压缩和过滤的区别定义

信息处理 图像处理 过滤器 计算机视觉 图像压缩
2022-02-08 17:16:24

我想解释一下动机。

这听起来像是一个神经科学主题,但我追求的是严格的信号处理 POV。

(我不是来自信号处理背景)。

有兴趣了解它是信号处理中的菜鸟问题还是涉及更深层次的悖论。

问题的动机 许多年前,一位科学家告诉我,我们拥有的最先进的数据压缩是在视神经中。视觉数据在那里被压缩,然后被买进我们的大脑进行更多处理。

(我猜视觉数据被定义为映射光的 3D 场,基于各种因素,例如强度、波长、笛卡尔坐标等)。

如果我的狗、猫和我都看着我的咖啡杯——大概,我们都会明显地压缩视觉数据。当然,我们都非常不同地使用视觉数据,这一定意味着我们从中提取不同的含义,即。对视野中的相关内容(例如颜色、运动、对小或大形状的敏感性)有不同的过滤器。

问题

我有兴趣了解在信号处理中,压缩和过滤是独立的概念还是严格等价的?

因为我想得越多,就越不能理解压缩和过滤之间的区别。

似乎压缩涉及自动过滤。(即压缩是无意识的过滤,而过滤是有意识的)。

谢谢!

2个回答

我个人的看法:这取决于你和谁说话。

在 SP 社区中,如果人们谈论“过滤器”,超过 90% 的时间,他们会提到线性过滤,特别是可以用阶线性微分方程描述的过滤器,导致有理函数在拉普拉斯/z 域。对于这样的滤波器,我们有大量的工具来描述它们的输入/输出行为,并使用它来设计关于各种标准的滤波器系数。n

另一方面,当人们谈论压缩时,通常会涉及非线性方法,因为纯粹的线性压缩效率并不高(旁注:压缩感知正是这样做的,但它实际上不是一种压缩方法,它是关于模拟信号的有效采样,但经常被误认为是一种压缩方法)。毕竟,我们希望两个非常相似的输入信号被压缩为相同的表示,这已经意味着涉及到一些非线性。

也就是说,一些非常常用的滤波器是非线性的,例如中值滤波器,并且没有真正的理由将滤波器限制为线性滤波器。可以考虑范围更广的非线性滤波器。至少从经典滤波器设计的角度来看,设计这些通常更难。

您可能仍将压缩方案称为过滤器,SP 中的某些人会这样做。我想说这不太常见,但这只是我的观点,我的背景也严重偏颇。

总结一下,也回应您的评论:

  • 在压缩中,目标是用最少的数据量来表示给定的信号。如果数字数据已经可用,那么目标通常是减少数据量。
  • 在滤波中,目标通常是通过抑制其他部分来提取信号的某些部分。这意味着数据量在过滤过程中可能根本不会改变。然而,这个术语是如此笼统,以至于在某些情况下它可能。
  • 压缩将应用某种过滤(也许更多)。
  • 术语领域在 SP 社区中的使用不一致。

信号处理是一个非常广泛的话题。它不仅涉及各种滤波(线性、非线性、位移不变、位移变化),还涉及采样分析、通过 DTFT、DFT、FFT 进行的频谱(傅立叶)分析、调制、解调、反馈系统分析和设计等。 .

压缩(或源编码)处于信号处理和信息论的边界,主要属于后者。压缩主要是一种统计和/或感知工具,可减少表示源的数据使用量,如您的图像/视频压缩示例。

经典地说,滤波是从不需要的信号中分离(或修改)有用信号。因此,它是信号处理的核心......