多尺度和多分辨率图像的基本区别

信息处理 图像处理 解析度 尺度空间
2022-02-25 15:28:32

在研究卷积神经网络 (CNN) 时,我看到了许多关于多尺度图像的研究文章。在图像处理的文献中,我看到也有图像的多分辨率分析,它处于不同的图像级别。而在多尺度中,图像的大小似乎没有改变,而是变得更加模糊,边缘变得更加清晰。

我没有使用任何小波变换。那么在一般图像方面,我们如何向初学者解释多尺度和多分辨率图像之间的基本区别?

2个回答

在尺度空间中,模糊内核宽度的平方被视为尺度(高斯的方差而不是其标准偏差,因为如果您顺序模糊具有 2 个高斯内核的图像,有效模糊内核的方差将是每个内核的方差之和)但在多分辨率分析由缩放参数定义的分辨率。

多分辨率或多尺度概念背后的定义可能会以某种方式重叠,并且有时可以互换使用。

让我提供以下区别:分辨率包含空间离散化,而尺度涉及更连续的框架

现实世界可以认为是连续的,真实的形象I(x,y)会有连续的空间位置(x,y). 然后,规模的概念可以与不同的想法相关联。其中两个是:

  • 传感器(包括你的眼睛)有局限性,它们只能捕捉一定比例的真实图像,即通过一些模糊操作符。
  • 物体通常在有限的尺度范围内是不同的:拿一张木桌上的标准纸片:从远处看,它看起来像一些模糊的白色形状,特写镜头可以看到纤维。在这两者之间,它可以被解释为一张纸。办公桌也是如此,但由于更大,其独特的形状在不再有床单的地方仍然可以解释。

以不同比例看到连续图像可能有助于解释其内容。尺度空间表示的概念与这个概念非常相关,可以公理化,参见 Witkin、Koenderink 或 Lindeberg 的作品,其中高斯核起着重要作用。不同(高斯模糊)尺度(因此为multiscale)的图像如下所示:

尺度空间 Szeged Haar-Riesz 图像

多尺度建模引用的维基百科条目:

最近从最小尺度(原子)到与固体力学相关的完整系统级(例如汽车)的多尺度建模激增,现已发展成为一项国际多学科活动,其来源不太可能。自从美国能源部 (DOE) 国家实验室在 1980 年代中期开始减少地下核试验(最后一次是在 1992 年)以来,基于模拟的设计和分析概念的概念诞生了。多尺度建模是获得更精确和准确的预测工具的关键。从本质上讲,以前用于验证设计的大规模系统级测试的数量已减少到零,从而保证了用于设计验证和确认目的的复杂系统的仿真结果的增加

分辨率的概念将空间离散化:具有一定宽度的物体可以用物理空间的一定采样表示,每个宽度有多少个像素。采样可能会导致连续空间的损失,但如果连续图像被精心挑选的内核平滑,那么它可以以较低的速率(重新)采样。从连续的或最初的离散图像中,可以构建具有不同分辨率(以及因此大小)的离散版本的层次结构,并且通常可以使用这些图像以不同于原始图像的比例(和方向)重新创建图像。多分辨率分析也可以公理化(作为嵌套的正交投影子空间),离散小波是这些的化身。一个高斯金字塔如下图所示,对应于上述模糊图像的不同采样(因此是多分辨率):

Szeged Haar-Riesz 图像的高斯金字塔

所以多分辨率可以看作是一些多尺度表示的离散化(可逆或不可逆)然而在实践中,由于我们处理的数据总是离散的,而且由于多分辨率可以在不同的尺度上重新创建图像,所以人们会交替使用这个术语。

对于图像,可以在A Panorama on Multiscale Geometric Representations, Intertwining Spatial, Directional and Frequency Selectivity (Signal Processing, 2011)的开头找到该故事的完整参考版本(对于图像,2D )。

最近,一些小波方案和深度学习之间的关系已经被 S. Mallat 用散射网络更加明确了。

附加文献: