五、正交變換

  • 正交變換基本概念
  • 離散傅里葉變換
  • 其他正交變換

將空域中的圖像變換到變換域

ps://TODO 這一章并沒有理解,理論有點抽象,需要后續逐漸提高認識


正交變換的基本概念

圖像是許多點沖激函數的累加(轉換到空間的信號處理問題),圖像通過系統的效果就是每一點沖激函數通過系統的響應之和。(通常數字圖像被認為是一個空間線性系統),這里聯系線性系統的知識來理解。

任何圖像都可以分解成基圖像之和,這些基圖像是相互正交的,圖像變換的本質是尋找合適的基圖像來表達圖像。

三類變換

  • 正弦/余弦變換
  • 方波型變換
  • 基于特征向量的變換

1.一維正交變換

線性變換:F=Tf,這里T為變換矩陣,N*N,f為N*1的原向量,那么這里就是對向量f的一個線性變換,變換后的結果是F。如圖一所示

圖片.png

g(x,u)為正變換核,矩陣T為變換的核矩陣,變換矩陣。

同理也可以做逆變換f=T(-1)F,顯然TT(-1)=E(或者I)

酉變換:T的逆變換等于其復共軛的轉置時,該線性變換為酉變換。

正交變換:若T為師叔編號,則稱酉變換為正交變換。(實數的復共軛任然是實數本身),此時,T的逆=T的轉置,T*T的轉置=E

此時,正交變換T的每一列稱為該正交變換的正交基。此時,這些基向量正交,乘積為0.

完備性:如圖二

圖片.png

2.二維正交變換

二維離散線性變換:圖三

圖片.png

可分離變換核:上圖中,若核函數中x和y是無關的,那么可以寫成分離的形式,使得二維變換可分步計算,每一步做一個一維變換。如圖四所示
圖片.png

離散傅里葉變換

一種經典的正余弦正交變換,建立起空域和頻域的聯系。

1.連續傅里葉變換

  • 一維:如圖5
    圖片.png
  • 二維:如圖6
    圖片.png

2.離散傅里葉變換

  • 一維:如圖7
    圖片.png
  • 二維:如圖8
    圖片.png

意義:跟一維信號處理一樣,傅里葉變化,把圖像從“空域”變為“頻率”。對于一幅圖像,高頻部分代表了圖像的細節、紋理信息;低頻部分代表了圖像的輪廓信息。如果對一幅精細的圖像使用低通濾波器,那么濾波后的結果就剩下了輪廓了。這與信號處理的基本思想是相通的。如果圖像受到的噪聲恰好位于某個特定的“頻率”范圍內,則可以通過濾波器來恢復原來的圖像。


其他正交變換

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