Gonzalez R. C. and Woods R. E. Digital Image Processing (Forth Edition)

基本

酉变换

一维的变换:

\[\mathbf{t} = \mathbf{A} \mathbf{f}, \\
\mathbf{f} = \mathbf{A}^{H} \mathbf{t}, \\
\mathbf{A}^H = {\mathbf{A}^*}^{T}, \mathbf{A}^H\mathbf{A} = \mathbf{I}.
\]

以及二维的变换:

\[\mathbf{T} = \mathbf{A} \mathbf{F} \mathbf{B}^T, \\
\mathbf{F} = \mathbf{A}^H \mathbf{T} \mathbf{B}^*, \\
\mathbf{A}^H\mathbf{A=I}, \mathbf{B}^{T}\mathbf{B}^* =\mathbf{I}.
\]

以一维的为例, 实际上就是

\[t_u = \sum_{x = 0}^{N-1} f_x s(x, u) = \mathbf{f}^T \mathbf{s}_u, u=0,1,\cdots, N-1,\\
\mathbf{s}_u = [s(0, u), s(1, u), \cdots, s(N-1, u)]^T.
\]

\[\mathbf{A} = [\mathbf{s}_0, \cdots, \mathbf{s}_{N-1}]^{T}.
\]

注: 下面假设:\(N=2^n\).

WALSH-HADAMARD TRANSFORMS

\[s(x, u) = \frac{1}{\sqrt{N}} (-1)^{\sum_{i=0}^{n-1}b_i(x)b_i(u)},
\]

注意, 这里\(b_i(u)\)表示\(u\)的二进制的第\(i\)位, 比如\(4\)的二进制为\(100\), 此时\(b_0 = 0, b_2=1\).

变换矩阵可以通过更通俗易懂的方式搭建:

\[\mathbf{A}_W = \frac{1}{\sqrt{N}} \mathbf{H}_N, \\
\mathbf{H}_{2N} =
\left [
\begin{array}{cc}
\mathbf{H}_N & \mathbf{H}_N \\
\mathbf{H}_N & -\mathbf{H}_N \\
\end{array}
\right ], \\
\mathbf{H}_{2} =
\left [
\begin{array}{cc}
1 & 1 \\
1 & -1 \\
\end{array}
\right ].
\]

sequency-ordered WHT

\[\mathbf{H}_{4} =
\left [
\begin{array}{cc}
1 & 1 & 1 & 1\\
1 & -1 & 1 & -1 \\
1 & 1 & -1 & -1\\
1 & -1 & -1 & 1 \\
\end{array}
\right ].
\]

可以发现, 第1行(\(u=0, 1, 2, 3\))的符号变换最快的(类似与DFT中的频率的概念), 故sequency-order, 即按照符号变换快慢的递增排列, 其公式如下:

\[s(x, u) = \frac{1}{\sqrt{N}}(-1)^{\sum_{i=0}^{n-1}b_i(x)p_i(u)}, \\
p_0 (u) = b_{n-1}(u), \\
p_{n-1-i}(u) = b_i(u) + b_{i+1}(u), \quad i = 0, \cdots, n-2.
\]

记\(\mathbf{H}_{W'}\)为sequency-order的, 则 \(\mathbf{H}_{W'}\)的第\(u\)行与\(\mathbf{H}_{W}\)的第\(v\)行存在如下的关系:

  1. 考虑\(n\)bit的二进制, 则
\[u: (u_{n-1}u_{n-2}\cdots u_0),\\
v: (v_{n-1}v_{n-2}\cdots v_0).
\]
  1. 将\(u\)转换成其gray code格式
\[g_i = u_i \oplus u_{i+1}, \quad i=0, \cdots, n-2\\
g_{n-1} = s_{n-1}.
\]

其中\(\oplus\)表示异或操作.

3. 对\(g\)进行bit-reverse, 即\(g_i, g_{n-1-i}\)调换位置, 则

\[v_i = g_{n-1-i}.
\]

举个例子, 假设\(n=3\), \(u=4 = (100)_2\), 则\(g = (110)_2\), \(v=(011)_2 = 3\). 即\(H_8'\)的第4行为\(H_8\)的第3行(注意均从0开始计数).

proof:

\[\begin{array}{ll}
p_{n-1-i}(u)
&= b_i(u) + b_{i+1}(u) \\
&\Leftrightarrow b_i(g) \\
&= b_{n-1-i}(v).
\end{array}
\]

注意\(\Leftrightarrow\), 是这样的, \(b_i + b_{i+1}\)仅有(0, 1, 2)三种可能性, 而\((-1)^1=-1\)否则为1,而\(b_i(g)=1\)恰好是\(b_i(u) + b_{i+1}(u) = 1\) (根据异或的定义可得), 故可能等价替换.

\[p_0(u) = b_0(v),
\]

是显然的, 证毕.

下图便是按照sequency增序的表示.

SLANT TRANSFORM

\[\mathbf{A}_{SI} = \frac{1}{\sqrt{N}}\mathbf{S}_N, \\
\mathbf{S}_{N} =
\left [
\begin{array}{cccccc}
1 & 0 & \mathbf{0} & 1 & 0 & \mathbf{0} \\
a_N & b_N & \mathbf{0} & -a_N & b_N & \mathbf{0} \\
0 & 0 & \mathbf{I}_{(N/2)-2} & 0 & 0 & \mathbf{I}_{(N/2)-2} \\
0 & 1 & \mathbf{0} & 0 & -1 & \mathbf{0} \\
-b_N & a_N & \mathbf{0} & b_N & a_N & \mathbf{0} \\
0 & 0 & \mathbf{I}_{(N/2)-2} & 0 & 0 & \mathbf-{I}_{(N/2)-2} \\
\end{array}
\right ]
\left [
\begin{array}{cc}
\mathbf{S}_{N/2} & \mathbf{0} \\
\mathbf{0} & \mathbf{S}_{N/2} \\
\end{array}
\right ], \\
\mathbf{S}_2 =
\left [
\begin{array}{cc}
1 & 1 \\
1 & -1 \\
\end{array}
\right ], \\
a_N = [\frac{3N^2}{4(N^2-1)}]^{1/2}, \\
b_N = [\frac{N^2-4}{4(N^2-1)}]^{1/2}.
\]

标准正交性质是容易证明的, 需要特别注意的是, 改变换矩阵是非对称的, 所以逆变换是需要计算逆的\(A_{SI}^{-1}\).

Haar Transform

Haar 是一种小波变换, 这里简单写一下.

\[s(x, u) = \frac{1}{\sqrt{N}} h_u(x / N), \quad x= 0,1,\cdots, N-1, \\
u = 2^p + q, \\
h_u(x) =
\left \{
\begin{array}{ll}
1 & u=0 \: \text{and} \: 0 \le x < 1, \\
2^{p/2} & u > 0 \text{and} \: q/2^p < (q + 0.5)/2^p, \\
-2^{p/2} & u > 0 \text{and} \: (q+0.5)/2^p < (q + 1)/2^p, \\
0 & \text{otherwise}.
\end{array}
\right .
\]

WHT, SLANT, Haar的更多相关文章

  1. 特征检测之Haar

    Harr特征, 主要用于人脸检测,可以参考我的博文 基于MATLAB的adaboost级联形式的人脸检测实现 1 harr特征的原理 2 haar特征的计算 3 haar特征的应用

  2. 浅谈人脸检测之Haar分类器方法

    我们要探讨的Haar分类器实际上是Boosting算法(提升算法)的一个应用,Haar分类器用到了Boosting算法中的AdaBoost算法,只是把AdaBoost算法训练出的强分类器进行了级联,并 ...

  3. OpenCv haar+SVM训练的xml检测人头位置

    注意:opencv-2.4.10 #include "stdio.h"#include "string.h"#include "iostream&qu ...

  4. opencv - haar人脸特征的训练

    step 1: 把正样品,负样品,opencv_createsamples,opencv_haartraining放到一个文件夹下面,利于后面的运行.step 2: 生成正负样品的描述文件 正样品描述 ...

  5. 图像特征提取三大法宝:HOG特征,LBP特征,Haar特征(转载)

    (一)HOG特征 1.HOG特征: 方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)特征是一种在计算机视觉和图像处理中用来进行物体检测的特征描述子.它通过计算和 ...

  6. Haar特征

    转自:http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/8094699 Haar-like特征,即很多人常说的Haar特征,是计算机视觉领域一种常用的特征 ...

  7. 浅析人脸检测之Haar分类器方法

    一.Haar分类器的前世今生 人脸检测属于计算机视觉的范畴,早期人们的主要研究方向是人脸识别,即根据人脸来识别人物的身份,后来在复杂背景下的人脸检测需求越来越大,人脸检测也逐渐作为一个单独的研究方向发 ...

  8. Looksery Cup 2015 D. Haar Features 暴力

    D. Haar Features Time Limit: 20 Sec Memory Limit: 256 MB 题目连接 http://codeforces.com/contest/549/prob ...

  9. 目标检测的图像特征提取之(三)Haar特征

    1.Haar-like特征 Haar-like特征最早是由Papageorgiou等应用于人脸表示,Viola和Jones在此基础上,使用3种类型4种形式的特征. Haar特征分为三类:边缘特征.线性 ...

随机推荐

  1. A Child's History of England.43

    PART THE SECOND When the King heard how Thomas à Becket had lost his life in Canterbury Cathedral, t ...

  2. day01 MySQL发展史

    day01 MySQL发展史 今日内容概要 数据库演变史 软件开发架构 数据库本质 数据库中的重要概念 MySQL下载与安装 基本SQL语句 今日内容详细 数据库演变史 # 1.文件操作阶段 jaso ...

  3. Sharding-JDBC 实现垂直分库水平分表

    1.需求分析

  4. 优化 if-else 代码的 8 种方案

    前言 代码中如果if-else比较多,阅读起来比较困难,维护起来也比较困难,很容易出bug,接下来,本文将介绍优化if-else代码的八种方案. 方案. 优化方案一:提前return,去除不必要的el ...

  5. 2.8 rust 枚举与模式匹配

    Enums and Pattern Matching 摘要 枚举定义 enum IpAddrKind { V4, V6, } 枚举方法 fn main() { enum Message { Quit, ...

  6. 【Linux】【Basis】进程

    1. 维基百科:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%A1%8C%E7%A8%8B 进程的类型: 终端:硬件设备,关联一个用户接口 与终端相关:通过终端启动 与终端无关: ...

  7. springboot整合jetty

    1.jetty介绍 通常我们进行Java Web项目开发,必须要选择一种服务器来部署并运行Java应用程序,Tomcat和Jetty作为目前全球范围内最著名的两款开源servlet容器,该怎么选呢. ...

  8. python pandas 中文件的读写——read_csv()读取文件

    read_csv()读取文件1.python读取文件的几种方式read_csv 从文件,url,文件型对象中加载带分隔符的数据.默认分隔符为逗号read_table 从文件,url,文件型对象中加载带 ...

  9. Jenkins安全加固

    1.jenkins未授权访问 描述 jenkins不当配置可导致未授权访问管理控制台,可以通过脚本命令行执行系统命令.通过该漏洞,可以后台管理服务,通过脚本命令行功能执行系统命令,如反弹shell,w ...

  10. IOS 委托代理(delegate)实现页面传值

    LvesLi原创,转载请注明原文链接谢谢  http://www.androiddev.net/lvesli_delegate/  委托是指给一个对象提供机会对另一对象中的变化做出反应或者相应另一个对 ...