数字图像处理—Digital Image Processing
数字图像处理—Digital Image Processing
© 2011 Jiao Wu
图像的离散
图像的离散
图像的离散
图像的离散
沃尔什沃尔什--哈达玛变换
尔什尔什 哈达玛变换
哈达玛变换
哈达玛变换
数字图像处理—Digital Image Processing
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图像的离散沃尔什--哈达玛变换
图像的离散沃尔什
哈达玛变换
• 在前人研究的基础上,美国数学家沃尔什(J.L.沃尔什)于
1923年提出了一组在[0 1]上定义的完备 正交的矩形函
1923年提出了一组在[0,1]上定义的完备, 正交的矩形函
数系,即沃尔什函数.由于沃尔什函数的完备正交性,可用
于正交变换.哈达玛对其进行了改进,又形成了哈达玛变
于 交变换 哈达玛对其进行了改进,又形成了哈达玛变
换.
• 沃尔什(Walsh)变换和哈达玛(Hadamard)变换统称为沃
沃尔什(Walsh)变换和哈达玛(Hadamard)变换统称为沃
尔什-哈达玛变换.
• 沃尔什--哈达玛变换的变换矩阵仅由+1和-1组成, 与
沃尔什 哈达玛变换的变换矩阵仅由+1和 1组成, 与
数值逻辑的两个状态相对应, 故更适用于计算机实现,同
时占用空间少, 且计算简单, 在图像的正交变换中得到了
广泛的应用..
广泛的应用
2011/5/4
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数字图像处理—Digital Image Processing
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1D1D DHTDHT
一维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
一维离散哈达玛变换 -- 1D1D--DHT
DHT
1D-哈达玛变换核
哈达 变换核
当 N=2n时 函数的一维DHT记作F(u) 其变换核
当 N=2n时,函数的一维DHT记作F(u), 其变换核
h
h x u
(
( ,
)
)
=
1
N
n
1
−∑
( 1)
( 1) i
−
=
0
b x b
)
i
(
i
(
u
)
其中bk(x)是非负整数x的二进制表示的第k位
1-D离散哈达玛变换为:
1-D离散哈达玛变换为:
F u
F u
( )
( )
=
1
−
N
∑
∑
x
=
0
f x h x u
f x h x u
( ) ( ,
( ) ( ,
)
)
u
u
=
0,1,...,
0,1,...,
N
N
−
1
1
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1D1D DHTDHT
一维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
一维离散哈达玛变换 -- 1D1D--DHT
DHT
1D-哈达玛变换核
哈达 变换核
变换核写成矩阵形式, 则哈达玛变换矩阵为
变换核写成矩阵形式 则哈达玛变换矩阵为
最低阶
H
2
=
1
1
2
1
1
⎡
⎡
⎢
1
⎣
1
1
⎤
⎤
⎥−
1
⎦
递推阶
H
2
N
=
1
2
2
H
H
H
⎡
⎢
⎢
⎣
⎣
N
N
H
N
H
H
−
N
⎤
⎥
⎥
⎦
⎦
(
N
=
2 ,
l
l
=
1, 2,...)
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1D1D DHTDHT
一维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
一维离散哈达玛变换 -- 1D1D--DHT
DHT
1
⎡
⎢
1
⎣
1
⎤
⎥−
1
⎦
最低阶
H
2
=
递推阶
H
2
N
=
1
2
1
2
2
H
H
H
⎡
⎢
⎢
⎣
⎣
N
N
H
N
H
H
−
N
⎤
⎥
⎥
⎦
⎦
(
N
=
2 ,
l
l
=
1, 2,...)
例如:
1 1
⎡
⎢
1 1
1 1
−
⎢
⎢
1 1
2
⎢
1
1
−
⎣
⎣
H
H
2
2
H
−
变号次数
变号次数
1
1
⎤
⎥
1
1
1 1
1 1
−
⎥
⎥
1
1
−
−
⎥
1 1
−
⎦
⎦
1
1
2
H
H
4
⎤
⎤
⎥
⎦
H
H
H
⎡
⎡
⎢
⎣
2
2
2
=
=
2
k
k
0
3
3
1
2
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1D1D DHTDHT
一维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
一维离散哈达玛变换 -- 1D1D--DHT
DHT
哈达 变换核的特点
哈达玛变换核的特点
• 递推性: H2N可由HN 递推得到.
• 哈达玛变换矩阵为实的正交对称矩阵:
H
N
=
H
1
−
N
=
H
T
N
因此,正、反变换具有相同的变换核(矩阵).
因此 正 反变换具有相同的变换核(矩阵)
• 行(或列)变号次数乱序.
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2D2D DHTDHT
二维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
二维离散哈达玛变换 -- 2D2D--DHT
DHT
2D-哈达玛变换核
哈达 变换核
2D DHT正变换核
2D-DHT正变换核
h x y u v
h
(
)
, )
( ,
,
=
1
N
上式也可写为
n
1
−
∑
( 1)
( 1) i
−
=
0
[
b x b
)
i
(
i
(
u
)
+
b y b
)
i
(
i
v
( )]
h x y u v
( ,
, )
,
=
=
b
b
b x b
)
)
i
n
1
−
i
0
=
(
(
∑
∑
( 1)
−
1
1
N
h x u h y v
) ( , )
( ,
(
(
u
)
)
i
1
1
N
( 1)
−
n
1
−
∑
∑
i
=
0
b
b
b y b
)
)
i
(
(
i
v
( )
( )
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2D2D DHTDHT
二维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
维离散哈达玛变换
二维离散哈达玛变换 -- 2D2D--DHT
DHT
N
1
N
1
−
F
F u v
(
)
( , )
2 D离散哈达玛正变换
2-D离散哈达玛正变换:
−∑ ∑
= ∑ ∑
y
0
0
=
=
1 N
N
1
1
− ⎡
⎡
−
1
∑∑
⎢
⎣
x
N
N
=
=
0
x
=
0
f x y h x y u v
f
(
)
, )
( ,
h
) (
) ( ,
,
f x y h y v
( ,
) ( , )
h x u
( ,
)
⎤
⎤
⎥
⎦
y
正变换的矩阵形式
F
= H
N
f
H
N
反变换与正变换的形式相同
f
= H
F
N
H
N
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