270 likes | 433 Views
V 0 V 1. V 0. V 1. W 0 V 1. V 0. W 0. V 1. dilatační rovnice. h = [ , ]. g = [ , - ]. Haar waveleta. základ + detaily různého měřítka. Waveletová dekompozice funkce f. P Vj f - ortonormální projekce f do V i. kompaktní suport. V j.
E N D
V0 V1 V0 V1 W0 V1 V0 W0 V1 dilatační rovnice
h = [ , ] g = [ , - ] Haar waveleta
základ + detaily různého měřítka Waveletová dekompozice funkce f PVjf - ortonormální projekce f do Vi kompaktní suport
Vj (PV f )(x) = cj-1,k j-1,k(x)+ dj-1,kj-1,k (x) Vj-1 + Wj-1 k k DR cj+1,k = h(k-2l) cj,l + + g(k-2l) dj,l cj-1,k = h(n-2k) cj,n n l dj-1,k = g(n-2k) cj,n l n j signál délky 2J - vzorky na jednotkovém intervalu Vn < f, J,k >, aproximace spojité funkce f .. cJ,k
H G Filter banks ψa(x) = (1/√a) ψ(x/a) ψa(x) = ψ*a(-x) = (1/√a) ψ*(-x/a) pak CWT = f * ψa(x) násobení ve FT
Subband coding h H F(s) f(iΔt) H(s) h(iΔt) f(iΔt)*h(iΔt) F(s).H(s)
B(s) b(iΔt) B(s)*[F(s).H(s)] b(iΔt)[ f(iΔt)*h(iΔt)] zpět – zero-padding, nebo 0 v obrazové oblasti
g G F(s) f(iΔt) G(s) g(iΔt) f(iΔt)*g(iΔt) F(s).G(s)
B(s) b(iΔt) B(s)*[F(s).H(s)] b(iΔt)[ f(iΔt)*h(iΔt)] Aliasing
h= 2 g= 0 hj určuje škálovací funkci Poznámky k h a g h,g quadrature mirror filtry (|H|2 + |G|2 = 1) h - low pass filtr g - high pass filtr g – h zpětně se změněnými znaménky posun o pul periody gN-1-j = (-1) j h j
Požadavek na nulovost momentů • Waveletová transformace - proces určení cj0,k, dj,k • Kompaktní - konečný počet nenulových koeficientů • - lokalizace v čase, frekvenci • FFT - O(Nlog2N) FWT - O(N)
Vlastnosti očekávané od wavelet • - dobrá lokalizace • - jednoduchost konstrukce a reprezentace • - invariance vzhledem k některým operacím • - hladkost, spojitost, diferencovatelnost, symetrie • - dobré vlastnosti vzhledem k počtu • nulových momentů
Kompaktnost - v obrazové oblasti (ve frekvenční rychle k nule) - nižší výpočetní nároky - lepší obrazové rozlišení x horší frekvenční Symetrie - ortogonální kompaktní wavelety nemohou být sym. - biortogonální wavelety Momenty a jejich nulovost 1. M momentů 0 : signály typu nulové detailní koeficienty dobré pro kompresi Daubechies 2p koeficientů – p nulových momentů Hladkost lepší rekonstrukce
Biortogonální wavelety • Haar jediná kompaktní, ortogonální a symetrická • oslabení ortogonality • Wavelet packets - nadmnožina WT • Reálné x komplexní wavelety • Ortogonální x biortogonální x neortogonální • Jiné typy diskretizace, nedyadické, m-bands
Komprese - eliminace redundantní a méně důležité informace prostorová redundance: sousední hodnoty korelované frekvenční redundance: frekvenční hodnoty ze stejného pixlu jsou korelované časová redundance: frames malé změny v sekvenci - snižuje čas a cenu přenosu - WT - provádí dekorelaci dat
Komprese - ztrátová x bezztrátová - hodnocení # bitů v původním obrázku kompresní poměr PSNR = Peak-signal-to-noise ratio (in dB) RMSE = Root Mean Standard Error # bitů v komprimovaném obrázku
Z vlastností DWT koeficienty - amplituda wavelety v daném místě, rozlišení a posunu wavelety - lokální charakter - lokalní vliv koeficientů chyba na koeficientech - malý vliv na daný pixel - vliv na malé okolí (velikost filtru) nekorelovanost koeficientů hladká data - nulové nebo malé koeficienty - počet chybících momentů u wavelet
DWT v kódování DCT - každý koeficient reprezentuje - plochu - frekvenční rozsah - stejné pro všechny k. - někdy nezbyde dost bitů na „anomálie“ - hrany - blok efekty DWT - lépe zachyceny „anomálie“ - zachycení pozic koeficientů - náročné
Komprese často - ortogonální wavelety biortogonální symetrické wavelety wavelet packets jednotlivé subbandy kódovány separátně moderní metody - závislost mezi škálami
Komprese kódování signálu (DFT, DCT, DWT) Vstupní signál Entropické kódování (Huffman, aritmetické, RLE) kvantizace (SQ, VQ, uniform) Komprimovaný signál
„hard thresholding“ „soft thresholding“ Prahování ztrátová komprese - vynulování koeficientů menší než práh
Prahování po prahování - bitmapa, 0 = vynulované koeficienty 1 = nevynulované koeficienty
Kvantizace - různá pro jednotlivé bandy - chyby - vizuální - RMSE - statistika koeficientů - kvantizační intervaly - alokace bitů - vizuální - skalární x vektorová - uniformní x adaptivní
Kvantizace 0.5 exp ( - | x | ) Laplaceovo rozdělení
Vektorová kvantizace nD vektor Rn do konečné množiny Y = {yi: i = 1, 2, ..., N}. yi - codeword Y - codebook. NP úplný problém nalezení codebook nejlépe reprezentující danou množinu vektorů
- urči velikost N - vyber náhodně N codewords - „clusterize“ - nové codewords - průměr - opakuj dokud změna Linde-Buzo-Gray algoritmus ( LBG ) - podobný jako „k-mean clustering“
Kódování umístění - RLE („run length coding“) kódování - stačí jen změny a první hodnota nejdelší souvislé běhy - spirála od středu RLE kód - Huffmanovo kódování amplitudy koeficientů - Huffmanovo kódování