Date post: | 31-Dec-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | jocelyn-taylor |
View: | 220 times |
Download: | 0 times |
Recap of Lecture 11
โข Image Transforms
โข Source and target domain
โข Unitary transform, 1-D
โข Unitary transform, 2-D
โข High computational complexity
Outline of Lecture 12
โข Unitary transforms
โข Separable functions
โข Properties of unitary transforms
Image transforms
โข Operation to change the default representation space of a digital image (source domain target domain)
โข All the information present in the image is preserved in the transformed domain, but represented differently;
โข The transform is reversible
โข Source domain = spatial domain and target domain= frequency domain
Unitary transform
1}Nn0{u(n), 1-D input sequence
1N
0n1Nk0,n)u(n)a(k,v(k)ro,Auv
If Transformed sequence
1N
0k
*T* 1Nn0,n)v(k)(k,au(n)orvAu
2-D sequence
v(k,l) a (m,n) u(m,n) , 0 k,l N 1k,ln 0
N 1
m 0
N 1
=
[๐๐๐ (0 ,0 ) โฏ ๐๐๐ (0 ,๐ ) โฏ ๐๐๐ (0 ,๐โ1 )
โฎ โฏ โฏ โฏ โฎ๐๐๐ (๐ ,0 ) โฏ ๐๐๐ (๐ ,๐) โฏ ๐๐๐(๐ ,๐โ1)
โฎ โฆ โฆ โฆ โฎ๐๐๐(๐โ1,0) โฆ ๐๐๐(๐โ1,๐) โฆ ๐๐๐(๐โ1 ,๐โ1)
]ร[
๐ข (0 ,0 ) โฏ ๐ข (0 ,๐) โฏ ๐ข (0 ,๐โ1 )โฎ โฏ โฏ โฏ โฎ
๐ข (๐ ,0 ) โฏ ๐ข(๐ ,๐) โฆ ๐ข (๐ ,๐โ1)โฎ โฆ โฆ โฆ โฎ
๐ข(๐โ1,0) โฆ ๐ข(๐โ1 ,๐) โฆ ๐ข(๐โ1 ,๐โ1)]
High computational complexity
O(N4)
Separable Transformations
โข We like to design a transformation such that
๐๐ ,๐ (๐ ,๐)=๐๐ (๐ )๐๐ (๐ )=๐ (๐ ,๐ )๐( ๐ ,๐)
{๐๐ (๐ ) ,๐=0 ,โฆ,๐โ1}
{๐๐ (๐) , ๐=0 ,โฆ,๐โ1 }
๐ด={๐(๐ ,๐)} ๐ต={๐ (๐ ,๐)}
Let there be two sets
1-D complete orthonormal basis vectors
Separable Transformations
๐ด ๐ดโ๐=๐ดโ๐ ๐ด=๐ผ
Assumption: the separable matrices be same, then
๐ต๐ตโ๐=๐ตโ๐ ๐ต=๐ผ
๐ฃ (๐ , ๐ )=โ๐=0
๐โ1
โ๐=0
๐โ 1
๐ (๐ ,๐ )๐ข (๐ ,๐)๐(๐ ,๐)
What would be v in matrix notation?
๐ฝ=๐จ๐ผ ๐จ๐ป
Reverse transformations
1N
0k
1N
0l
** ron),(l,al)v(k,m)(k,an)u(m, *T* VAAU
For non-square matrices
V A UAM N
U A VAM*T
N*T
V AUA , V A[AU]T T T
=
[๐ (0 ,0 ) โฏ ๐ (0 ,๐ ) โฏ ๐ (0 ,๐โ1 )
โฎ โฏ โฏ โฏ โฎ๐ (๐ ,0 ) โฏ ๐(๐ ,๐) โฏ ๐(๐ ,๐โ1)
โฎ โฆ โฆ โฆ โฎ๐(๐โ1,0) โฆ ๐(๐โ1 ,๐) โฆ ๐(๐โ1 ,๐โ1)
]ร[
๐ข (0 ,0 ) โฏ ๐ข (0 ,๐) โฏ ๐ข (0 ,๐โ1 )โฎ โฏ โฏ โฏ โฎ
๐ข (๐ ,0 ) โฏ ๐ข(๐ ,๐) โฆ ๐ข (๐ ,๐โ1)โฎ โฆ โฆ โฆ โฎ
๐ข(๐โ1,0) โฆ ๐ข(๐โ1 ,๐) โฆ ๐ข(๐โ1 ,๐โ1)]ร
[๐ (0 ,0 ) โฏ ๐ (0 ,๐) โฏ ๐ (0 ,๐โ1 )
โฎ โฏ โฏ โฏ โฎ๐ (๐ ,0 ) โฏ ๐(๐ ,๐) โฏ ๐(๐ ,๐โ1)
โฎ โฆ โฆ โฆ โฎ๐(๐โ1,0) โฆ ๐(๐โ1 ,๐) โฆ ๐(๐โ1 ,๐โ1)
]
Computational complexity
O(N3)
Example
๐ด=12 [โ 3 1โ1 โ3 ] ๐=[2 3
1 2]๐=๐ด๐ ๐ด๐
๐=12 [โ 3 1โ1 โ3 ][2 3
1 2] 12 [โ 3 โ11 โ3 ]
๐=[2+โ3 20 2โโ 3]
Inverse transforms
๐=[2+โ3 20 2โโ 3] ๐ดโ๐=1
2 [โ 3 โ11 โ3 ]
๐ข (1,0 )=โ๐=0
1
โ๐=0
1
๐โ (๐ ,1 )๐ฃ (๐ , ๐ )๐โ( ๐ ,0)
1N
0k
1N
0l
** ron),(l,al)v(k,m)(k,an)u(m, *T* VAAU
Kronecker Products
โข Kronecker Product
Arbitrary 1-D transformation
This will be separable if๐=๐ด1โจ ๐ด2
= Kronecker Product
It is a generalization of the outer product
Kronecker Products
๐ดโจ๐ต=[ ๐0 , 1๐ต โฆ ๐0 ,๐2๐ต
โฎ โฑ โฎ๐๐1โ1,0
๐ต โฆ ๐๐ 1โ1 ,๐ 2โ1๐ต]
If and are and matrices then Kronecker product of and is defined as
block matrix of dimension
If
Computational complexity?? Fast image transforms
Basis Images
column of
Outer product
Inner product
โจ ๐น ,๐บ โฉ=โ๐=0
๐ โ1
โ๐=0
๐โ1
๐ (๐ ,๐ )๐โ(๐ ,๐)
Basis Images
Imagine originala
=
=
V(1,3)
+ + +
+ + + + + +
+ + + + โฆ +
V(1,5) V(1,7) V(1,9)
V(1,13) V(1,15) V(2,1) V(2,9) V(3,1) V(3,5)
V(5,1) V(5,2) V(5,6) V(5,8) V(16,15)
Imagine aproximata
Keeping only 50% of coefficients