三 图像变换.ppt

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三 图像变换

* * * * * * * * * * 减少数据量、运算量 人脸图像 样本库 人脸特征 样本库 待识人脸图像 变换矩阵 特征变化 特征匹配 K-L变换 身份 确认 3)KL变换用于图像压缩-----人脸识别,称为特征脸 1.正交变换的一般形式 2. Walsh-Hadamard 变换 3.Haar 变换 4.斜变换 5. DST 变换 6. Hartley 变换 3.7 其他正交变换 1.正交变换的一般形式 在图像处理技术中,离散图像的正交变换被广泛地应用于图像的特征提取、增强、复原、分割和描述,以及图像的编码和压缩中。这种变换一般是线性的,其基本运算是严格可逆的,并满足一定的正交条件,有时候也称为酉变换。而傅立叶变换、余弦变换就是正交变换的两种,除此之外,还有其他类型的正交变换。 正交变换的一般形式为: 其反变换为: 其中, 分别是正变换核函数和反变换核函数。 对于2D,有: 如果正变换核是可分离的,则有: 如果反变换核是可分离的,则有: 如果 ,则称此核是加法对称的。 离散傅立叶变换中, 因此,傅立叶变换是正交对称变换。 2.Walsh-Hadamard 变换 正交变换可写成矩阵形式: 其中F是图像,Ac是g1元素构成的行变换矩阵,AR是由g2元素构成的列变换矩阵。T是变换的结果。 反变换矩阵形式: Walsh 变换矩阵为: Hadamard 变换矩阵为: 递推式为: 3.Haar 变换 Haar 变换的核函数为: 4×4的Haar变换矩阵为: 8×8的Haar变换矩阵为: 4.斜(Slant)变换 其变换矩阵为: 由2×2矩阵,通过下面的方式产生N×N矩阵: 其中, 5.DST 变换 其正变换为: 反变换为: 核函数为: 6.Hartley 变换 反变换为: 其中, 正变换为: 核函数为: * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * sin(x)/x类函数: sin(x)/x类函数的傅里叶变换: 常数函数: 常数函数的傅里叶变换: 脉冲函数: 脉冲函数的傅里叶变换: 余弦函数: 余弦函数的傅里叶变换: 一维离散傅立叶变换(DFT) 一维离散傅立叶变换公式为: 逆变换为: 二维离散傅立叶变换(2DFT) 二维傅立叶变换由一维傅立叶变换推广而来: 2)2D傅立叶变换 傅立叶变换可推广到二维函数。如果二维函数f(x,y)满足狄里赫莱条件,那么存在下面的二维傅立叶变换对: 类似于一维傅立叶变换,二维傅立叶变换的幅度谱和相位谱: 2.离散傅立叶变换 如果x(n)为一数字序列,0≤n≤N-1,则其离散傅立叶变换定义如下: 其中,u,m均取0,1,…,M-1;v,n均取0,1,…,N-1; W1=exp(-j2π/M);W2=exp(-j2π/N))。 二维离散傅立叶变换: 3.离散傅立叶变换的性质 傅立叶变换有许多重其要的性质,这些性质为实际应用提供了诸多便利。下面以二维傅立叶变换为例,介绍几个主要的性质。 1)可分离性 令: 则: 2)线性 傅立叶变换是线性变换,满足线性变换的叠加性: 3)共轭对称性 如果F(u,v)是f(x,y)的傅立叶变换,F*(-u,-v)是傅立叶变换的共轭函数,那么: 4)旋转性 如果空间域函数旋转的角度为θ0,那么在变换域中此函数的傅立叶变换也旋转同样的角度,即: 5)比例变换性 如果如果是的傅立叶变换,a和b是两个标量,那么: 6)Parseval定理 这个性质也称为能量保持定理。如果F(u,v)是f(x,y)的傅立叶变换,那么有下式成立: 这个性质说明变换前后的能量保持不变。 7)相关定理 两个二维函数f(x,y),g(x,y)的相关函数定义如下: 符号“ο”表示相关运算。傅立叶变换的一个重要性质是相关定理: 8)卷积定理 两个二维函数f(x,y),g(x,y)的卷积运算定义如下: 符号“*”表示卷积运算。根据上面的定义,傅立叶变换的卷积定理如下: 4. 快速傅立叶变换 1965年,库利—图基提出把原始的N点序列依次分解成一系列短序 列,然后求出这些短序列的离散傅立叶变换,以此来减少乘法运算,这 就是快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)。 对于一个有限长序列{x(n)},0≤n≤N-1, ,按n的奇偶把x(n) 分解为两个N/2点的子序列: 其傅立叶变换为:   前一半的值   后一半的值 复乘: 复加: 一次分解后

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