不同小波族的已知用例是什么?

信息处理 小波
2022-01-31 20:28:28

有许多小波族,它们的不同之处在于许多参数(如消失矩的数量、对称性等)。

  • 在哪些已知用例中,已知某个特定系列更适合并提供更好的结果?

    例如,Daubechies 9/7 用于 JPEG2000 图像格式。据我了解,Daubechies 小波是专门设计用于具有大量消失矩的,因此它们更适合信号压缩任务。其他小波家族的已知用例是什么?

作为第二部分:

  • 一个人如何决定哪一个最适合它的任务?
  • 是否有任何已知的启发式、常识等?
1个回答

答案 0:问问自己是否真的需要小波

说是。让我们首先关注 2 波段实离散小波。JPEG 2000 是一种特殊情况,其中使用了 CDF9/7 和 5/3 双正交小波。对于第一个,分析小波是适度规则的,但它的矩很好地集中了数据的分段规则部分。合成小波更平滑,并且在视觉上补偿了量化伪影。5/3 的工作原理类似,只是增加了对整数的精确计算。几乎是对称的,这在某种程度上更适合边缘定位。JPEG2000 小波滤波器的数学特性一收集了一些最值得注意的内容。

答案 0.5。除了那个例子之外,几乎没有“适合所有信号”的最优结果。

小波的质量很大程度上取决于数据的性质:信号、图像、任务、资源限制。但最重要的是掌握您使用的小波。因为大多数情况下,您正在尝试增强或恢复数据,但目标未知,质量指标往往不完善,因此您只能对模拟数据集进行有根据的猜测。理论属性是指导,但您至少需要信号或噪声模型(例如具有分数布朗噪声的样条小波)。

Daubechies 说,正交小波被广泛使用,因为正交性对于证明东西很有用,而且它们对于给定时刻的“最短”支持间隔很好。在自然信号上,经验法则是很少观察到高于 3 次的多项式部分。因此,短 DB 就足够了。然而,较长的通常用于补偿最短的更强的不对称性。

还观察到小波的(整体)对称性:反对称类似于导数,对称以模拟拉普拉斯算子。

有一个离散一维二维小波的不通过定理:除了 Haar,它们不可能是实数、正交且具有对称性和有限支持。Haar 看起来很粗糙,但它非常快,而且由于您几乎可以计算所有内容(延迟等),因此它可以完成出色的工作。

但如果你再深入一点,你会发现M带小波M=4例如,可以具有所有必需的属性,并具有更多的自由度。而且它们在通道之间有更好的混叠消除,这使得它们在纹理、去噪方面表现更好

答案 1:对小波性质的了解会限制候选列表,并且经常不可避免地会进行一些尝试和错误

但是您也可以使用一组不同的小波来增强单个小波的结果:对每个小波执行处理,并(明智地)组合结果。最有效的技术之一是基于一对与希尔伯特相关的小波:采用您喜欢的任何小波基(对于它的属性),并使用(近似)希尔伯特变换关系构建第二个基。得到的原始小波和对偶小波共享相同的矩属性,具有相反的对称性,并一起形成对偶树小波变换,以很少的代价提供几乎移位的不变性。但您也可以使用不同的移位版本(时不变小波)、对称组合等。

答案 2:小波基的并集通常是一个强大的组合。