图像处理01 小波变换

一.为什么需要离散小波变换

连续小波分解,通过改变分析窗口大小,在时域上移动窗口和基信号相乘,最后在全时域上整合。通过离散化连续小波分解可以得到伪离散小波分解, 这种离散化带有大量冗余信息且计算成本较高。

小波变换的公式如下:

​ ​​


​​

复制代码
通过下面步骤即可得到不同尺度下的小波变换。

二.离散小波变换

复制代码
我们将小波的尺度和平移参数以2的指数幂的形式进行变换,我们可以得到一串不同的小波。这些子小波的尺度参数以2的j次方的形式增长。当使用这一系列的子小波,对一个连续函数进行离散分析时,我们所获得的是一组小波分析的系数,这个分析过程称为**小波系列分解**。

而高尺度小波代表着低频信息,小尺度的小波代表着高频信息。

因此如下图所示,不同尺度的小波来实现频率上的覆盖。

复制代码
因此我们可以理解,为什么离散小波变换可以等效为通过一个高通和低通滤波器。

更直观的可以用下面的图片来表示。

三.直观意义

当我们懂了上面的内容,再来看看小波变换的过程,是否能有了以下体会。

小波分解的多尺度可以类比为我们使用不同的"放大镜"去观察一个物体。想象一下你手里有一张非常复杂的画,画面上有大的物体,如山脉、树木,但也有非常细小的细节,如叶子上的纹理或昆虫的触角。
粗尺度(低分辨率) :当你使用低倍的放大镜(或者站得很远)去看这幅画时,你可以看到大的物体,如山脉和树木,但可能看不到细小的纹理或昆虫。在小波分解中,这就像我们查看信号的低频部分,捕获其主要的、宽泛的特征。
细尺度(高分辨率) :现在,如果你换一个高倍的放大镜(或者走近一些)去看同一幅画,你可能会失去对整体的感知,但可以清晰地看到叶子上的纹理或昆虫的触角等细节。在小波分解中,这就像我们查看信号的高频部分,捕获其细节和快速的变化。

小波分解的美妙之处在于,它同时提供了多个尺度的视角,让我们既可以看到信号的整体特征,又可以看到其细节。这就像我们可以同时拥有多个不同倍率的放大镜,让我们在需要的时候选择合适的一个来观察画面。

四.小波变换实现分解和重构。

如图a是带有噪声的信号,经过4层小波变换得到的变换后的先后如下。

代码如下所示:

复制代码
%% 1.生成仿真信号
Fs = 1000; % 采样频率
t = 0:1/Fs:1-1/Fs; % 时间向量
% 创建一个合成信号:包含不同频率的正弦波、趋势和噪声
signal = cos(2*pi*10*t) + 0.5*sin(2*pi*50*t) + t + 0.5*randn(size(t));
figure('color','white')
subplot(3,2,1)
%%  2.绘制DWT分解图
subplot(6,1,1);
plot(signal)
ylabel(['a']);
[C,L] = wavedec(signal,4,waveletType);
for i=1:4
    a = wrcoef('a',C,L,waveletType,5-i);
    subplot(6,1,i+1);
    plot(a);
    ylabel(['a',num2str(5-i)]);
end

相关推荐
科技小花6 小时前
全球化深水区,数据治理成为企业出海 “核心竞争力”
大数据·数据库·人工智能·数据治理·数据中台·全球化
zhuiyisuifeng7 小时前
2026前瞻:GPTimage2镜像官网或将颠覆视觉创作
人工智能·gpt
徐健峰7 小时前
GPT-image-2 热门玩法实战(一):AI 看手相 — 一张手掌照片生成专业手相分析图
人工智能·gpt
weixin_370976357 小时前
AI的终极赛跑:进入AGI,还是泡沫破灭?
大数据·人工智能·agi
Slow菜鸟8 小时前
AI学习篇(五) | awesome-design-md 使用说明
人工智能·学习
冬奇Lab8 小时前
RAG 系列(五):Embedding 模型——语义理解的核心
人工智能·llm·aigc
深小乐8 小时前
AI 周刊【2026.04.27-05.03】:Anthropic 9000亿美元估值、英伟达死磕智能体、中央重磅定调AI
人工智能
码点滴8 小时前
什么时候用 DeepSeek V4,而不是 GPT-5/Claude/Gemini?
人工智能·gpt·架构·大模型·deepseek
狐狐生风8 小时前
LangChain 向量存储:Chroma、FAISS
人工智能·python·学习·langchain·faiss·agentai
波动几何8 小时前
CDA架构代码工坊技能cda-code-lab
人工智能