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.27

    Then, the Red King went over to Normandy, where the people suffered greatly under the loose rule of ...

  2. 【leetcode】653. Two Sum IV - Input is a BST

    Given the root of a Binary Search Tree and a target number k, return true if there exist two element ...

  3. 【STM32】使用SDIO进行SD卡读写,包含文件管理FatFs(终)-配合内存管理来遍历SD卡

    [STM32]使用SDIO进行SD卡读写,包含文件管理FatFs(一)-初步认识SD卡 [STM32]使用SDIO进行SD卡读写,包含文件管理FatFs(二)-了解SD总线,命令的相关介绍 [STM3 ...

  4. NERD_commenter快捷键

    快捷键有点多,记不过来,做个备份 1. \cc 注释当前行和选中行 2. \cn 没有发现和\cc有区别 3. \c<空格> 如果被选区域有部分被注释,则对被选区域执行取消注释操作,其它情 ...

  5. ORACLE 服务器验证

    位于$ORACLE_HOME/network/admin/sqlnet.oraSQLNET.AUTHENTICATION_SERVICES=none|all|ntsnone:关闭操作系统认证,只能密码 ...

  6. Spring Cloud声明式调用Feign负载均衡FeignClient详解

    为了深入理解Feign,下面将从源码的角度来讲解Feign.首先来看看FeignClient注解@FeignClient的源码,代码如下: FeignClient注解被@Target(ElementT ...

  7. mysql index 8.0

    创建表 use vodb; drop table if exists test1; create table test1(id int NOT NULL AUTO_INCREMENT primary ...

  8. Xcode中匹配的配置包的存放目录

    /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/DeviceSupport

  9. RHEL 6.5安装系统

    转自如下链接: http://www.jb51.net/os/128752.html

  10. navicat突然连接不上远程linux服务器上的mysql

    我linux服务器上的mysql是docker安装的,突然有一天我的navicat连接不上服务器上的mysql,于是开始了下面一系列的修复 1.首先登录服务器上mysql,看是否能正常登录,我发现不能 ...