RU60242U1 - DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE - Google Patents
DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE Download PDFInfo
- Publication number
- RU60242U1 RU60242U1 RU2006132807/22U RU2006132807U RU60242U1 RU 60242 U1 RU60242 U1 RU 60242U1 RU 2006132807/22 U RU2006132807/22 U RU 2006132807/22U RU 2006132807 U RU2006132807 U RU 2006132807U RU 60242 U1 RU60242 U1 RU 60242U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calculating
- wavelet
- output
- dimensional
- filter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки двумерных сигналов для получения вейвлет образа исследуемого сигнала. В частности, предлагаемое устройство может быть использовано для анализа изображений, выявления особенностей, периодических зависимостей и локальных неоднородностей. Полезная модель направлена на получение частотно-пространственного представления двумерного сигнала с помощью непрерывного двумерного вейвлет преобразования. Указанный технический результат достигается за счет вычисления двумерного вейвлет фильтра с произвольным выбором масштабирующих коэффициентов и угла поворота. Для этого в предлагаемое устройство добавлено два блока вычисления значений функций sin и cos, пять перемножителей, два сумматора и блок вычисления значений вейвлет фильтра, обеспечивающие расчет вейвлет фильтра, повернутого на произвольный угол Θ. Полученный вейвлет фильтр сохраняется в оперативном запоминающем устройстве и используется для вычисления свертки анализируемого сигнала в устройстве для вычисления двумерной свертки.The device relates to automation and computer technology and can be used in digital processing systems of two-dimensional signals to obtain a wavelet image of the signal under study. In particular, the proposed device can be used to analyze images, identify features, periodic dependencies and local heterogeneities. The utility model is aimed at obtaining a frequency-spatial representation of a two-dimensional signal using a continuous two-dimensional wavelet transform. The specified technical result is achieved by calculating a two-dimensional wavelet filter with an arbitrary choice of scaling factors and rotation angle. For this, two blocks for calculating the values of the functions sin and cos, five multipliers, two adders and a block for calculating the values of the wavelet filter, which provide the calculation of the wavelet filter rotated by an arbitrary angle Θ, are added to the proposed device. The obtained wavelet filter is stored in random access memory and used to calculate the convolution of the analyzed signal in the device for calculating two-dimensional convolution.
Description
Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки двумерных сигналов для получения вейвлет образа исследуемого сигнала.The device relates to automation and computer technology and can be used in digital processing systems of two-dimensional signals to obtain a wavelet image of the signal under study.
В частности, предлагаемое устройство может быть использовано для анализа изображений, выявления особенностей, периодических зависимостей и локальных неоднородностей.In particular, the proposed device can be used to analyze images, identify features, periodic dependencies and local heterogeneities.
Поскольку в памяти ЭВМ двумерные сигналы представляются в виде матриц мгновенных значений, т.е. в дискретной форме, то для получения вейвлет образа подобных сигналов следует применять аналог непрерывного вейвлет преобразования для дискретных сигналов. Для одномерных сигналов оно записывается какSince in the computer memory two-dimensional signals are represented as matrices of instantaneous values, i.e. in discrete form, then to obtain a wavelet image of such signals, an analogue of the continuous wavelet transform for discrete signals should be used. For one-dimensional signals, it is written as
, ,
где s - сигнал, ψ - вейвлет, а - масштабирующий коэффициент, b - величина сдвига вейвлета.where s is the signal, ψ is the wavelet, a is the scaling factor, and b is the wavelet shift.
Вейвлет преобразование дискретных сигналов эквивалентно свертке сигнала с некоторым фильтром. Обычно для разложения сигнала по базису вейвлет функций используется пара фильтров: низкочастотный (или скейлинг функция) φ и высокочастотный (или вейвлет) ψ [3]. Наличие пары фильтров для осуществления вейвлет преобразования присуще, как правило, только ортогональным вейвлетам. Тогда как, базисы на основе непрерывных вейвлетов, как правило, не являются строго ортонормированными, а зачастую применяются базисы, обладающие только свойствами устойчивости и "приблизительной" ортогональности [1]. Поэтому для вычисления непрерывного вейвлет преобразования используется только высокочастотный фильтр ψ.The wavelet transform of discrete signals is equivalent to the convolution of a signal with some filter. Usually, a pair of filters is used to decompose the signal along the basis of wavelet functions: low-frequency (or scaling function) φ and high-frequency (or wavelet) ψ [3]. The presence of a pair of filters for implementing the wavelet transform is inherent, as a rule, only to orthogonal wavelets. Whereas, bases based on continuous wavelets, as a rule, are not strictly orthonormal, and bases that have only stability and “approximate” orthogonality properties are often used [1]. Therefore, to calculate the continuous wavelet transform, only the high-pass filter ψ is used.
Для обобщения одномерного вейвлет преобразования на двумерный случай, применяются различные подходы. Одним из таких подходов является выбор вейвлета ψ∈L2(R) имеющего, либо не имеющего, сферическую симметрию и ввод вращения, наряду со сдвигами и сжатиями. В этом случае вейвлет будет определяться как [2]To generalize the one-dimensional wavelet transform to the two-dimensional case, various approaches are used. One of these approaches is the choice of the wavelet ψ∈L 2 (R) with or without spherical symmetry and rotation input, along with shifts and contractions. In this case, the wavelet will be defined as [2]
где Θ - угол поворота фильтра, RΘ - матрица поворота, которая имеет видwhere Θ is the angle of rotation of the filter, R Θ is the rotation matrix, which has the form
. .
При расчетах нет необходимости вычислять вейвлеты по всем возможным сдвигам b1 и b2. Достаточно вычислить вейвлет при b1=b2=0 и использовать его для свертки. В этом случае (1) примет видIn the calculations there is no need to calculate the wavelets for all possible shifts b 1 and b 2 . It is enough to calculate the wavelet at b 1 = b 2 = 0 and use it for convolution. In this case (1) takes the form
Распространенным примером вейвлета, применяемого для вычисления непрерывного вейвлет преобразования, является "мексиканская шляпа" [4], для двумерного случая этот тип вейвлета записывается как:A common example of a wavelet used to calculate a continuous wavelet transform is the “Mexican hat” [4], for the two-dimensional case this type of wavelet is written as:
где h(x, y), с учетом (2), имеет видwhere h (x, y), taking into account (2), has the form
. .
Поворот вейвлета на угол Θ, осуществляется какThe rotation of the wavelet by the angle Θ is carried out as
ψ(x,y,Θ)=ψ(xcosΘ-ysinΘ,xsinΘ+ycosΘ).ψ (x, y, Θ) = ψ (xcosΘ-ysinΘ, xsinΘ + ycosΘ).
Использование данного подхода для получения двумерного вейвлет фильтра, позволяет конструировать фильтры с различными коэффициентами сжатия по двум направлениям и углом поворота. Что позволяет более качественно обнаруживать локальные неоднородности двумерных сигналов, имеющих неправильную форму и повернутых на произвольный угол.Using this approach to obtain a two-dimensional wavelet filter allows you to design filters with different compression ratios in two directions and the rotation angle. This allows one to better detect local inhomogeneities of two-dimensional signals that have an irregular shape and are rotated by an arbitrary angle.
При этом двумерное непрерывное вейвлет преобразование сигнала, представленного матрицей мгновенных значений может быть получено как результат двумерной свертки сигнала с фильтром.In this case, a two-dimensional continuous wavelet transform of a signal represented by a matrix of instantaneous values can be obtained as a result of a two-dimensional convolution of the signal with a filter.
Известен способ последовательно-параллельного вейвлет преобразования [Авторское свидетельство RU №2249850, МПК 7 G 06 F 17/14, БИ №10, 2005], заключающийся в использовании пары фильтров для вейвлет разложения исходного сигнала, заданного в дискретные отсчеты времени (схема Малла).A known method of series-parallel wavelet transform [Copyright certificate RU No. 22489850, IPC 7 G 06 F 17/14, BI No. 10, 2005], which consists in using a pair of filters for wavelet decomposition of the original signal specified in discrete time samples (Mall scheme) .
Известно устройство быстрого вычисления дискретного вейвлет преобразования A device for the fast calculation of discrete wavelet transform
сигнала с произвольным шагом дискретизации масштабных коэффициентов [Авторское свидетельство RU №2246132, МПК 7 G 06 F 17/14, БИ №4, 2005], основанное на использовании метода вычисления непрерывного вейвлет преобразования путем скалярного произведения исследуемого сигнала и базисных функций.a signal with an arbitrary step of discretization of scale factors [Copyright certificate RU No. 2246132, IPC 7 G 06 F 17/14, BI No. 4, 2005], based on the method of calculating the continuous wavelet transform by means of the scalar product of the signal under study and the basic functions.
Общим недостатком этих устройств является невозможность вычисления двумерного вейвлет преобразования.A common disadvantage of these devices is the inability to calculate a two-dimensional wavelet transform.
Известно устройство для вычисления двумерной свертки [Авторское свидетельство RU №2042209, МПК 6 G 06 Т 1/00, БИ №23, 1995], позволяющее вычислять свертку двумерного сигнала, поступающего на вход устройства, с фильтром, поступающим на второй вход устройства.A device for calculating two-dimensional convolution [Author's certificate RU No. 2042209, IPC 6 G 06 T 1/00, BI No. 23, 1995], which allows to calculate the convolution of a two-dimensional signal input to the device with a filter supplied to the second input of the device.
Это устройство выбрано в качестве прототипа.This device is selected as a prototype.
Техническим результатом, предлагаемого устройства, является возможность вычисления непрерывного двумерного вейвлет преобразования для дискретных сигналов.The technical result of the proposed device is the ability to calculate a continuous two-dimensional wavelet transform for discrete signals.
Указанный технический результат достигается за счет вычисления вейвлет фильтра с произвольным выбором масштабирующих коэффициентов и угла поворота.The specified technical result is achieved by calculating the wavelet filter with an arbitrary choice of scaling factors and rotation angle.
На фигуре представлена схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из устройства управления - блок 1, устройств вычисления значений функций sin и cos (SIN, COS) - блоки 2 и 3 соответственно, пяти перемножителей - блоки 4-8, двух сумматоров - блоки 9 и 10, блока вычисления значений вейвлет фильтра (БВФ) по формуле (3) - блок 11, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) - блок 12, аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) - блок 13 и устройства вычисления двумерной свертки - блок 14.The figure shows a diagram of the proposed device. The device consists of a control device - block 1, devices for calculating the values of the functions sin and cos (SIN, COS) - blocks 2 and 3, respectively, five multipliers - blocks 4-8, two adders - blocks 9 and 10, a block for calculating the values of the wavelet filter ( BVF) according to the formula (3) - block 11, random access memory (RAM) - block 12, analog-to-digital converter (ADC) - block 13 and two-dimensional convolution calculation device - block 14.
Принцип работы, предлагаемого устройства, заключается в следующем. С устройства управления значение угла поворота Θ вейвлет фильтра поступает на входы блоков SIN и COS, выходы которых соединены со вторыми входами перемножителей 4, 5 и 6, 7 соответственно, на первые входы которых из устройства управления поступают индексы x и y элементов вейвлет фильтра. Выход перемножителя 5 соединен со входом перемножителя 8, в котором осуществляется умножение входящего значения на (-1). Выходы перемножителей 8 и 6 соединены со входом сумматора 9, на выходе которого формируется индекс х' элемента вейвлет фильтра, повернутого на угол Θ, а на выходе сумматора 10, входы которого соединены с выходами перемножителей 4 и 7, - индекс y' элемента того же The principle of operation of the proposed device is as follows. From the control device, the angle of rotation угла of the wavelet filter is supplied to the inputs of the SIN and COS blocks, the outputs of which are connected to the second inputs of the multipliers 4, 5 and 6, 7, respectively, the first inputs of which from the control device are the indices x and y of the wavelet filter elements. The output of the multiplier 5 is connected to the input of the multiplier 8, in which the input value is multiplied by (-1). The outputs of the multipliers 8 and 6 are connected to the input of the adder 9, at the output of which an index x 'of the wavelet filter element is rotated through an angle Θ, and the output of the adder 10, the inputs of which are connected to the outputs of the multipliers 4 and 7, is the index y' of the element
фильтра.filter.
Выходы сумматоров соединены с первыми двумя входами БВФ, на вторые два входа которого из устройства управления поступают значения масштабирующих коэффициентов a1 и a2. На выходе БВФ формируются значения вейвлет фильтра, повернутого на угол Θ, которые сохраняются в ОЗУ.The outputs of the adders are connected to the first two inputs of the BCF, the second two inputs of which from the control device receive the values of the scaling factors a 1 and a 2 . At the output of the BVF, the values of the wavelet filter are rotated by an angle Θ, which are stored in RAM.
Из ОЗУ матрица значений вейвлета поступает на первый вход устройства двумерной свертки, на второй вход которого с выхода АЦП поступает дискретная выборка отсчетов s(x,y) анализируемого сигнала s(t1,t2), поступающего на вход АЦП. На выходе устройства свертки формируется дискретная выборка преобразованного сигнала W(a1,a2), представляющая собой набор коэффициентов вейвлет преобразования.From RAM, the matrix of wavelet values is fed to the first input of a two-dimensional convolution device, the second input of which from the ADC output receives a discrete sample of samples s (x, y) of the analyzed signal s (t 1 , t 2 ) received at the ADC input. At the output of the convolution device, a discrete sample of the converted signal W (a 1 , a 2 ) is formed, which is a set of wavelet transform coefficients.
Источники информацииInformation sources
1. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет преобразования. - С.-Пб.: ВУС, 1999. - 204 с.1. Vorobiev V.I., Gribunin V.G. Theory and practice of wavelet transform. - S.-Pb .: VUS, 1999 .-- 204 p.
2. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. - Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001. - 464 с.2. Finish I. Ten lectures on wavelets. - Izhevsk: Research Center "Regular and chaotic dynamics", 2001. - 464 p.
3. Малла С. Вэйвлеты в обработке сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 2005. - 671 с., ил.3. Malla S. Wavelets in signal processing: Trans. from English - M .: Mir, 2005 .-- 671 p., Ill.
4. Переберин А. В. О систематизации вейвлет преобразований // Вычислительные методы и программирование. - 2001 г. - Т.2. - С.15-404. Pereberin A. V. On the systematization of wavelet transforms // Computational methods and programming. - 2001 - T.2. - S.15-40
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006132807/22U RU60242U1 (en) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006132807/22U RU60242U1 (en) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU60242U1 true RU60242U1 (en) | 2007-01-10 |
Family
ID=37761813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006132807/22U RU60242U1 (en) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU60242U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540781C1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИмПро Технологии" | Method of direct and inverse fast two-dimensional wavelet-transform |
-
2006
- 2006-09-12 RU RU2006132807/22U patent/RU60242U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540781C1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИмПро Технологии" | Method of direct and inverse fast two-dimensional wavelet-transform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Van De Ville et al. | Isotropic polyharmonic B-splines: Scaling functions and wavelets | |
Vyas et al. | Multiscale transforms with application to image processing | |
Heydari et al. | An optimization wavelet method for multi variable-order fractional differential equations | |
Pattichis et al. | Analyzing image structure by multidimensional frequency modulation | |
JP6388713B2 (en) | Digital signal processor | |
Wadhwa et al. | Quaternionic representation of the riesz pyramid for video magnification | |
RU60242U1 (en) | DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE | |
Grigoryan et al. | Tensor representation of color images and fast 2D quaternion discrete Fourier transform | |
Cho et al. | Application of wavelet analysis to ecological data | |
Ji et al. | Digital Gabor filters do generate MRA-based wavelet tight frames | |
Bi et al. | A denoising algorithm for quantum remote sensing image data [J] | |
RU61440U1 (en) | DEVICE FOR CALCULATING A TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM | |
Haythem et al. | Fast Generalized Fourier Descriptor for object recognition of image using CUDA | |
Ma et al. | Multiscale geometric analysis of turbulence by curvelets | |
CN113066059B (en) | Image definition detection method, device, equipment and storage medium | |
RU61441U1 (en) | DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM | |
Florack | A spatio-frequency trade-off scale for scale-space filtering | |
Bantikyan | Implementation of parallel fast Hartley transform (FHT) using Cuda | |
Jaya et al. | Sequency-based mapped real transform: properties and applications | |
Singh et al. | Wavelet transforms: from classical to new generation wavelets | |
Aldroubi et al. | New Trends in Applied Harmonic Analysis, Volume 2: Harmonic Analysis, Geometric Measure Theory, and Applications | |
Zaynidinov et al. | PIECEWISE-POLYNOMIAL BASIS FUNCTIONS FOR COMPUTING PROBLEMS IN BIOMEDICAL SIGNAL PROCESSING | |
Postnikov | Evaluation of a continuous wavelet transform by solving the Cauchy problem for a system of partial differential equations | |
Xu et al. | Extended conjugate polar fourier transforminconvolution network | |
CN107807389B (en) | Anti-aliasing seismic data encryption method and device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20070913 |