RU61441U1 - DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM - Google Patents
DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM Download PDFInfo
- Publication number
- RU61441U1 RU61441U1 RU2006137593/22U RU2006137593U RU61441U1 RU 61441 U1 RU61441 U1 RU 61441U1 RU 2006137593/22 U RU2006137593/22 U RU 2006137593/22U RU 2006137593 U RU2006137593 U RU 2006137593U RU 61441 U1 RU61441 U1 RU 61441U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- wavelet
- output
- wavelet transform
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Устройство фильтрации особенностей изображений на основе непрерывного вейвлет-преобразования относится к области информационных технологий и может использоваться в системах цифровой обработки изображений для анализа изображений, выявления особенностей, локальных неоднородностей и негладких структур. Полезная модель направлена на повышение качества фильтрации особенностей, обладающих анизотропными характеристиками, двумерных сигналов, в частности изображений. Указанный технический результат достигается за счет применения сепарабельного двумерного непрерывного вейвлет-преобразования и адаптивного выбора масштабирующего коэффициента разложения для каждой строки или столбца изображения. Для этого в предлагаемое устройство добавлено два блока вычисления одномерного непрерывного вейвлет-преобразования, два блока вычисления масштабирующих коэффициентов, при которых амплитуды вейвлетов, соответствующих областям особенностей достигают своего максимума. На основе рассчитанных значений масштабирующих коэффициентов из оперативных запоминающих устройств, в которых хранятся вейвлет-образы строк или столбцов двумерного сигнала, выбираются вейвлет-образы, рассчитанные при данных значениях масштабирующих коэффициентов, и сохраняются в буферах обратного магазинного типа, из которых вейвлет-образы, соответствующие горизонтальному и вертикальному направлениям просмотра двумерного сигнала поступают в блок вычисления модуля вейвлет-преобразования. Максимальные значения элементов модуля вейвлет-преобразования соответствуют областям особенностей двумерного сигнала.A device for filtering image features based on continuous wavelet transform belongs to the field of information technology and can be used in digital image processing systems for image analysis, identifying features, local heterogeneities and nonsmooth structures. The utility model is aimed at improving the quality of filtering features having anisotropic characteristics, two-dimensional signals, in particular images. The specified technical result is achieved through the use of a separable two-dimensional continuous wavelet transform and adaptive choice of the scaling factor of decomposition for each row or column of the image. For this, two blocks for calculating a one-dimensional continuous wavelet transform, two blocks for calculating scaling coefficients at which the amplitudes of the wavelets corresponding to the regions of features reach their maximum are added to the proposed device. Based on the calculated values of the scaling coefficients from the random access memory in which wavelet images of rows or columns of a two-dimensional signal are stored, the wavelet images calculated with these values of the scaling coefficients are selected and stored in inverse type buffers, of which the wavelet images corresponding to the horizontal and vertical directions of viewing the two-dimensional signal are received in the calculation unit of the wavelet transform module. The maximum values of the elements of the wavelet transform module correspond to the regions of features of the two-dimensional signal.
Description
Устройство фильтрации особенностей изображений на основе непрерывного вейвлет-преобразования относится к области информационных технологий и может использоваться в системах цифровой обработки изображений для анализа изображений, выявления особенностей, локальных неоднородностей и негладких структур.A device for filtering image features based on continuous wavelet transform belongs to the field of information technology and can be used in digital image processing systems for image analysis, identifying features, local heterogeneities and nonsmooth structures.
Основным полем применения непрерывного вейвлет-преобразования в настоящее время стали анализ и обработка неоднородных в пространстве сигналов различных типов, при решении задач выявления особенностей, периодических зависимостей, локальных неоднородностей, негладких структур и т.д. [4]The main field of application of continuous wavelet transform at present has become the analysis and processing of heterogeneous signals of various types in space, in solving problems of identifying features, periodic dependences, local inhomogeneities, nonsmooth structures, etc. [four]
Непрерывное вейвлет-преобразование - это разложение сигнала по всем возможным сдвигам и сжатиям (растяжениям) некоторой функции. Это преобразование (для одномерного сигнала) можно определить как скалярное произведение анализируемого сигнала ƒ(x) и базисных функций ψa, b(х) [2]:Continuous wavelet transform is a decomposition of a signal into all possible shifts and contractions (stretches) of a certain function. This transformation (for a one-dimensional signal) can be defined as the scalar product of the analyzed signal ƒ (x) and the basis functions ψ a, b (x) [2]:
где черта сверху обозначает операцию комплексного сопряжения.where the bar above indicates the operation of complex pairing.
Общий принцип построения базиса вейвлет-преобразования состоит в использовании масштабных преобразований с параметром сжатия а и параметром сдвига b порождающего вейвлета ψ (x) [2]:The general principle of constructing a wavelet transform basis is to use scale transformations with the compression parameter a and the shift parameter b of the generating wavelet ψ (x) [2]:
Для разложения двумерных сигналов (изображений) по базису вейвлет-функций возможно применение сепарабельного вейвлет-преобразования, т.е. отдельно по строкам и столбцам матрицы мгновенных значений сигнала. Поскольку изображения, как правило, являются конечными дискретными сигналами, то для получения их вейвлет-образа необходимо использовать аналог непрерывного вейвлет-преобразования для дискретных сигналов. В данном случае строки или столбцы изображения (как и любой другой дискретный сигнал) s={sj}j∈Z можно To decompose two-dimensional signals (images) in terms of the wavelet function, it is possible to use a separable wavelet transform, i.e. separately for the rows and columns of the matrix of instantaneous signal values. Since images, as a rule, are finite discrete signals, to obtain their wavelet image, it is necessary to use an analogue of the continuous wavelet transform for discrete signals. In this case, rows or columns of the image (like any other discrete signal) s = {s j } j∈Z can
представить в виде непрерывного сигнала конечной длины - кусочно-постоянной функции, определенной на интервале [0...N-1]:present in the form of a continuous signal of finite length — a piecewise constant function defined on the interval [0 ... N-1]:
Тогда (1) с учетом (2) принимает вид:Then (1) taking into account (2) takes the form:
Для практических целей интерес представляют только целочисленные сдвиги b в диапазоне [0, 1,..., N-1] и рациональные положительные целочисленные масштабирующие коэффициенты а, в диапазоне [1, 2,..., N] [4].For practical purposes, only integer shifts b in the range [0, 1, ..., N-1] and rational positive integer scaling coefficients a, in the range [1, 2, ..., N] [4] are of interest.
Для каждой пары а и b функция Ws(a, b) определяет амплитуду соответствующего вейвлета. Другими словами, функция Ws(a, b) измеряет изменение s(x) в окрестности точки b, размер которой пропорционален а [1]. Вейвлет-преобразование эквивалентно свертке сигнала s(x) с фильтром ψ(х), следовательно, при прохождении фильтром области сигнала, содержащей некоторую особенность, амплитуда соответствующего вейвлета будет максимальной при сопоставимых размерах особенности и фильтра. Т.е. если сигнал имеет особенность, то на наличие этой особенности укажут относительно высокие амплитуды вейвлет образа, соответствующие тем вейвлетам, экстремумы которых окажутся вблизи области особенности [3]. Этот подход к выделению особенностей сигналов выбран в качестве прототипа.For each pair a and b, the function W s (a, b) determines the amplitude of the corresponding wavelet. In other words, the function W s (a, b) measures the change in s (x) in the neighborhood of a point b whose size is proportional to a [1]. The wavelet transform is equivalent to the convolution of the signal s (x) with the filter ψ (x), therefore, when the filter passes through the signal region containing a certain feature, the amplitude of the corresponding wavelet will be maximum with comparable sizes of the feature and filter. Those. if the signal has a singularity, then the presence of this singularity is indicated by the relatively high amplitudes of the wavelet image corresponding to those wavelets whose extrema are close to the region of the singularity [3]. This approach to highlighting the features of the signals is selected as a prototype.
Особенности изображений могут обладать различными размерами и формой, т.е. эти характеристики особенностей будут являться анизотропными. Причем на одном изображении может присутствовать некоторое счетное множество подобных особенностей. В этом случае применение сепарабельного вейвлет-преобразования с произвольным выбором значения масштабирующего коэффициента, позволит учесть анизотропную природу характеристик особенностей.Image features may have different sizes and shapes, i.e. these characteristics of the features will be anisotropic. Moreover, on a single image there may be some countable set of similar features. In this case, the use of a separable wavelet transform with an arbitrary choice of the value of the scaling coefficient will allow us to take into account the anisotropic nature of the characteristics of the features.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества фильтрации особенностей (обладающих анизотропными характеристиками) двумерных сигналов (изображений), за счет применения сепарабельного двумерного непрерывного вейвлет-преобразования и адаптивного выбора масштабирующего коэффициента разложения для каждой строки или столбца изображения.The technical result of the utility model is to improve the filtering quality of the features (having anisotropic characteristics) of two-dimensional signals (images) through the use of a separable two-dimensional continuous wavelet transform and adaptive choice of the scaling factor of decomposition for each row or column of the image.
Исходное изображение разбивается на строки и столбцы, которые последовательно The original image is divided into rows and columns that are sequentially
подвергаются одномерному непрерывному вейвлет-преобразованию (3) с масштабирующим коэффициентом, принадлежащим диапазону [1, 2,..., N]. В вейвлет-образе каждой строки или столбца изображения определятся вейвлет-коэффициенты, обладающие максимальной амплитудой и определяется значение масштабирующего коэффициента, при котором амплитуда вейвлет-коэффициентов достигает экстремума:are subjected to one-dimensional continuous wavelet transform (3) with a scaling factor belonging to the range [1, 2, ..., N]. In the wavelet image of each row or column of the image, the wavelet coefficients with the maximum amplitude are determined and the value of the scaling coefficient is determined at which the amplitude of the wavelet coefficients reaches an extremum:
Вейвлет-образ строки (столбца) при выбранном значении aopt включается в горизонтальное (вертикальное) вейвлет-разложение изображения:The wavelet image of a row (column) with the selected value a opt is included in the horizontal (vertical) wavelet decomposition of the image:
Для исключения из дальнейшего рассмотрения элементов вейвлет-спектра, не принадлежащих областям особенностей осуществляется расчет модуля вейвлет преобразования как:To exclude from the further consideration the elements of the wavelet spectrum that do not belong to the feature regions, the module of the wavelet transform is calculated as:
что обусловлено тем, что значения амплитуд элементов вейвлет-образа, соответствующих области одной особенности, будут достигать своего экстремума, не зависимо от направления просмотра изображения. Следовательно, максимальные значения модуля вейвлет преобразования будут соответствовать областям особенностей изображения.which is due to the fact that the values of the amplitudes of the elements of the wavelet image corresponding to the region of one feature will reach their extremum, regardless of the direction of viewing the image. Therefore, the maximum values of the wavelet transform module will correspond to the regions of image features.
Устройство, реализующее подход к выделению особенностей изображений на основе непрерывного вейвлет-преобразования, приведено на фигуре, где:A device that implements an approach to highlighting the features of images based on a continuous wavelet transform is shown in the figure, where:
блок 1 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);block 1 - analog-to-digital Converter (ADC);
блоки 2, 8, 9 - оперативные запоминающие устройства (ОЗУ);blocks 2, 8, 9 - random access memory (RAM);
блок 3 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);block 3 - read-only memory (ROM);
блоки 4, 5 - блоки вычисления вейвлет-преобразования (БВП);blocks 4, 5 - blocks of the calculation of the wavelet transform (BWP);
блоки 6, 7 - блоки вычисления масштабирующего коэффициента (БМК);blocks 6, 7 - blocks for calculating the scaling factor (BMC);
блоки 10, 11 - буферы обратного магазинного типа (FIFO);blocks 10, 11 - buffers reverse store type (FIFO);
блок 12 - блок вычисления модуля вейвлет-преобразования (БМВП).block 12 - block calculation module wavelet transform (BMVP).
Принцип действия устройства заключается в следующем. Анализируемый двумерный сигнал s(t1, t2) поступает на вход АЦП (блок 1), с выхода которого дискретная The principle of operation of the device is as follows. The analyzed two-dimensional signal s (t 1 , t 2 ) is fed to the ADC input (block 1), the output of which is discrete
выборка s(n1, n2) размером N1×N2 отсчетов поступает в ОЗУ 1 (блок 2). Из ПЗУ (блок 3) дискретная выборка "материнского" вейвлета ψ(k) поступает на первые входы БВП 1 и 2 (блоки 4, 5), на вторые входы которых с выходов ОЗУ 1 поступают одномерные сигналы, представляющие собой соответственно строки s(ni, j) и столбцы s(i, nj) двумерного сигнала s(n1, n2). На выходах БВП 1 и 2 формируются вейвлет-образы строк и столбцов двумерного сигнала: Wj(a, b) и Wi(a, b) соответственно. С выхода БВП 1 вейвлет-образ строки двумерного сигнала поступает на вход БМК 1 (блок 6) и первый вход ОЗУ 2 (блок 8), а с выхода БВП 2 вейвлет-образ столбца двумерного сигнала поступает на вход БМК 2 (блок 7) и первый вход ОЗУ 3 (блок 9). С выходов БМК 1 и 2 значения масштабирующих коэффициентов аорt j и aopt i вычисленных по (4) поступают на вторые входы ОЗУ 2 и 3, с выходов которых вейвлет-образы строк и столбцов двумерного сигнала при определенных значениях масштабирующих коэффициентов Wj(aopt j, b) и Wi(aopt i, b) поступают соответственно на входы блоков FIFO 1 и 2 (блоки 10, 11). Горизонтальные и вертикальные вейвлет-коэффициенты двумерного сигнала WH(а, b) и Wv(a, b) поступают с выходов блоков FIFO 1 и 2 соответственно на входы БМВП (блок 12), на выходе которого формируются дискретные значения модуля вейвлет-преобразования WM(а, b) двумерного сигнала.a sample of s (n 1 , n 2 ) of size N 1 × N 2 samples arrives in RAM 1 (block 2). From the ROM (block 3), a discrete sample of the “mother” wavelet ψ (k) is supplied to the first inputs of the BWP 1 and 2 (blocks 4, 5), the second inputs of which from the outputs of the RAM 1 receive one-dimensional signals, which are respectively the strings s (n i , j) and columns s (i, n j ) of the two-dimensional signal s (n 1 , n 2 ). At the outputs of the BWP 1 and 2, wavelet images of rows and columns of a two-dimensional signal are formed: W j (a, b) and W i (a, b), respectively. From the output of the BWP 1, the wavelet image of the line of the two-dimensional signal goes to the input of the BMK 1 (block 6) and the first input of the RAM 2 (block 8), and from the output of the BWP 2, the wavelet image of the column of the two-dimensional signal goes to the input of the BMK 2 (block 7) and the first input of RAM 3 (block 9). From the outputs of BMK 1 and 2 the values of scaling factors and ort j and a opt i calculated by (4) are fed to the second inputs of RAM 2 and 3, the outputs of which wavelet images of rows and a two-dimensional signal columns at certain values of scaling factors W j (a opt j , b) and W i (a opt i , b) respectively arrive at the inputs of blocks FIFO 1 and 2 (blocks 10, 11). The horizontal and vertical wavelet coefficients of the two-dimensional signal W H (a, b) and W v (a, b) come from the outputs of the FIFO blocks 1 and 2, respectively, to the inputs of the BMIF (block 12), at the output of which discrete values of the wavelet transform module are formed W M (a, b) of a two-dimensional signal.
Источники информации:Information sources:
1. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет пребразования. - СПб.: ВУС, 1999. - 204 с.1. Vorobiev V.I., Gribunin V.G. Theory and practice of wavelet transform. - SPb .: 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.15-40.4. 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 |
---|---|---|---|
RU2006137593/22U RU61441U1 (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137593/22U RU61441U1 (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU61441U1 true RU61441U1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37991212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006137593/22U RU61441U1 (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU61441U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535184C2 (en) * | 2013-01-11 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method and apparatus for detecting local features on image |
RU2660218C2 (en) * | 2013-06-13 | 2018-07-05 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Logging while drilling (lwd) steering visualisation tool methods and systems |
-
2006
- 2006-10-24 RU RU2006137593/22U patent/RU61441U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535184C2 (en) * | 2013-01-11 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method and apparatus for detecting local features on image |
RU2660218C2 (en) * | 2013-06-13 | 2018-07-05 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Logging while drilling (lwd) steering visualisation tool methods and systems |
US10197699B2 (en) | 2013-06-13 | 2019-02-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Logging while drilling (LWD) steering visualization tool methods and systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chan et al. | Constrained total variation deblurring models and fast algorithms based on alternating direction method of multipliers | |
Asif et al. | Sparse Recovery of Streaming Signals Using $\ell_1 $-Homotopy | |
Renaud et al. | Wavelet-based combined signal filtering and prediction | |
US20090037147A1 (en) | Fast intrinsic mode decomposition of time series data with sawtooth transform | |
Bourdarias et al. | Fractional BV spaces and applications to scalar conservation laws | |
RU61441U1 (en) | DEVICE FILTERING FEATURES OF THE IMAGE BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM | |
CN101902560A (en) | 0-1 order Riemann-Liouville fractional order differential intensifier circuit of digital picture | |
De Carli et al. | Exponential bases on two dimensional trapezoids | |
Cho et al. | Application of wavelet analysis to ecological data | |
Bavanari et al. | Mathematical aspects of Laguerre wavelets transformation | |
Li et al. | Optimization of integer wavelet transforms based on difference correlation structures | |
CN102547274A (en) | Apparatus and method for reducing blocking artifacts | |
RU61440U1 (en) | DEVICE FOR CALCULATING A TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM | |
Limqueco et al. | A scalable architecture for 2-D discrete wavelet transform | |
RU2342704C1 (en) | Device for two-dimensional direct discrete wavelet transformation in video data compression systems | |
RU64796U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING WELDED JOINTS ON THE BASIS OF WAVELET ANALYSIS OF X-RAYS | |
RU60242U1 (en) | DEVICE FOR CALCULATING A CONTINUOUS TWO-DIMENSIONAL WAVELET TRANSFORM WITH AN ARBITRARY FILTER ANGLE | |
An et al. | Lasso trigonometric polynomial approximation for periodic function recovery in equidistant points | |
Ni et al. | Curvelet transform and its application in image retrieval | |
CN107749047B (en) | Progressive compressed sensing reconstruction method and system based on Hadamard matrix | |
Noskov et al. | Application of parallel version two-dimensional fast Fourier transform algorithm, analog of the Cooley-Tukey algorithm, for digital image processing of satellite data | |
Korohoda et al. | Generalized convolution as a tool for the multi-dimensional filtering tasks | |
Ďuriš et al. | Application of Discrete and Fast Fourier Transforms to Increase the Speed of Multiscale Image Analysis | |
RU128371U1 (en) | DEVICE FOR PERFORMING TWO-DIMENSIONAL SYMMETRIC EVEN WAVELET TRANSFORM | |
Bosch et al. | Multiscale and multidirectional tight frames for image analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20071025 |