p><italic>(ii) The space</italic> <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>is a reproducing kernel Hilbert subspace of continuous functions of L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup>), <italic>and the orthogonal projection</italic> &#x02119; <italic>of L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup> &#x000D7; &#x1D54A;<sup>1</sup>) <italic>onto</italic> <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>is</italic>
<disp-formula id="E20"><label>(12)</label><mml:math id="M37"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x02119;</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>*</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item>
</list>
<p>Since <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a Hilbert space of continuous functions, it makes sense to consider its values on the zero measure set provided by the graph of a function &#x00398; : &#x0211D;<sup>2</sup> &#x02192; &#x1D54A;<sup>1</sup>, as in Equation (3). We can then provide a formal statement of the problem discussed in Section 1:</p>
<disp-formula id="E23"><label>(13)</label><mml:math id="M41"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>, reconstruct&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>using&#x000A0;only&#x000A0;the&#x000A0;values&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For this problem to be solvable, the graph <inline-formula><mml:math id="M42"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00398;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x00398;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must be a set of uniqueness for <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. That is, the following condition must hold:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(14)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>if&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>F</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>then&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Indeed, if this was not the case, for any nonzero <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that vanishes on <inline-formula><mml:math id="M152"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the function <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> would be different from <italic>f</italic> but <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic><sub><italic>F</italic></sub> would coincide with <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic> on <inline-formula><mml:math id="M153"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. That is, we could not solve the problem (Equation 13).</p>
<p>Condition (Equation 14) is in general hard to be checked, and the formal characterization of the interplay between &#x003C8; and &#x00398; that makes it hold true is out of the scope of this article. However, in the next section, we will provide a technique for addressing (Equation 13) in a discrete setting, which will allow us to explore in Section 4, the behavior of this problem for various functions &#x00398; inspired by the feature maps measured in V1.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. A Reconstruction Algorithm</title>
<p>In this section, we describe the discretization of the problem (Equation 13) which is used in the next section. Then, we introduce a kernel based iterative algorithm and prove its convergence to the solution whenever the solvability condition (Equation 14) holds.</p>
<sec>
<title>3.1. Discretization of the Problem</title>
<p>The setting described in Section 2 can be discretized in a standard fashion by replacing <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) with &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic></sup>, endowed with the usual Euclidean scalar product, circular convolution, and discrete Fourier transform (FFT), which amounts to replacing &#x0211D; with &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub>, the integers modulo <italic>N</italic>. Explicitly, given <italic>f</italic>, &#x003C8; &#x02208; &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic></sup>, <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x02124;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x02124;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we have</p>
<disp-formula id="E25"><mml:math id="M48"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>With a uniform discretization of angles, i.e., by replacing &#x1D54A;<sup>1</sup> with <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02124;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we obtain the following discretization of the <italic>SE</italic>(2) transform with the mother wavelet (Equation 5):</p>
<disp-formula id="E26"><mml:math id="M50"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>where&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<p>for <italic>x</italic>, &#x003BE; &#x02208; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> and <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic>j</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <italic>M</italic>. Thus, in particular, <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02102;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Note that here, for simplicity, we have removed the normalization used in Equation (5).</p>
<p>This allows us to process <italic>N</italic> &#x000D7; <italic>N</italic> digital images while retaining the results of Theorems 2 and 3 as statements on finite frames (refer to e.g., Casazza et al., <xref ref-type="bibr" rid="B19">2013</xref>) since Plancherel&#x00027;s theorem and Fourier convolution theorem still holds. In particular, when computing numerically the inverse of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub> using (i), Theorem 3, one has to choose an <italic>R</italic> &#x0003E; 0 so that Calder&#x000F3;n&#x00027;s condition (Equation 9) for</p>
<disp-formula id="E27"><label>(15)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>holds with some 0 &#x0003C; <italic>A</italic> &#x02264; <italic>B</italic> &#x0003C; &#x0221E; for all <inline-formula><mml:math id="M54"><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02124;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02124;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. This is the injectivity condition on <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02102;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02209;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and, due to the finiteness of the space, now it can be achieved for all <italic>R</italic>, i.e., without bandlimiting. However, since this is equivalent to the frame inequalities (Equation 24), the quantity <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula> defines actually the condition number of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub>. Thus, in order to keep stability for the inversion, the ratio <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> cannot be arbitrarily large (refer to e.g., Duits et al., <xref ref-type="bibr" rid="B29">2007</xref>; Casazza et al., <xref ref-type="bibr" rid="B19">2013</xref>). Once the parameters <italic>s, p, R</italic> are chosen in such a way that this ratio provides an acceptable numerical accuracy, one can then compute the projection &#x02119; given by (ii), Theorem 3, on <italic>F</italic> &#x02208; &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic>&#x000D7;<italic>M</italic></sup>, by making use of Fourier convolution theorem:</p>
<disp-formula id="E28"><label>(16)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02119;</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We note at this point that this standard discretization, in general (for <italic>M</italic> different from 2 or 4), retains all of the approaches of Section 2 but the overall semidirect group structure of &#x0211D;<sup>2</sup> &#x022CA; &#x1D54A;<sup>1</sup>.</p>
<p>Let us now consider the discretization of the problem (Equation 13) and denote the graph of &#x00398; : &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x02192; &#x02124;<sub><italic>M</italic></sub> by <inline-formula><mml:math id="M154"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x0003D; {(<italic>x, j</italic>) &#x02208; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>M</italic></sub> : <italic>j</italic> &#x0003D; &#x00398;(<italic>x</italic>)}. If we denote by &#x1D546;<sub>&#x00398;</sub> the selection operator that sets to zero all the components of an <italic>F</italic> &#x02208; &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic>&#x000D7;<italic>M</italic></sup> that do not belong to <inline-formula><mml:math id="M155"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, i.e.,</p>
<disp-formula id="E29"><mml:math id="M59"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D546;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="center"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02209;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We can see that this is now an orthogonal projection of &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic>&#x000D7;<italic>M</italic></sup>. Hence, problem (Equation 13) can be rewritten in the present discrete setting as follows: given <inline-formula><mml:math id="M60"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, find <italic>F</italic> &#x02208; &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic>&#x000D7;<italic>M</italic></sup> that solves the linear problem</p>
<disp-formula id="E30"><label>(17)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x02119;</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D546;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D546;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The meaning of Equation (17) is indeed to recover <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic>, and hence <italic>f</italic>, knowing only the values <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic>(<italic>x</italic>, &#x00398;(<italic>x</italic>)).</p>
<p>We propose to look for such a solution using the following iteration in &#x02102;<sup><italic>N</italic>&#x000D7;<italic>N</italic>&#x000D7;<italic>M</italic></sup>: for <italic>F</italic><sub>0</sub> &#x0003D; &#x1D546;<sub>&#x00398;</sub> <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic>, compute</p>
<disp-formula id="E31"><label>(18)</label><mml:math id="M62"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02119;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D546;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x02119;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The idea behind this iteration is elementary: we start with the values of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic> selected by &#x00398;, we project them on the RKHS defined by the image of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub>, and we replace the values on <inline-formula><mml:math id="M156"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the result with the known values of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic>. The convergence of this iteration is discussed in the next section. Before that, we observe that Equation (18) can be seen as a linearized version of the Wilson, Cowan, and Ermentrout equation (Wilson and Cowan, <xref ref-type="bibr" rid="B73">1972</xref>; Ermentrout and Cowan, <xref ref-type="bibr" rid="B31">1980</xref>). Indeed, denoting by <italic>K</italic> &#x0003D; (<bold>1</bold> &#x02212; &#x1D546;<sub>&#x00398;</sub>)&#x02119;, Equation (18) can be seen as a forward Euler scheme (time discretization) for the vector valued ordinary differential equation.</p>
<disp-formula id="E32"><mml:math id="M63"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Apart from the absence of a sigmoid, this is indeed a classical model of population dynamics. Here, the &#x0201C;kernel&#x0201D; <italic>K</italic> is not just the reproducing kernel &#x02119;, but it also contains the projection on a feature map &#x1D546;<sub>&#x00398;</sub>. Returning to the model of V1, here, the forcing term <italic>F</italic><sub>0</sub> is the data collected by simple cells, while the stationary solution <italic>F</italic>, if it exists, is the full group representation of the visual stimulus defined as the solution to the Volterra-type equation <italic>F</italic> &#x0003D; <italic>KF</italic> &#x0002B; <italic>F</italic><sub>0</sub>.</p>
</sec>
<sec>
<title>3.2. The Project and Replace Iteration</title>
<p>We show here that, whenever the problem (Equation 17) is solvable, the iteration (Equation 18) converges to its solution. Since the argument is general, we will consider in this subsection the setting of an arbitrary finite dimensional vector space <italic>V</italic> endowed with a scalar product and the induced norm, and two arbitrary orthogonal projections <italic>P, Q</italic>. For an orthogonal projection <italic>P</italic>, we will denote by <italic>P</italic><sup>&#x022A5;</sup> &#x0003D; <bold>1</bold> &#x02212; <italic>P</italic> the complementary orthogonal projection. We will also denote by Ran the range, or image, and by Ker the kernel, of a matrix.</p>
<p>We start with a basic observation, which is just a restatement of the solvability condition (Equation 14) as that of a linear system defined by an orthogonal projection, in this case, <italic>Q</italic>, on a subspace, in this case, characterized as Ran(<italic>P</italic>). The simple proof is included for convenience, and it can be found in the <xref ref-type="app" rid="A1">Appendix</xref>.</p>
<p><bold>L</bold><sc><bold>EMMA 4</bold></sc>. <italic>Let <italic>P, Q</italic> be orthogonal projections of a finite dimensional vector space <italic>V</italic>. The system</italic></p>
<disp-formula id="E33"><label>(19)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>has a unique solution in <italic>V</italic> for any</italic> <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>if and only if</italic></p>
<disp-formula id="E34"><label>(20)</label><mml:math id="M66"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>Ker</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The problem posed by the system (Equation 19) is a problem of linear algebra: if we know that a vector <italic>F</italic> belongs to a given subspace Ran(<italic>P</italic>)&#x02282;<italic>V</italic>, and we know the projection of <italic>F</italic> on a different subspace Ran(&#x1D546;)&#x02282;<italic>V</italic>, can we recover <italic>F</italic>? The next theorem shows that, if the system (Equation 19) has a unique solution, such a solution can be obtained by the project and replace iteration (Equation 18). Its proof is given in the <xref ref-type="app" rid="A1">Appendix</xref>.</p>
<p><bold>T</bold><sc><bold>HEOREM 5</bold></sc>. <italic>Let <italic>V</italic> be finite dimensional vector space, and let <italic>P, Q</italic> be orthogonal projections of <italic>V</italic>. Given</italic> <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>set</italic> <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <italic>and let</italic> {<italic>F</italic><sub><italic>n</italic></sub>}<sub><italic>n</italic>&#x02208;&#x02115;</sub>, {<italic>H</italic><sub><italic>n</italic></sub>}<sub><italic>n</italic>&#x02208;&#x02115;</sub> &#x02282; <italic>V be the sequences defined by the project and replace the iteration</italic>.</p>
<disp-formula id="E35"><label>(21)</label><mml:math id="M69"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>If condition (Equation 20) holds, then</italic></p>
<disp-formula id="E36"><mml:math id="M70"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula>
<p><italic>and the errors</italic> <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> <italic>decay exponentially with the number of iterations n</italic>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. Numerical Results</title>
<p>We present in this study the reconstruction results of the project and replace iteration on the restriction to feature maps of the <italic>SE</italic>(2) transform of real images. We have chosen eight 512 &#x000D7; 512 pixels, 8-bit grayscale digital images <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>255</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>512</mml:mn><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mn>512</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, which are shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> together with their Fourier spectra. Note that, for processing, they have been bandlimited in order to formally maintain the structure described in Section 2. However, this bandlimiting has minimal effects, not visible to the eye, since the spectra have a strong decay: for this reason, the bandlimited images are not shown.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Original test images <bold>(top)</bold> and their Fourier spectra in log<sub>10</sub> scale <bold>(bottom)</bold>.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0001.tif"/>
</fig>
<p>For the discrete <italic>SE</italic>(2) transform, we have chosen a discretization of &#x1D54A;<sup>1</sup> with 12 angles, so that, with respect to the notation of the previous section, we have <italic>N</italic> &#x0003D; 512 and <italic>M</italic> &#x0003D; 12. We have also chosen the parameter values <italic>s</italic> &#x0003D; 51, <italic>p</italic> &#x0003D; 170, <italic>R</italic> &#x0003D; 252. The mother wavelet &#x003C8; and dual wavelet &#x003B3; produced by these parameters are shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, top and center, on a crop of the full 512 &#x000D7; 512 space for better visualization. We stress that the stability of the transform and the numerical accuracy of the projection (Equation 16) depend only on the behavior of the Calder&#x000F3;n&#x00027;s function, while the accuracy of image representation under bandlimiting with radius <italic>R</italic> depends on the decay of the spectra of the images. The Calder&#x000F3;n&#x00027;s function <italic>C</italic><sub>&#x003C8;</sub>, computed as in Equation (15), is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, bottom left: the chosen parameters define a ratio <italic>B</italic>/<italic>A</italic> &#x02248; 6 &#x000B7; 10<sup>3</sup>, corresponding to a condition number for <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub> of less than 10<sup>2</sup>. In <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, bottom right, we have shown in log<sub>10</sub> scale the multiplier &#x003C7;<sub><italic>B</italic><sub><italic>R</italic></sub></sub>/<italic>C</italic><sub>&#x003C8;</sub> that defines the dual wavelet &#x003B3; as in Equation (11), and in particular, we can see the bandlimiting radius, to be compared with the spectra of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. For visualization purposes, in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>, we have shown in spatial coordinates the integral kernel defining the projection (Equation 16), which is the reproducing kernel for the discrete <italic>SE</italic>(2) transform. Its real and imaginary parts are shown on the same crop used to display the wavelet of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p><bold>Top:</bold> mother wavelet &#x003C8;. <bold>Center:</bold> dual wavelet &#x003B3;. <bold>Bottom, left:</bold> Calder&#x000F3;n&#x00027;s function. <bold>Bottom, right:</bold> inverse of the Calder&#x000F3;n&#x00027;s function in log<sub>10</sub> scale, bandlimited with <italic>R</italic> &#x0003D; 252.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Reproducing kernel for the wavelet of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. <bold>Top:</bold> real part for the 12 angles. <bold>Bottom:</bold> imaginary part for the 12 angles.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0003.tif"/>
</fig>
<p>We have implemented iteration (Equation 18) for the restriction of this discrete <italic>SE</italic>(2) transform to different types of feature maps &#x00398;, shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. We will comment below each one of these cases. We have chosen to illustrate the effect of that iteration as follows. We have computed the sequence <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> as in Equation (21), for a number &#x003BD; of iterations, and applied the inverse <italic>SE</italic>(2) transform <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> to each <italic>H</italic><sub><italic>n</italic></sub>. This allows us to obtain real images that are directly comparable with the original ones. We then have shown <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, representing the first image that can be directly retrieved from the feature parameters, and <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, that is the image obtained when we stopped the iteration. Moreover, as a measure of reconstruction error, we have considered the following rescaling of the Euclidean norm, at each step <italic>n</italic> &#x02208; {1, &#x02026;, &#x003BD;}:</p>
<disp-formula id="E38"><label>(22)</label><mml:math id="M79"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00394;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>*</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02124;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02124;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>255</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>*</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>255</mml:mn><mml:mo>*</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This adimensional quantity measures a % error obtained as the average square difference by pixel of an image <italic>f</italic><sub><italic>i</italic></sub> in the dataset from its <italic>n</italic>-steps reconstruction <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, divided by the size of the admissible pixel range for 8 bit images, which is {0, &#x02026;, 255}.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p><bold>Left column:</bold> maps &#x00398; for the simulations in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>. <bold>Right column:</bold> enlargements of the same maps. First line: purely random &#x00398;. Second, third, and fourth line: maps &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> generated according to Equation (23) with &#x003C1; respectively given by &#x003C1; &#x0003D; 0.8, &#x003C1; &#x0003D; 0.4, and &#x003C1; &#x0003D; 0.06.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0004.tif"/>
</fig>
<sec>
<title>4.1. First Feature Map: Purely Random Selection of Angles</title>
<p>The first map that we have considered is a &#x00398; : &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x02192; &#x02124;<sub><italic>M</italic></sub> that, for each <italic>x</italic> &#x02208; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub>, simply chooses one value in &#x02124;<sub><italic>M</italic></sub> as a uniformly distributed random variable. This map is shown in the first line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, left, and in the first line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, right, we have shown an enlargement to the same crop at which the wavelets in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> and the reproducing kernel in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> are shown. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, we have shown the images resulting from <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1000</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and the evolution of the error (Equation 22) in log<sub>10</sub> scale, respectively in the left, center, and right column, for the first four images of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. In this case, we can see that the error &#x00394;<sub><italic>n</italic></sub> goes beyond 1%, indicated by 0 on the <italic>y</italic>-axis, in just about 500 iterations. As a remark, feature maps that are similar to such configurations are commonly encountered in rodents (refer to e.g., Ho et al., <xref ref-type="bibr" rid="B39">2021</xref> and references therein).</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Iteration on the images 1&#x02013;4 of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for the purely random &#x00398; shown in the first line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. <bold>Left:</bold> The first step of the iteration. <bold>Center:</bold> after 1,000 iterations. <bold>Right:</bold> log<sub>10</sub>(&#x00394;<sub><italic>n</italic></sub>), for the error (Equation 22).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec>
<title>4.2. Pinwheel-Shaped Feature Maps</title>
<p>Next, we present the results for three selection maps &#x00398; that are pinwheel-shaped, as it is commonly observed for orientation and direction preference maps of V1 in primates and other mammals. These maps can be constructed as follows Petitot (<xref ref-type="bibr" rid="B59">2017</xref>): for &#x003C1; &#x02208; &#x0211D;<sup>&#x0002B;</sup>, let &#x003D5;<sub>&#x003C1;</sub> : &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x02192; &#x02102; be given by</p>
<disp-formula id="E39"><mml:math id="M83"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x00393; is a purely random process with values in [0, 2&#x003C0;). The maps &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> : &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x000D7; &#x02124;<sub><italic>N</italic></sub> &#x02192; &#x02124;<sub><italic>M</italic></sub> that we have considered are obtained by</p>
<disp-formula id="E40"><label>(23)</label><mml:math id="M84"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">&#x0230A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>angle</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">&#x0230B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where angle(<italic>z</italic>) is the phase of a complex number <italic>z</italic> &#x02208; &#x02102;, and &#x0230A;<italic>t</italic>&#x0230B; is the integer part of a real number <italic>t</italic>. The resulting maps are quasiperiodic, with a characteristic correlation length that corresponds to the fact that the spectrum of &#x003D5;<sub>&#x003C1;</sub> is concentrated on a ring of radius <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. The main feature of those maps &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> is that they possess points, called pinwheel points, around which all angles are mapped, and these points are spaced, on average, by a distance of 2&#x003C0;/&#x003C1; (refer to e.g., Petitot, <xref ref-type="bibr" rid="B59">2017</xref> and references therein).</p>
<p>In the second, third, and fourth line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, left, we have shown the resulting maps &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> with &#x003C1;, respectively, given by &#x003C1; &#x0003D; 0.8, &#x003C1; &#x0003D; 0.4, and &#x003C1; &#x0003D; 0.06. On the right column, we have shown an enlargement to the same crop used before.</p>
<p>The results of the iteration are presented, as described above, in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6</xref>&#x02013;<bold>8</bold>, whose structure is the same as in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> with the exception of the number of iterations, which is now larger.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>Iteration on the images 5&#x02013;8 of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for &#x00398;<sub>0.8</sub> shown in the second line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. <bold>Left:</bold> The first step of the iteration. <bold>Center:</bold> after 5,000 iterations. <bold>Right:</bold> log<sub>10</sub>(&#x00394;<sub><italic>n</italic></sub>), for the error (Equation 22).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0006.tif"/>
</fig>
<p>In order to discuss these results, we first recall that the correlation length of orientation preference maps has been often related to the <italic>size</italic> of receptive fields, as a &#x0201C;coverage&#x0201D; constraint to obtain a faithful representation of the visual stimulus (refer to Swindale, <xref ref-type="bibr" rid="B66">1991</xref>; Swindale et al., <xref ref-type="bibr" rid="B67">2000</xref>; Bosking et al., <xref ref-type="bibr" rid="B14">2002</xref>; Keil and Wolf, <xref ref-type="bibr" rid="B44">2011</xref>; Barbieri et al., <xref ref-type="bibr" rid="B10">2014</xref> and references therein). However, neither mathematical proof of this principle in terms of image reconstruction has been given so far, nor has the word <italic>size</italic> received a more quantitative meaning within the models of type (Equation 1), and we have not tried to give any more specific meaning either. However, for the three cases that we present, by comparing the crops of the maps &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> with the wavelet &#x003C8; in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, we can see that for &#x003C1; &#x0003D; 0.8, the correlation length of the map &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> is approximately similar to what we could call effective support of the receptive field, while for &#x003C1; &#x0003D; 0.4, we have that the area of influence of the receptive field does not include two different pinwheel points, and for &#x003C1; &#x0003D; 0.06, the two scales are very different. Heuristically, one could then be led to think that the reconstruction properties in the three cases may present qualitative differences. For example, that condition (Equation 14), or its discrete counterpart (Equation 20), may hold in the first case and may not hold in the third case.</p>
<p>As can be seen from the numerical results of the proposed algorithm, there is actually a difference in the behavior of the decay. For larger values of the parameter &#x003C1;, when the map &#x00398;<sub>&#x003C1;</sub> is more similar to the purely random selection described above, the decay of the error is faster, while for smaller values of &#x003C1; the decay is slower, but nevertheless, the error appears to be monotonically decreasing. In the presented cases, for &#x003C1; &#x0003D; 0.8, we can see in the right column of <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> that in about 2,000 iterations the error decay appears to enter an exponential regime, which is rectilinear in the log<sub>10</sub> scale. We see in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> that it takes roughly twice as many iterations for &#x003C1; &#x0003D; 0.4 to enter the same regime. On the other hand, for &#x003C1; &#x0003D; 0.06, we can see in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> that after a relatively small number of iterations the decay becomes very small and does not seem to become exponential even after 10,000 iterations. However, visual inspection of the results (which &#x0201C;measures&#x0201D; the error in a different way than the Euclidean norm) in this last case, show that the starting image appears to be qualitatively highly corrupted, while the image obtained after the iteration was stopped is remarkably true to the original one and does not display evident artifacts away from the boundaries.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>Figure 7</label>
<caption><p>Iteration on the images 1&#x02013;4 of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for &#x00398;<sub>0.4</sub> shown in the third line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. <bold>Left:</bold> The first step of the iteration. <bold>Center:</bold> after 10,000 iterations. <bold>Right:</bold> log<sub>10</sub>(&#x00394;<sub><italic>n</italic></sub>), for the error (Equation 22).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>Figure 8</label>
<caption><p>Iteration on the images 5&#x02013;8 of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for &#x00398;<sub>0.06</sub>, shown in the fourth line of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. <bold>Left:</bold> The first step of the iteration. <bold>Center:</bold> after 10,000 iterations. <bold>Right:</bold> log<sub>10</sub>(&#x00394;<sub><italic>n</italic></sub>), for the error (Equation 22).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0008.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec>
<title>4.3. Selection of a Single Orientation: Deconvolution</title>
<p>The surprisingly good performance in the reconstruction problem for the last map &#x00398;<sub>0.06</sub> has motivated a performance test for an additional feature selection map, given by a function &#x00398; that is independent of <italic>x</italic>, hence selecting just one angle in the <italic>SE</italic>(2) transform. In the same fashion as seeing the purely random distribution as a limiting case for large &#x003C1; of the pinwheel-shaped maps, this can be considered as a limiting case for small &#x003C1;. However, keeping only the values of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub><italic>f</italic> for a single angle &#x003B8; concretely corresponds to performing a convolution with one function &#x003C8;<sub>&#x003B8;</sub>, and aiming to reconstruct <italic>f</italic> is actually a deconvolution problem. In this case, the frequency behavior of the convolution filter is that of a Gaussian centered away from the origin, and its shape can be observed in the Calder&#x000F3;n&#x00027;s function of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, which clearly shows the sum of 12 such Gaussians. We have shown the reconstruction results for this problem, using now 15,000 iterations, in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. The error decay seems to share, qualitatively, much of the same properties of the case &#x003C1; &#x0003D; 0.06.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>Figure 9</label>
<caption><p>Iteration for the <italic>SE</italic>(2) deconvolution by &#x003C8; on images of <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. <bold>Left:</bold> The first step of the iteration. <bold>Center:</bold> after 15,000 iterations. <bold>Right:</bold> log<sub>10</sub>(&#x00394;<sub><italic>n</italic></sub>), for the error (Equation 22).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fncom-16-775241-g0009.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusions" id="s5">
<title>5. Conclusions</title>
<p>In this article, we have proposed an elementary iterative technique to address the problem of the reconstruction of images from a fixed reduced set of values of its <italic>SE</italic>(2) group wavelet transform. We have formally defined these restrictions in terms of cortical maps, as this problem is inspired by visual perception, since the <italic>SE</italic>(2) symmetry and the associated integral transform have proved to be relevant for mathematical modeling of V1, refer to e.g., (Petitot and Tondut, <xref ref-type="bibr" rid="B60">1999</xref>; Paul C. Bressloff, <xref ref-type="bibr" rid="B58">2002</xref>; John Zweck, <xref ref-type="bibr" rid="B43">2004</xref>; Citti and Sarti, <xref ref-type="bibr" rid="B20">2006</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">2015</xref>). Moreover, the presented numerical simulations directly compare with the studies on the relationship between cortical maps and the efficiency of single cell encoding of information in terms of coverage (Swindale, <xref ref-type="bibr" rid="B66">1991</xref>; Swindale et al., <xref ref-type="bibr" rid="B67">2000</xref>; Bosking et al., <xref ref-type="bibr" rid="B14">2002</xref>; Keil and Wolf, <xref ref-type="bibr" rid="B44">2011</xref>; Barbieri et al., <xref ref-type="bibr" rid="B10">2014</xref>). Indeed, as a result of the main theorem, and for cortical maps as formally defined in this article, we can see from the proposed implementation that, when a pinwheel structure is chosen, the relationship between the average distance between pinwheel centers and the size of receptive fields influences the invertibility of the restricted <italic>SE</italic>(2) transform.</p>
<p>A possible interpretation of the proposed iteration with a kernel defined by the <italic>SE</italic>(2) group as a neural computation in V1 comes from the modeling of the neural connectivity as a kernel operation (Wilson and Cowan, <xref ref-type="bibr" rid="B73">1972</xref>; Ermentrout and Cowan, <xref ref-type="bibr" rid="B31">1980</xref>; Citti and Sarti, <xref ref-type="bibr" rid="B21">2015</xref>; Montobbio et al., <xref ref-type="bibr" rid="B55">2018</xref>), especially if considered in the framework of a neural system that aims to learn group invariant representations of visual stimuli (Anselmi and Poggio, <xref ref-type="bibr" rid="B7">2014</xref>; Anselmi et al., <xref ref-type="bibr" rid="B6">2020</xref>). A direct comparison of the proposed technique with kernel techniques recently introduced with radically different purposes in Montobbio et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B55">2018</xref>) and Montobbio et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B56">2019</xref>) shows, however, two main differences at the level of the kernel that is used: here, we need the dual wavelet to build the projection kernel, and the iteration kernel effectively contains the feature maps. On the other hand, a possible application is the inclusion of a solvability condition such as Equation (14) as iterative steps within learning frameworks such as those of Anselmi et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B5">2019</xref>) and Anselmi et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B6">2020</xref>). From the point of view of actual neural implementation, even if it was possible to see a formal analogy between the proposed algorithm and a neural field equation, we believe that more has to be done concerning the performances and that the proposed mechanism has to be considered as a much more elementary procedure than the ones that could take place in a real visual cortex. For example, while the proposed iteration is faster than typical convex optimization implementations used for other completion problems, it still requires a large number of iterations even in the exponential regime. Improvements could be searched in several directions, e.g., by including non-classical behaviors in neural modeling.</p>
<p>We would like to observe also that, since the proof of convergence of this technique is general, it could be applied to other problems with a similar structure. The computational cost essentially relies on the availability of efficient methods to implement the two projections that define the problem in the discrete setting, as it happens to be the case for the setting studied in this article. In particular, similar arguments could be applied to other wavelet transforms based on semidirect product groups &#x0211D;<sup><italic>d</italic></sup> &#x022CA; <italic>G</italic>, with <italic>G</italic> a subgroup of <italic>GL</italic><sub><italic>d</italic></sub>(&#x0211D;) that defines what is sometimes referred to as local features, and to sampling projections obtained for example, but not only, from other types of feature maps &#x00398; : &#x0211D;<sup><italic>d</italic></sup> &#x02192; <italic>G</italic>. From the dimensional point of view, in the discrete setting the selection of local features with a feature map can be seen as downsampling that allows one to maintain in the transformed space the same dimension of the input vector. This is often a desirable property and it is already commonly realized e.g., by the MRA decomposition algorithm of classical wavelets or by the pooling operation in neural networks. Moreover, its apparent stability of convergence seems to suggest that this operation can be performed a priori, without the need for a previous study of the solvability of the problem.</p>
<p>Several questions remain open after this study. Probably the most fundamental one is the characterization of those maps &#x00398; that, for a given mother wavelet &#x003C8;, satisfy the solvability condition (Equation 14). In terms of the study of the convergence of the project and replace iteration, it is plausible that one could obtain convergence under weaker conditions than Equation (20), even if maybe to a different solution, as it appears to happen in some of the numerical simulations presented.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>The author confirms being the sole contributor of this work and has approved it for publication.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>This project has received funding from the European Union&#x00027;s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under the Marie Sk&#x00142;odowska-Curie grant agreement No 777822, and from Grant PID2019-105599GB-I00, Ministerio de Ciencia e Innovaci&#x000F3;n, Spain.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="conf1">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x00027;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>The author would like to thank G. Citti, A. Sarti, E. Hern&#x000E1;ndez, J. Antezana, and F. Anselmi for inspiring discussion on topics related to the present study.</p></ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Agora</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Antezana</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Cabrelli</surname> <given-names>C.</given-names></name> <name><surname>Matei</surname> <given-names>B.</given-names></name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Existence of quasicrystals and universal stable sampling and interpolation in lca groups</article-title>. <source>Trans. Amer. Math. Soc</source>. <volume>372</volume>, <fpage>4647</fpage>&#x02013;<lpage>4674</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/tran/7723</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ali</surname> <given-names>S. T.</given-names></name> <name><surname>Antoine</surname> <given-names>J. P.</given-names></name> <name><surname>Gazeau</surname> <given-names>J. P.</given-names></name></person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Square integrability of group representations on homogeneous spaces. i. reproducing triples and frames</article-title>. <source>Annales de l&#x00027;I. H. P. A</source> <volume>55</volume>, <fpage>829</fpage>&#x02013;<lpage>855</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ali</surname> <given-names>S. T.</given-names></name> <name><surname>Antoine</surname> <given-names>J. P.</given-names></name> <name><surname>Gazeau</surname> <given-names>J. P.</given-names></name></person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Continuous frames in hilbert space</article-title>. <source>Ann. Phys</source>. <volume>222</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>37</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/aphy.1993.1016</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16513196</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Angelucci</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Levitt</surname> <given-names>J. B.</given-names></name> <name><surname>Watson</surname> <given-names>E. J. S.</given-names></name> <name><surname>Hupe&#x000E9;</surname> <given-names>J. M.</given-names></name> <name><surname>Bullier</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Lund</surname> <given-names>J. S.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Circuits for local and global signal integration in primary visual cortex</article-title>. <source>J. Neurosci</source>. <volume>22</volume>, <fpage>8633</fpage>&#x02013;<lpage>8646</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1523/JNEUROSCI.22-19-08633.2002</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12351737</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Anselmi</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Evangelopoulos</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Rosasco</surname> <given-names>L.</given-names></name> <name><surname>Poggio</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Symmetry-adapted representation learning</article-title>. <source>Pattern Recognit</source>. <volume>86</volume>, <fpage>201</fpage>&#x02013;<lpage>208</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.patcog.2018.07.025</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Anselmi</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Patel</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Rosasco</surname> <given-names>L.</given-names></name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Neurally plausible mechanisms for learning selective and invariant representations</article-title>. <source>J. Math. Neurosc</source>. <volume>10</volume>, <fpage>12</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13408-020-00088-7</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">32809093</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Anselmi</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Poggio</surname> <given-names>T. A.</given-names></name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Representation learning in sensory cortex: a theory</article-title>. <source>CBMM Memo Series 026</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Antoine</surname> <given-names>J. P.</given-names></name> <name><surname>Murenzi</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Vandergheynst</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Ali</surname> <given-names>S. T.</given-names></name></person-group> (<year>2004</year>). <source>Two-Dimensional Wavelets and their Relatives</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barbieri</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Geometry and dimensionality reduction of feature spaces in primary visual cortex</article-title>. <source>Proc. SPIE Wavelets Sparsity</source> <volume>XVI 9597</volume>, <fpage>95970J</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1117/12.2187026</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barbieri</surname> <given-names>D.</given-names></name> <name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>How uncertainty bounds the shape index of simple cells</article-title>. <source>J. Math. Neurosc</source>. <volume>4</volume>, <fpage>5</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/2190-8567-4-5</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">24742044</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baspinar</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>A geometric model of multi-scale orientation preference maps via gabor functions</article-title>. <source>J. Math. Imaging Vis</source>. <volume>60</volume>, <fpage>900</fpage>&#x02013;<lpage>912</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10851-018-0803-3</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Blasdel</surname> <given-names>G. G.</given-names></name> <name><surname>Salama</surname> <given-names>G.</given-names></name></person-group> (<year>1986</year>). <article-title>Voltage-sensitive dyes reveal a modular organization in monkey striate cortex</article-title>. <source>Nature</source> <volume>321</volume>, <fpage>579</fpage>&#x02013;<lpage>585</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/321579a0</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">3713842</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bonhoeffer</surname> <given-names>T.</given-names></name> <name><surname>Grinvald</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Iso-orientation domains in cat visual cortex are arranged in pinwheel-like patterns</article-title>. <source>Nature</source> <volume>353</volume>, <fpage>429</fpage>&#x02013;<lpage>431</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/353429a0</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">1896085</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bosking</surname> <given-names>W. H.</given-names></name> <name><surname>Crowley</surname> <given-names>J. C.</given-names></name> <name><surname>Fitzpatrick</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Spatial coding of position and orientation in primary visual cortex</article-title>. <source>Nat. Neurosci</source>. <volume>5</volume>, <fpage>874</fpage>&#x02013;<lpage>882</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nn908</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12195429</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bosking</surname> <given-names>W. H.</given-names></name> <name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y.</given-names></name> <name><surname>Schofield</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Fitzpatrick</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Orientation selectivity and the arrangement of horizontal connections in tree shrew striate cortex</article-title>. <source>J. Neurosci</source>. <volume>17</volume>, <fpage>2112</fpage>&#x02013;<lpage>2127</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1523/JNEUROSCI.17-06-02112.1997</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9045738</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Candes</surname> <given-names>E. J.</given-names></name> <name><surname>Romberg</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Tao</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Robust uncertainty principles: exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information</article-title>. <source>IEEE Trans. Inf. Theory</source> <volume>52</volume>, <fpage>489</fpage>&#x02013;<lpage>509</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIT.2005.862083</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Carandini</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Demb</surname> <given-names>J. B.</given-names></name> <name><surname>Mante</surname> <given-names>V.</given-names></name> <name><surname>Tolhurst</surname> <given-names>D. J.</given-names></name> <name><surname>Dan</surname> <given-names>Y.</given-names></name> <name><surname>Olshausen</surname> <given-names>B. A.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2005</year>). <article-title>Do we know what the early visual system does?</article-title> <source>J. Neurosci</source>. <volume>25</volume>, <fpage>10577</fpage>&#x02013;<lpage>10597</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1523/JNEUROSCI.3726-05.2005</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16291931</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Carandini</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Heeger</surname> <given-names>D. J.</given-names></name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Normalization as a canonical neural computation</article-title>. <source>Nat. Rev. Neurosci</source>. <volume>13</volume>, <fpage>51</fpage>&#x02013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nrn3136</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22108672</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="editor"><name><surname>Casazza</surname> <given-names>P. G.</given-names></name> <name><surname>Kutyniok</surname> <given-names>G.</given-names></name></person-group> (Ed.). (<year>2013</year>). <source>Finite Frames</source>. <publisher-loc>Basel</publisher-loc>: <publisher-name>Birkh&#x000E4;user</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>A cortical based model of perceptual completion in the roto-translation space</article-title>. <source>J. Math. Imag. Vis</source>. <volume>24</volume>, <fpage>307</fpage>&#x02013;<lpage>326</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10851-005-3630-2</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>The constitution of visual perceptual units in the functional architecture of v1</article-title>. <source>J. Comput. Neurosci</source>. <volume>38</volume>, <fpage>285</fpage>&#x02013;<lpage>300</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10827-014-0540-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">25529294</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cocci</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Barbieri</surname> <given-names>D.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Spatiotemporal receptive fields of cells in v1 are optimally shaped for stimulus velocity estimation</article-title>. <source>J. Opt. Soc. Am. A</source> <volume>29</volume>, <fpage>130</fpage>&#x02013;<lpage>138</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.29.000130</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22218360</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahlke</surname> <given-names>S.</given-names></name> <name><surname>Mari</surname> <given-names>F. D.</given-names></name> <name><surname>Grohs</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Labate</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2015</year>). <source>Harmonic and Applied Analysis. From Groups to Signals</source>. <publisher-loc>Basel</publisher-loc>: <publisher-name>Birkh&#x000E4;user</publisher-name>. <pub-id pub-id-type="pmid">24620786</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Daubechies</surname> <given-names>I.</given-names></name></person-group> (<year>1992</year>). <source>Ten Lectures on Wavelets</source>. <publisher-loc>Philadelphia, PA</publisher-loc>: <publisher-name>Siam Society for Industrial and Applied Mathematics</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>DeAngelis</surname> <given-names>G. C.</given-names></name> <name><surname>Ohzawa</surname> <given-names>I.</given-names></name> <name><surname>Freeman</surname> <given-names>R. D.</given-names></name></person-group> (<year>1995</year>). <article-title>Receptive-field dynamics in the central visual pathways</article-title>. <source>Trends Neurosci</source>. <volume>18</volume>, <fpage>451</fpage>&#x02013;<lpage>458</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0166-2236(95)94496-R</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">8545912</pub-id></citation></ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Deitmar</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Echterhoff</surname> <given-names>S.</given-names></name></person-group> (<year>2014</year>). <source>Principles of Harmonic Analysis, 2nd Edn</source>. <publisher-name>Springer International Publishing Switzerland</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Donoho</surname> <given-names>D. L.</given-names></name> <name><surname>Stark</surname> <given-names>P. B.</given-names></name></person-group> (<year>1989</year>). <article-title>Uncertainty principles and signal recovery</article-title>. <source>SIAM J. Appl. Math</source>. <volume>49</volume>, <fpage>906</fpage>&#x02013;<lpage>931</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0149053</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="thesis"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Duits</surname> <given-names>R.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <source>Perceptual organization in image analysis</source> (<publisher-loc>Ph.D. thesis</publisher-loc>). Eindhoven University of Technology, Department of Biomedical Engineering, Netherlands.</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Duits</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Felsberg</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Granlund</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Romeny</surname> <given-names>B. T. H.</given-names></name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Image analysis and reconstruction using a wavelet transform constructed from a reducible representation of the euclidean motion group</article-title>. <source>Int. J. Comput. Vis</source>. <volume>72</volume>, <fpage>79</fpage>&#x02013;<lpage>102</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11263-006-8894-5</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Duits</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Franken</surname> <given-names>E.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Left-invariant parabolic evolutions on <italic>se</italic>(2) and contour enhancement via invertible orientation scores part i: linear left-invariant diffusion equations on <italic>se</italic>(2)</article-title>. <source>Quart. Appl. Math</source>. <volume>68</volume>, <fpage>255</fpage>&#x02013;<lpage>292</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/S0033-569X-10-01172-0</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ermentrout</surname> <given-names>G. B.</given-names></name> <name><surname>Cowan</surname> <given-names>J. D.</given-names></name></person-group> (<year>1980</year>). <article-title>Large scale spatially organized activity in neural nets</article-title>. <source>SIAM J. Appl. Math</source>. <volume>38</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0138001</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">34296997</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fitzpatrick</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Seeing beyond the receptive field in primary visual cortex</article-title>. <source>Curr. Opin. Neurobiol</source>. <volume>10</volume>, <fpage>438</fpage>&#x02013;<lpage>443</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0959-4388(00)00113-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">10981611</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Florack</surname> <given-names>L. M.</given-names></name> <name><surname>ter Haar Romeny</surname> <given-names>B. M.</given-names></name> <name><surname>Koenderink</surname> <given-names>J. J.</given-names></name> <name><surname>Viergever</surname> <given-names>M. A.</given-names></name></person-group> (<year>1992</year>). <article-title>Scale and the differential structure of images</article-title>. <source>Image Vis. Comput</source>. <volume>10</volume>, <fpage>376</fpage>&#x02013;<lpage>388</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0262-8856(92)90024-W</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>F&#x000FC;hr</surname> <given-names>H.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <source>Abstract Harmonic Analysis of Continuous Wavelet Transforms</source>. <publisher-loc>Berlin; Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fuhr</surname> <given-names>H.</given-names></name> <name><surname>Grochenig</surname> <given-names>K.</given-names></name> <name><surname>Haimi</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Klotz</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Romero</surname> <given-names>J. L.</given-names></name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Density of sampling and interpolation in reproducing kernel hilbert spaces</article-title>. <source>J. Lond. Math. Soc</source>. <volume>96</volume>, <fpage>663</fpage>&#x02013;<lpage>686</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/jlms.12083</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Grochenig</surname> <given-names>K.</given-names></name> <name><surname>Romero</surname> <given-names>J. L.</given-names></name> <name><surname>Stockler</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Sampling theorems for shift-invariant spaces, gabor frames, and totally positive functions</article-title>. <source>Invent. Math</source>. <volume>211</volume>, <fpage>1119</fpage>&#x02013;<lpage>1148</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00222-017-0760-2</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Harvey</surname> <given-names>B. M.</given-names></name> <name><surname>Dumoulin</surname> <given-names>S. O.</given-names></name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>The relationship between cortical magnification factor and population receptive field size in human visual cortex: constancies in cortical architecture</article-title>. <source>J. Neurosci</source>. <volume>31</volume>, <fpage>13604</fpage>&#x02013;<lpage>13612</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1523/JNEUROSCI.2572-11.2011</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21940451</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Heil</surname> <given-names>C.</given-names></name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>History and evolution of the density theorem for gabor frames</article-title>. <source>J. Fourier. Anal. Appl</source>. <volume>13</volume>, <fpage>113</fpage>&#x02013;<lpage>166</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00041-006-6073-2</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ho</surname> <given-names>C. L. A.</given-names></name> <name><surname>Zimmermann</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Florez Weidinger</surname> <given-names>J. D.</given-names></name> <name><surname>Prsa</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Schottdorf</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Merlin</surname> <given-names>S.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2021</year>). <article-title>Orientation preference maps in microcebus murinus reveal size-invariant design principles in primate visual cortex</article-title>. <source>Curr. Biol</source>. <volume>31</volume>, <fpage>733.e7</fpage>&#x02013;<lpage>741.e7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cub.2020.11.027</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33275889</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hubel</surname> <given-names>D. H.</given-names></name> <name><surname>Wiesel</surname> <given-names>T. N.</given-names></name></person-group> (<year>1962</year>). <article-title>Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat&#x00027;s visual cortex</article-title>. <source>J. Physiol</source>. <volume>160</volume>, <fpage>106</fpage>&#x02013;<lpage>154</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1113/jphysiol.1962.sp006837</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">14449617</pub-id></citation></ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hubel</surname> <given-names>D. H.</given-names></name> <name><surname>Wiesel</surname> <given-names>T. N.</given-names></name></person-group> (<year>1974</year>). <article-title>Uniformity of monkey striate cortex. A parallel relationship between field size, scatter and magnification factor</article-title>. <source>J. Comp. Neurol</source>. <volume>158</volume>, <fpage>295</fpage>&#x02013;<lpage>306</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cne.901580305</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">4436457</pub-id></citation></ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hyvarinen</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Hoyer</surname> <given-names>P. O.</given-names></name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Topographic independent component analysis as a model of v1 organization and receptive fields</article-title>. <source>Neurocomputing</source> 38&#x02013;<volume>40</volume>, <fpage>1307</fpage>&#x02013;<lpage>1315</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0925-2312(01)00490-8</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B43">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>John Zweck</surname> <given-names>L. R. W.</given-names></name></person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Euclidean group invariant computation of stochastic completion fields using shiftable-twistable functions</article-title>. <source>J. Math. Imaging Vis</source>. <volume>21</volume>, <fpage>135</fpage>&#x02013;<lpage>154</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/B:JMIV.0000035179.47895.bc</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B44">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Keil</surname> <given-names>W.</given-names></name> <name><surname>Wolf</surname> <given-names>F.</given-names></name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Coverage, continuity, and visual cortical architecture</article-title>. <source>Neural Syst. Circ</source>. <volume>1</volume>, <fpage>17</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/2042-1001-1-17</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22329968</pub-id></citation></ref>
<ref id="B45">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Koenderink</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>van Doorn</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Representation of local geometry in the visual system</article-title>. <source>Biol. Cybern</source>. <volume>55</volume>, <fpage>367</fpage>&#x02013;<lpage>375</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00318371</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">3567240</pub-id></citation></ref>
<ref id="B46">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lafarge</surname> <given-names>M. W.</given-names></name> <name><surname>Bekkers</surname> <given-names>E. J.</given-names></name> <name><surname>Pluim</surname> <given-names>J. P.</given-names></name> <name><surname>Duits</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Veta</surname> <given-names>M.</given-names></name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Roto-translation equivariant convolutional networks: application to histopathology image analysis</article-title>. <source>Med. Image Anal</source>. <volume>68</volume>, <fpage>101849</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.media.2020.101849</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33197715</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>LeCun</surname> <given-names>Y.</given-names></name> <name><surname>Kavukcuoglu</surname> <given-names>K.</given-names></name> <name><surname>Farabet</surname> <given-names>C.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>&#x0201C;Convolutional networks and applications in vision,&#x0201D;</article-title> in <source>Proceedings of 2010 IEEE International Symposium on Circuits and Systems</source> (<publisher-loc>Paris</publisher-loc>: <publisher-name>IEEE</publisher-name>), <fpage>253</fpage>&#x02013;<lpage>256</lpage>. <pub-id pub-id-type="pmid">31946601</pub-id></citation></ref>
<ref id="B48">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lindeberg</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>1994</year>). <source>Scale Space Theory in Computer Vision</source>. <publisher-loc>Dordrecht</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Science&#x0002B;Business Media</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lindeberg</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>A computational theory of visual receptive fields</article-title>. <source>Biol. Cybern</source>. <volume>107</volume>, <fpage>589</fpage>&#x02013;<lpage>635</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00422-013-0569-z</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">24197240</pub-id></citation></ref>
<ref id="B50">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lindeberg</surname> <given-names>T.</given-names></name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Normative theory of visual receptive fields</article-title>. <source>Heliyon</source> <volume>7</volume>:<fpage>e05897</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.heliyon.2021.e05897</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33521348</pub-id></citation></ref>
<ref id="B51">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Marcelja</surname> <given-names>S.</given-names></name></person-group> (<year>1980</year>). <article-title>Mathematical description of the responses of simple cortical cells</article-title>. <source>J. Opt. Soc. Am</source>. <volume>70</volume>, <fpage>1297</fpage>&#x02013;<lpage>1300</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSA.70.001297</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">7463179</pub-id></citation></ref>
<ref id="B52">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Marr</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>1980</year>). <source>Vision</source>. <publisher-loc>San Francisco, CA</publisher-loc>: <publisher-name>W. H. Freeman</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Matei</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Meyer</surname> <given-names>Y.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Simple quasicrystals are sets of stable sampling</article-title>. <source>Complex Var. Elliptic Equ</source>. <volume>55</volume>, <fpage>947</fpage>&#x02013;<lpage>964</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17476930903394689</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B54">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Miikkulainen</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Bednar</surname> <given-names>J. A.</given-names></name> <name><surname>Choe</surname> <given-names>Y.</given-names></name> <name><surname>Sirosh</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <source>Computational Maps in the Visual Cortex</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Science&#x0002B;Business Media, Inc</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Montobbio</surname> <given-names>N.</given-names></name> <name><surname>Bonnasse-Gahot</surname> <given-names>L.</given-names></name> <name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>From receptive profiles to a metric model of v1</article-title>. (preprint). arXiv:1803.05783v3. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10827-019-00716-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31520248</pub-id></citation></ref>
<ref id="B56">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Montobbio</surname> <given-names>N.</given-names></name> <name><surname>Bonnasse-Gahot</surname> <given-names>L.</given-names></name> <name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Kercnn: Biologically inspired lateral connections for classification of corrupted images</article-title>. (preprint). arXiv:1910.08336v1.</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ohki</surname> <given-names>K.</given-names></name> <name><surname>Chung</surname> <given-names>S.</given-names></name> <name><surname>Kara</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Hubener</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Bonhoeffer</surname> <given-names>T.</given-names></name> <name><surname>Reid</surname> <given-names>R. C.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Highly ordered arrangement of single neurons in orientation pinwheels</article-title>. <source>Nature</source> <volume>442</volume>, <fpage>925</fpage>&#x02013;<lpage>928</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature05019</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16906137</pub-id></citation></ref>
<ref id="B58">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Paul</surname> <given-names>C.</given-names></name> <name><surname>Bressloff</surname> <given-names>J.ack D.</given-names></name> <name><surname>Cowan</surname> <given-names>M. G. P. J. T. M. C. W.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>What geometric visual hallucinations tell us about the visual cortex</article-title>. <source>Neural Comput</source>. <volume>14</volume>, <fpage>473</fpage>&#x02013;<lpage>491</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1162/089976602317250861</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11860679</pub-id></citation></ref>
<ref id="B59">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Petitot</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2017</year>). <source>Elements of Neurogeometry</source>. <publisher-loc>Cham</publisher-loc>: <publisher-name>Springer International Publishing AG</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B60">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Petitot</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Tondut</surname> <given-names>Y.</given-names></name></person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Vers une neurog&#x000E9;om&#x000E9;trie. fibrations corticales, structures de contact et contours subjectifs modaux</article-title>. <source>Math. Sci. Hum</source>. <volume>145</volume>, <fpage>5</fpage>&#x02013;<lpage>101</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4000/msh.2809</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B61">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ribot</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Aushana</surname> <given-names>Y.</given-names></name> <name><surname>Bui-Quoc</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Milleret</surname> <given-names>C.</given-names></name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Organization and origin of spatial frequency maps in cat visual cortex</article-title>. <source>J. Neurosci</source>. <volume>33</volume>, <fpage>13326</fpage>&#x02013;<lpage>13343a</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1523/JNEUROSCI.4040-12.2013</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">23946391</pub-id></citation></ref>
<ref id="B62">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Riesz</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Sz.-Nagy</surname> <given-names>B.</given-names></name></person-group> (<year>1990</year>). <source>Functional Analysis</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Dover</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B63">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ringach</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Spatial structure and symmetry of simple cells receptive fields in macaque primary visual cortex</article-title>. <source>J. Neurophysiol</source>. <volume>88</volume>, <fpage>455</fpage>&#x02013;<lpage>463</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1152/jn.2002.88.1.455</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12091567</pub-id></citation></ref>
<ref id="B64">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sarti</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Citti</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Petitot</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2008</year>). <article-title>The symplectic structure of the primary visual cortex</article-title>. <source>Biol. Cybern</source>. <volume>98</volume>, <fpage>33</fpage>&#x02013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00422-007-0194-9</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">18008082</pub-id></citation></ref>
<ref id="B65">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sugiura</surname> <given-names>M.</given-names></name></person-group> (<year>1990</year>). <source>Unitary Representations and Harmonic Analysis, 2nd Edn</source>. <publisher-loc>Amsterdam</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier Science Publishing Company</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B66">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Swindale</surname> <given-names>N. V.</given-names></name></person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Coverage and the design of striate cortex</article-title>. <source>Biol. Cybern</source>., <volume>65</volume>, <fpage>415</fpage>&#x02013;<lpage>424</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00204654</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">1958727</pub-id></citation></ref>
<ref id="B67">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Swindale</surname> <given-names>N. V.</given-names></name> <name><surname>Shoham</surname> <given-names>D.</given-names></name> <name><surname>Grinvald</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Bonhoeffer</surname> <given-names>T.</given-names></name> <name><surname>Hubener</surname> <given-names>M.</given-names></name></person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Visual cortex maps are optimized for uniform coverage</article-title>. <source>Nat. Neurosci</source>. <volume>3</volume>, <fpage>822</fpage>&#x02013;<lpage>826</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/77731</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">10903576</pub-id></citation></ref>
<ref id="B68">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tootell</surname> <given-names>R. B. H.</given-names></name> <name><surname>Silverman</surname> <given-names>M. S.</given-names></name> <name><surname>Switkes</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Valois</surname> <given-names>R. L. D.</given-names></name></person-group> (<year>1982</year>). <article-title>Deoxyglucose analysis of retinotopic organization in primate striate cortex</article-title>. <source>Science</source> <volume>218</volume>, <fpage>902</fpage>&#x02013;<lpage>904</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.7134981</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">7134981</pub-id></citation></ref>
<ref id="B69">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Webster</surname> <given-names>M. A.</given-names></name> <name><surname>Valois</surname> <given-names>R. L. D.</given-names></name></person-group> (<year>1985</year>). <article-title>Relationship between spatial-frequency and orientation tuning of striate-cortex cells</article-title>. <source>J. Opt. Soc. Am. A</source> <volume>2</volume>, <fpage>1124</fpage>&#x02013;<lpage>1132</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.2.001124</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">4020509</pub-id></citation></ref>
<ref id="B70">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Weiss</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Wilson</surname> <given-names>E. N.</given-names></name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>&#x0201C;The mathematical theory of wavelets,&#x0201D;</article-title> in <source>Twentieth Century Harmonic Analysis &#x02013; A Celebration</source>, ed <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Byrnes</surname> <given-names>J. S.</given-names></name></person-group> (<publisher-name>Springer</publisher-name>), <fpage>329</fpage>&#x02013;<lpage>366</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B71">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Weliky</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Bosking</surname> <given-names>W.</given-names></name> <name><surname>Fitzpatrick</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>1996</year>). <article-title>A systematic map of direction preference in primary visual cortex</article-title>. <source>Nature</source> <volume>379</volume>, <fpage>725</fpage>&#x02013;<lpage>728</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/379725a0</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">8602218</pub-id></citation></ref>
<ref id="B72">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>White</surname> <given-names>L. E.</given-names></name> <name><surname>Fitzpatrick</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Vision and cortical map development</article-title>. <source>Neuron</source> <volume>56</volume>, <fpage>327</fpage>&#x02013;<lpage>338</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.neuron.2007.10.011</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17964249</pub-id></citation></ref>
<ref id="B73">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wilson</surname> <given-names>H. R.</given-names></name> <name><surname>Cowan</surname> <given-names>J. D.</given-names></name></person-group> (<year>1972</year>). <article-title>Excitatory and inhibitory interactions in localized populations of model neurons</article-title>. <source>Biophys. J</source>. <volume>12</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0006-3495(72)86068-5</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">4332108</pub-id></citation></ref>
<ref id="B74">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Young</surname> <given-names>R. A.</given-names></name></person-group> (<year>1985</year>). <article-title>The gaussian derivative theory of spatial vision: analysis of cortical cell receptive field line-wheighting profiles</article-title>. <source>GM Res. Labs Techn. Pub</source>. <volume>4920</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>75</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B75">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Dashtbozorg</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Bekkers</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Pluim</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Duits</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>ter Haar Romeny</surname> <given-names>B.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Robust retinal vessel segmentation via locally adaptive derivative frames in orientation scores</article-title>. <source>IEEE Trans. Med. Imaging</source> <volume>35</volume>, <fpage>2631</fpage>&#x02013;<lpage>2644</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TMI.2016.2587062</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">27514039</pub-id></citation></ref>
</ref-list>
<app-group>
<app id="A1">
<title>Appendix: Proofs of the Main Statements</title>
<p>This section contains the proofs of the formal statements introduced in the text.</p>
<p><bold>S</bold><sc><bold>ketch of the proof of theorem</bold></sc> <bold>2</bold>. By Fourier Convolution Theorem, Plancherel&#x00027;s theorem, and the definition of <inline-formula><mml:math id="M86"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we have</p>
<disp-formula id="E41"><mml:math id="M87"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, (9) is equivalent to the so-called frame condition</p>
<disp-formula id="E42"><label>(A1)</label><mml:math id="M88"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for all <inline-formula><mml:math id="M89"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, which is equivalent [refer to e.g., Ali et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B3">1993</xref>)] to <italic>W</italic><sub>&#x003A8;</sub> being bounded and invertible on <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p><bold>S</bold><sc><bold>ketch of the</bold></sc> <bold>P</bold><sc><bold>roof of</bold></sc> <bold>T</bold><sc><bold>heorem</bold></sc> <bold>3</bold>. Observe first that <inline-formula><mml:math id="M91"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02020;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Thus, recalling (7) and using Fourier Convolution Theorem, we can compute</p>
<disp-formula id="E43"><mml:math id="M92"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D54A;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>which proves (i). To prove (ii), one needs to show that the elements of <inline-formula><mml:math id="M93"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are continuous functions, that <inline-formula><mml:math id="M94"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M95"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is self adjoint and idempotent, and that (12) holds. The continuity can be obtained as a consequence of the continuity of the unitary representation (6) and, by the same arguments used to prove (i) we can easily see that <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. On the other hand, (i) implies that <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, hence <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Equation (12) can be obtained directly by (7) and the definition of <italic>W</italic><sub>&#x003C8;</sub>.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p><bold>P</bold><sc><bold>roof of</bold></sc> <bold>L</bold><sc><bold>emma</bold></sc> <bold>4</bold>. The system (19) is of course solved by <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, so we only need to prove that, for all <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, this solution is unique if and only if (20) holds. In order to see this, let &#x1D54A; &#x02208; <italic>V</italic> be a solution to (19), and denote by <inline-formula><mml:math id="M103"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Then <italic>E</italic> &#x02208; Ran(<italic>P</italic>) &#x02229; Ker(<italic>Q</italic>). Hence, (20) holds if and only if <italic>E</italic> &#x0003D; 0, i.e., the only solution to (19) is <inline-formula><mml:math id="M104"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p><bold>P</bold><sc><bold>roof of</bold></sc> <bold>T</bold><sc><bold>heorem</bold></sc> <bold>5</bold>. Denoting by <italic>H</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>PF</italic><sub>0</sub>, we can rewrite the iteration (21) as two separate iterations, generating the two sequences {<sub><italic>F</italic><sub><italic>n</italic></sub>}<italic>n</italic> &#x02208; &#x02115;</sub>, {<sub><italic>H</italic><sub><italic>n</italic></sub>}<italic>n</italic> &#x02208; &#x02115;</sub> as follows:</p>
<disp-formula id="E44"><label>(A2)</label><mml:math id="M105"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If (20) holds, then ||<italic>PQ</italic><sup>&#x022A5;</sup>|| &#x0003C; 1 and ||<italic>Q</italic><sup>&#x022A5;</sup><italic>P</italic>|| &#x0003C; 1, because <inline-formula><mml:math id="M106"><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02119;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00398;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02119;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext>Ker</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00398;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Hence, the existence of the limits <inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M108"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is due to the convergence of the Neumann series [refer to e.g., Riesz and Sz.-Nagy (<xref ref-type="bibr" rid="B62">1990</xref>)]. Thus, getting rid of the notations <inline-formula><mml:math id="M109"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <italic>H</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>PF</italic><sub>0</sub>, we have that the limits <italic>H</italic> and <italic>F</italic> are the solutions to the equations</p>
<disp-formula id="E45"><mml:math id="M110"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We can now see that <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, because this equation reads</p>
<disp-formula id="E46"><mml:math id="M112"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and, using that <inline-formula><mml:math id="M113"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we can rewrite it as</p>
<disp-formula id="E47"><mml:math id="M114"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>which is true by definition of <italic>Q</italic><sup>&#x022A5;</sup> &#x0003D; <bold>1</bold> &#x02212; <italic>Q</italic>. Moreover, by taking the limit in the first equation of (21), and using again that <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Ran</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we obtain</p>
<disp-formula id="E48"><mml:math id="M116"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Finally, the convergence of (18) is exponential because, using the series expression (A2) for <inline-formula><mml:math id="M117"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>,</p>
<disp-formula id="E49"><mml:math id="M118"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x000A0;&#x000A0;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x022A5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>A similar argument applies to <inline-formula><mml:math id="M119"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
</app>
</app-group>
</back>
</article>
