Оглавление

Предисловие переводчика 5

Предисловие к первому изданию 9

Предисловие ко второму изданию 15

Обозначения 17

1 Введение в мир прерывистых непериодических сигналов 19

1.1 Королевство Фурье........................... 20

1.2 Частотно-временной союз....................... 20

1.2.1 Преобразование Фурье с окном................ 21

1.2.2 Вэйвлет-преобразование.................... 23

1.3 Базисы частотно-временных атомов................. 25

1.3.1 Вэйвлет-базисы и наборы фильтров............. 26

1.3.2 Покрытие вэйвлет-пакетов и локальные косинусные базисы 28

1.4 Базисы для чего?............................ 31

1.4.1 Аппроксимация......................... 31

1.4.2 Оценивание............................ 33

1.4.3 Сжатие.............................. 35

1.5 Путеводитель .............................. 36

1.5.1 Наука численного воспроизведения.............. 36

1.5.2 Схема дорог........................... 37

2 Королевство Фурье 39

2.1 Линейная инвариантная во времени фильтрация1......... 39

2.1.1 Импульсный отклик ...................... 40

2.1.2 Передаточные функции.................... 41

2.2 Интегралы Фурье1 ........................... 41

2.2.1 Преобразование Фурье в L1 (R)................ 42

2.2.2 Преобразование Фурье в L2(R)................ 44

2.2.3 Примеры............................. 46

2.3 Свойства1................................. 48

2.3.1 Гладкость и убывание ..................... 48

2.3.2 Принцип неопределенности.................. 49

2.3.3 Полная вариация........................ 52

2.4 Двумерное преобразование Фурье1.................. 57

2.5 Задачи .................................. 59

3 Дискретная революция 62

3.1 Выборка аналоговых сигналов1.................... 62

3.1.1 Теорема выборки Уиттекера.................. 62

3.1.2 Наложение............................ 64

3.1.3 Обобщенные теоремы выборки................ 67

3.2 Дискретные инвариантные во времени фильтры1 ......... 69

3.2.1 Импульсный отклик и передаточная функция....... 69

3.2.2 Ряды Фурье........................... 71

3.3 Конечные сигналы1........................... 75

3.3.1 Циклические свертки...................... 75

3.3.2 Дискретное преобразование Фурье.............. 76

3.3.3 Быстрое преобразование Фурье................ 77

3.3.4 Быстрые свертки........................ 79

3.4 Дискретная обработка изображений1................. 80

3.4.1 Двумерная теорема выборки ................. 80

3.4.2 Дискретная фильтрация изображения............ 81

3.4.3 Циклические свертки и базис Фурье............. 83

3.5 Задачи .................................. 84

4 Время встречается с частотой 87

4.1 Частотно-временные атомы1......................87

4.2 Преобразование Фурье с окном1....................89

4.2.1 Полнота и устойчивость....................92

4.2.2 Выбор окна............................95

4.2.3 Дискретное преобразование Фурье с окном.........97

4.3 Вэйвлет-преобразования1........................98

4.3.1 Вещественные вэйвлеты....................99

4.3.2 Аналитические вэйвлеты....................103

4.3.3 Дискретные вэйвлеты......................109

4.4 Мгновенные частоты2.......................... 111

4.4.1 Хребты преобразования Фурье с окном...........114

4.4.2 Вэйвлет-хребты.........................121

4.5 Квадратичная частотно-временная энергия1 ............126

4.5.1 Распределение Вигнера-Вилля................127

4.5.2 Интерференции и положительность.............132

4.5.3 Класс Коэна...........................136

4.5.4 Вычисления дискретного преобразования Вигнера-Вилля 140

4.6 Задачи ..................................141

5 Каркасы 145

5.1 Теория каркасов2............................145

5.1.1 Определение каркаса и выборка ...............145

5.1.2 Псевдообращение........................147

5.1.3 Обратные каркасные вычисления...............152

5.1.4 Каркасный проектор и уменьшение шума..........155

5.2 Каркасы Фурье с окном2........................158

5.3 Вэйвлет-каркасы2............................163

5.4 Инвариантность относительно сдвига1................166

5.5 Двоичное вэйвлет-преобразование2..................168

5.5.1 Вэйвлет-проектирование....................170

5.5.2 Алгоритм с дырами (algorithme á trous)...........174

5.5.3 Ориентированные вэйвлеты для визуализации.......176

5.6 Задачи ..................................180

6 Вэйвлет-зум (приближение и удаление объектов) 183

6.1 Гладкость Липшица1..........................183

6.1.1 Определение гладкости Липшица и анализ Фурье.....184

6.1.2 Нулевые моменты вэйвлетов..................186

6.1.3 Измерение гладкости с помощью вэйвлетов.........189

6.2 Максимумы модуля вэйвлет-преобразования............196

6.2.1 Выделение особенностей....................197

6.2.2 Восстановление по двоичным максимумам3.........204

6.3 Многомасштабное выделение перепадов2..............209

6.3.1 Вэйвлет-максимумы для изображений2...........210

6.3.2 Быстрые многомасштабные вычисления перепадов3 .... 217

6.4 Мультифракталы2............................220

6.4.1 Фрактальные множества и самоподобие функций.....221

6.4.2 Спектр особенностей3......................224

6.4.3 Фрактальные шумы3......................232

6.5 Задачи..................................237

7 Вэйвлет-базисы 241

7.1 Ортогональные вэйвлет-базисы1 ...................241

7.1.1 Кратномасштабные аппроксимации .............242

7.1.2 Масштабирующая функция..................246

7.1.3 Сопряженные зеркальные фильтры.............249

7.1.4 Где, наконец, появляются ортогональные вэйвлеты.............................257

7.2 Классы вэйвлет-базисов1........................262

7.2.1 Выбор вэйвлета.........................262

7.2.2 Вэйвлеты Шеннона, Мейера и Баттла-Лемарье......267

7.2.3 Вэйвлеты Добеши с компактным носителем.........271

7.3 Вэйвлеты и наборы фильтров1 ....................276

7.3.1 Быстрое ортогональное вэйвлет-преобразование......276

7.3.2 Наборы фильтров точного восстановления.........281

7.3.3 Биортогональные базисы 12(Z)2 ...............284

7.4 Биортогональные вэйвлет-базисы2..................287

7.4.1 Построение биортогональных вэйвлет-базисов.......287

7.4.2 Свойства биортогональных вэйвлетов2............289

7.4.3 Биортогональные вэйвлеты

с компактным носителем2...................291

7.4.4 Улучшенные (лифтинг) вэйвлеты3..............294

7.5 Вэйвлет-базисы на отрезке2......................303

7.5.1 Периодические вэйвлеты....................304

7.5.2 Отраженные вэйвлеты......................307

7.5.3 Граничные вэйвлеты3......................309

7.6 Кратномасштабные интерполяции2..................315

7.6.1 Интерполяция и теоремы выборки..............315

7.6.2 Интерполяционный вэйвлет-базис3..............321

7.7 Сепарабельные вэйвлет-базисы1 ...................326

7.7.1 Сепарабельные кратные масштабирования (мультиразрешения)..............................326

7.7.2 Двумерные вэйвлет-базисы..................329

7.7.3 Быстрое двумерное вэйвлет-преобразование........332

7.7.4 Вэйвлет-базисы при больших измерениях2......... 336

7.8 Задачи ..................................338

8 Вэйвлет-пакеты и локальные косинусные базисы 345

8.1 Вэйвлет-пакеты2.............................345

8.1.1 Дерево вэйвлет-пакета.....................345

8.1.2 Частотно-временная локализация...............351

8.1.3 Частные случаи базисов вэйвлет-пакетов..........357

8.1.4 Наборы фильтров вэйвлет-пакетов..............360

8.2 Вэйвлет-пакеты изображения2.....................363

8.2.1 Квадратное дерево вэйвлет-пакетов.............363

8.2.2 Сепарабельные наборы фильтров...............366

8.3 Блочные преобразования1.......................368

8.3.1 Блочные базисы.........................368

8.3.2 Косинусные базисы.......................370

8.3.3 Дискретные косинусные базисы................373

8.3.4 Быстрые дискретные косинусные преобразования2.....375

8.4 Перекрывающиеся ортогональные преобразования2........377

8.4.1 Перекрывающиеся проекторы.................378

8.4.2 Перекрывающиеся ортогональные базисы..........383

8.4.3 Локальные косинусные базисы................386

8.4.4 Дискретные перекрывающиеся преобразования.......389

8.5 Локальные косинусные деревья2...................393

8.5.1 Двоичное дерево косинусных базисов............393

8.5.2 Дерево дискретных базисов..................395

8.5.3 Косинусное квадратное дерево для изображений......396

8.5.4 Допустимые квадратные деревья...............397

8.6 Задачи ...................................398

9 О задачах аппроксимации 401

9.1 Линейные аппроксимации1.......................401

9.1.1 Погрешность линейной аппроксимации...........402

9.1.2 Линейные аппроксимации Фурье...............403

9.1.3 Линейные кратномасштабные аппроксимации.......407

9.1.4 Аппроксимации Кархунена-Лоэва2 .............410

9.2 Нелинейные аппроксимации1.....................414

9.2.1 Погрешность нелинейной аппроксимации..........414

9.2.2 Адаптивные вэйвлет-решетки.................417

9.2.3 Пространства Бесова3.....................419

9.3 Вэйвлет-аппроксимации изображения1................424

9.4 Адаптивный выбор базиса2 ......................431

9.4.1 Наилучший базис и вогнутость Шура............431

9.4.2 Быстрый поиск лучшего базиса на деревьях........437

9.4.3 Лучшие базисы вэйвлет-пакетов и локальных косинусов . 439

9.5 Аппроксимации с преследованиями3.................444

9.5.1 Преследование базиса......................445

9.5.2 Согласованное преследование.................449

9.5.3 Ортогональное согласованное преследование........455

9.6 Задачи ..................................457

10 Оценки это аппроксимации 461

10.1 Байес против минимакса2.......................461

10.1.1 Оценка Байеса..........................462

10.1.2 Минимаксная оценка......................469

10.2 Диагональные оценки в базисе2....................473

10.2.1 Диагональная оценка с помощью оракулов.........474

10.2.2 Пороговая оценка........................478

10.2.3 Пороговые уточнения......................483

10.2.4 Пороговая вэйвлет-обработка.................486

10.2.5 Наилучший базис для пороговой обработки.........494

10.3 Минимаксная оптимальность3.....................497

10.3.1 Линейная диагональная минимаксная оценка........497

10.3.2 Ортосимметричные множества................502

10.3.3 Почти минимаксный риск с помощью вэйвлетов......507

10.4 Реставрация3...............................515

10.4.1 Оценка произвольного гауссовского шума..........515

10.4.2 Обратные задачи и обратные свертки............520

10.5 Когерентная оценка3..........................531

10.5.1 Когерентная базисная пороговая обработка.........531

10.5.2 Когерентное согласованное преследование..........535

10.6 Оценка спектра2.............................536

10.6.1 Энергетический спектр.....................538

10.6.2 Поиск приближенного базиса Кархунена-Лоэва3......542

10.6.3 Локально-стационарные процессы3..............545

10.7 Задачи ..................................549

11 Преобразование кодирования 555

11.1 Сжатие сигналов2............................556

11.1.1 Состояние дел..........................556

11.1.2 Сжатие в ортонормированных базисах............557

11.2 Норма искажения квантования2 ...................559

11.2.1 Энтропия кодирования.....................559

11.2.2 Скалярное квантование ....................567

11.3 Сжатие с большим числом бит2....................570

11.3.1 Распределение бит.......................570

11.3.2 Оптимальный базис и базис Кархунена-Лоэва.......573

11.3.3 Прозрачный аудиокод .....................574

11.4 Сжатие изображения2.........................578

11.4.1 Детерминированная норма искажения............579

11.4.2 Вэйвлет-кодирование изображения..............588

11.4.3 Блочное косинусное кодирование изображения........593

11.4.4 Вложенное преобразование кодирования...........597

11.4.5 Минимаксная норма искажения3...............603

11.5 Видеосигналы2 .............................608

11.5.1 Оптический поток........................609

11.5.2 MPEG видеосжатие.......................617

11.6 Задачи ...................................619

Приложение А. Математические дополнения 623

А.1 Функции и интегрирование ......................623

А.2 Пространства Банаха и Гильберта..................624

А.3 Базисы в гильбертовых пространствах................626

А.4 Линейные операторы..........................627

А.5 Сепарабельные пространства и базисы................629

А.6 Случайные векторы и ковариационные операторы.........630

А.7 Дельта-функции Дирака........................632

Приложение В. Программные средства матобеспечения 634

Б.1 WaveLab.................................634

Б.2 LastWave................................638

Б.3 Свободно распространяемые программные вэйвлет-средства ... 640

Список литературы 641

Список дополнительной литературы на русском языке 656

Предметный указатель 658

 

(“Вэйвлеты в обработке сигналов” С. Малла 2005)

Эту книгу Вы можете скачать на www.librus.ru

 

Хостинг от uCoz