小波变换网文精粹:小波变换和motion信号处理(十)

来源:互联网 发布:淘宝营销软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 20:04

小波变换网文精粹:小波变换和motion信号处理(十)

转自:http://www.kunli.info/2011/02/18/fourier-wavelet-motion-signal-2/

(十)多分辨分析方程

        下面就是时候看看什么是多分辨分析方程(MRA equation)了,这是更加有趣,也是更加核心的地方。通过刚才的讲解,V0属于V1,那scaling function是在V0中的,自然也在V1中了。我们把他写成V1的基的线性组合,那就是


其中的h(n)是scaling function的系数,也叫做scaling filter或者scaling vector,可以是实数,也可以是虚数。根号2是为了维持norm为1的。看,在这个公式里,我们就把属于V0的函数用V1的基表示出来了。同理,我们可以循环如此,把属于V0的在V2, V3, …, Vn中表示出来。这些方程就是MRA equation,也叫refinement equation,它是scaling function理论的基础,也是小波分析的基础之一。

        好,稍微总结一下。到现在,已经讲了关于scaling function的基本理论知识,知道了信号空间可以分为不同精细度的子空间,这些子空间的basis集合就是scaling function或者频率变换之后的scaling function,如下图所示:

                              

 上图就是四个子空间的basis集合的展览。通过前面的讨论,我们还知道,一开始的scaling function可以通过更精细的子空间的scaling function(它们都是对应子空间的basis)来构建。比如

                    

 对于更加finer的scale:

                  

                                                         图2

依此类推。实际上,对于任何scale和translate过的scaling function,都可以用更加精细的scale层面上的scaling function构建出来。

然后,我们有各种scale下的scaling function了,该看看它们分别所对应的嵌套的空间序列 了。先看看V0,自然就是以基本的scaling function为基础去span出来的:


这个不新鲜,刚才就讲过了。这个子空间代表什么样的信号?常量信号。道理很简单,这个scaling function在整个信号长度上,没有任何变化。继续往下看:


 

这个相比V0更加finer的子空间,代表着这样一种信号,它从1-4是常量,从5-8是另一个常量。同理我们有:


V2代表的信号,是分别在1,2; 3,4; 5,6; 7,8上有相同值的信号。那么V3呢?则表示任何信号,因为对于V3来讲,任何一个时间刻度上的值都可以不一样。而且现在,我们也可以通过上面的一些scaling functions的波形验证了之前提到的多解析度分析中的一个核心性质,那就是:


 我们之前讲了一堆多解析度的理论,但直到现在,通过这些图形化的分析,我们可能才会真正理解它。那好,既然我们有一个现成的信号,那就来看看,对这个信号作多解析度分析是啥样子的:

                    

 
你看,在不同的子空间,对于同一个信号就有不同的诠释。诠释最好的当然是V3,完全不损失细节。这就是多解析度的意义。我们可以有嵌套的,由scaling function演变的basis function集合,每一个集合都提供对原始信号的某种近似,解析度越高,近似越精确。
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