图像中的熵和频率之间的关系是什么

信息处理 图像处理 频域
2022-02-13 16:52:14

我在研究空间频率和熵的时候,突然想到“熵和频率之间有关系吗?”。

如您所见,如果我们只考虑水平线,(a)的频率低于(b)。

直觉上,我认为频率的大小与熵成正比。但谷歌什么也没说。我对吗?

每个熵如下。

Ha=0.842log20.8420.157log20.157=0.209+0.419=0.628
Hb=0.6log20.60.4log20.4=0.442+0.529=0.971

(一种)

(一种)

(二)

(二)

2个回答

如果我理解正确,您是从黑白像素的分布中获取图像中的熵。在图像 (a) 中,您有 50% 的黑色和 50% 的白色,所以熵是 1 位。在图像 (b) 中,您有 85% 的黑色,15% 的白色,所以熵是 0.6 位。

如果你制作另一个图像(c),其黑白条纹的宽度与图像(a)中的黑色条纹相等,你将有 50% 的黑色,50% 的白色,即熵 1。但频率会小于图像(一种)。

所以对于熵的这个概念,答案是:不,一般来说,任意图像中的熵和频率之间没有关系。

然而,在现实世界的图像中,能量更多地集中在低频而不是高频。因此,如果您根据此类图像的分布来定义熵,您会发现频率和熵之间存在关系。

可以从两个角度查看图像中的空间频率:-

  • 全局:-这是通过傅里叶变换的概念来实现的,它给出了图像频率内容的全局描述。
  • 本地:-这是通过时频分析的思想来的,该分析旨在对图像的频率内容进行本地描述。

如果您谈论全局频率内容和全局熵,那么它们之间不存在任何关系(这是迄今为止我们所知道的最好的

如果您谈论本地频率内容,那么可以观察到一种关系。事实上,这种关系正是您所暗示的:-
频率内容当然是本地的!!!)

对此的一个非常简单的解释如下:-

熵与干扰成正比。图像的局部路径中的变化越大,该补丁的频率内容将越大(从频率的定义很容易得出)以完全相同的方式,补丁的熵也会更高。

在绝对没有成像变化的图像的平滑区域中,熵将为,频率也为 0。0

希望这能回答你的问题。