Diskrétní vlnková transformace: Porovnání verzí

Smazaný obsah Přidaný obsah
m →‎Definice: změna značení podle Mallata
Řádek 12:
 
=== Jeden stupeň transformace ===
DWT signálu <math>x</math> jelze spočítánaspočíst jeho průchodem skrze sériiřetězec filtrů. Nejprve se vzorky nechají projít skrze [[dolní propusťpropust]] (''{{Cizojazyčněcizojazyčně|en|low pass filter}}'' filtr) s [[Impulzníimpulzní odezva|impulzní odezvou]] <math>gh</math> vyplývající z [[konvoluce]]:
 
: <math>y[n] = (x * gh)[n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] gh[n - k]} </math>
Pozor! - zde uvedené značení filtrů g a h je obrácené oproti běžným zvyklostem - bohužel včetně obrázků převzatých z EN wiki
(viz např. http://measure.feld.cvut.cz/usr/staff/smid/wavelets/Wavelet-intro8859.pdf)
 
Signál je také současně dekomponovánrozložen s použitím [[horní propustipropust]]i (''{{Cizojazyčněcizojazyčně|en|high pass filter}}'' filtru) <math>hg</math>. Výstupy dávají detailnípodrobné (podrobnédetailní) koeficienty (z horní propusti) a aproximovanépřibližné (přibližnéaproximované) koeficienty (z dolní propusti). Je důležité, že tyto dva filtry jsou vzájemně komplementární a splňujítaké umožňují perfektní dalšírekonstrukci podmínkysignálu – označují se jako [[Kvadraturněkvadraturně zrcadlový filtr|kvadraturně zrcadlové filtry]].
:<math>y[n] = (x * g)[n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] g[n - k]} </math>
 
Polovina frekvencí signálu byla v každé větvi odebrána a tedy polovina vzorků může být s využitím [[Shannonův teorém|Nyquistova pravidla]] zahozena. Výstupy filtrufiltrů jsou tudíž dále [[Podvzorkovánípodvzorkování|podvzorkovány]] dvěma (každý druhý vzorek je zahozen):
Signál je také současně dekomponován použitím horní propusti (''{{Cizojazyčně|en|high pass}}'' filtru) <math>h</math>. Výstupy dávají detailní (podrobné) koeficienty (z horní propusti) a aproximované (přibližné) koeficienty (z dolní propusti). Je důležité, že tyto dva filtry jsou vzájemně komplementární a splňují další podmínky – označují se jako [[Kvadraturně zrcadlový filtr|kvadraturně zrcadlové filtry]].
 
: <math>y_{\mathrm{low}} [n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] gh[2 n - k]} </math>
Polovina frekvencí signálu byla odebrána a tedy polovina vzorků může být s využitím [[Shannonův teorém|Nyquistova pravidla]] zahozena. Výstupy filtru jsou tudíž dále [[Podvzorkování|podvzorkovány]] dvěma (každý druhý vzorek je zahozen):
: <math>y_{\mathrm{high}} [n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] hg[2 n - k]} </math>
 
[[Soubor:One level of DWT.svg|390px|left|thumb|Jeden stupeň DWT]]{{-}}
:<math>y_{\mathrm{low}} [n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] g[2 n - k]} </math>
:<math>y_{\mathrm{high}} [n] = \sum\limits_{k = - \infty }^\infty {x[k] h[2 n - k]} </math>
 
S [[podvzorkování|podvzorkovacím]] operátorem <math>\downarrow</math>
[[Soubor:Wavelets - DWT.svg|390px|left|thumb|Blokový diagram analýzy filtru]]<br clear="both"/>
 
S [[Podvzorkování|podvzorkovacím]] operátorem: <math>(y \downarrow k)[n] = y[k n] </math>
 
mohou být výše uvedené rovnice zapsány stručněji. jako
:<math>(y \downarrow k)[n] = y[k n] </math>
 
: <math>y_{\mathrm{low}} = (x*gh)\downarrow 2 </math>
mohou být výše uvedené rovnice zapsány stručněji.
: <math>y_{\mathrm{high}} = (x*hg)\downarrow 2 </math>.
 
Počítání celé konvoluce <math>x*gh</math> s následným podvzorkováním může mrhat výpočetním časem. OptimalizaceAlgoritmus, kde jsou tyto dva výpočty prokládány, se označuje jako {{cizojazyčně|en|[[lifting]]}}.
:<math>y_{\mathrm{low}} = (x*g)\downarrow 2 </math>
:<math>y_{\mathrm{high}} = (x*h)\downarrow 2 </math>
 
Počítání celé konvoluce <math>x*g</math> s následným podvzorkováním může mrhat výpočetním časem. Optimalizace, kde jsou tyto dva výpočty prokládány, se označuje jako {{cizojazyčně|en|[[lifting]]}}.
 
=== Kaskádování a banky filtrů ===
K dalšímu zvýšení frekvenčního rozlišení se tato dekompozice opakuje. Což je znázorněno jako [[binární strom]] s uzly reprezentujícími [[podprostor]] s rozdílným umístěním [[čas]]u/[[frekvence]]. Takovýto strom se označuje jako [[banka filtrů]].
 
[[Soubor:WaveletsThree -levels Filterof Bank (cs)DWT.svg|566px|thumb|left|3Tři stupňovástupně banka filtrůDWT]]<br clear="both"/>{{-}}
 
Na každém stupni v diagramu výše je signál rozložen do nízkých (''{{Cizojazyčněcizojazyčně|en|low}}'') a vysokých (''{{Cizojazyčněcizojazyčně|en|high}}'') frekvencí. Pro úplný rozklad musí být vstupní [[signál]] násobkem <math>2^n</math>, kde <math>n</math> je počet stupňů.
 
Například signál s 32 vzorky, frekvenčním rozsahem 0 až <math>f_n</math> a 3 úrovněmi rozkladu, výstupem jsou 4 různá měřítka signálu:
Řádek 68 ⟶ 65:
| 16
|}
 
 
[[Soubor:Wavelets - DWT Freq (cs).svg|468px|thumb|left|Pokrytí frekvenčního spektra signálu koeficienty DWT]]{{-}}