“平移不变字典/小波”到底是什么意思?

信息处理 小波 术语 英担 离散小波变换
2022-02-12 09:22:53

我试图围绕字典/小波的翻译不变性的概念。例如,在Lecture Notes,第 41 页,它写道,一个从原子/小波族开始(ψj)jZ并添加所有翻译tR通过定义

ψj,t(x):=ψj(xt).
现在计算一个信号的系数f变成
Φf(j,t)=f,ψj,t=Rf(x)ψj(tx)dx=fψj(t),
在哪里ψj(x):=ψj(x). 对我来说,翻译不变性意味着类似f(x)=f(xt),但我不明白/看这个方程在哪里适用于上述“论证”?

此外,阅读一些关于平稳小波变换的维基百科,它在第一句话中说“克服离散小波变换缺乏平移不变性”,即当翻译tR变成tZ. 为什么离散小波变换不是平移不变的?系数的计算f,ψj,t是一样的,但只有离散卷积而不是连续的?

1个回答

这是相当翻译等价的:

(1)CWTs,tx(tt0)=CWTs,tt0x(t)

(2)x(tt0),ψ(t)=x(t),ψ(t+t0)

也就是说,当一个信号被移位时,它的表示也会被移位但不会被修改(如 LTI)。这使得它的派生特征,例如能量和范数,或大多数系数操作,是不变的——因此是术语(尽管令人愉快的误导)。

载重吨

DWT 同样在源上是等变的——即在二次采样之前假设按 x2 进行二次采样:

[0,1,2,3,4,5,6,0,0][0,2,4,6,0]
现在(循环)移位 1:
[0,0,1,2,3,4,5,6,0][0,1,3,5,0]

如果它是等变的,我们会得到[0,0,2,4,6]- 但是现在,我们的操作(例如|coef|2) 将不再产生相同的结果。尽管如此,“源头”等变不仅仅是没有等变,而且一些操作可以利用它。

等变字典

可以注意到(2)是一个身份- 即它总是真实的。这个想法是小波的“移位”以这种方式开始定义,即“移位t0“ 方法ψ(tt0),并非所有函数都是这种情况(例如,它的傅里叶变换,作为频率的函数移动,也改变了它的宽度,打破了等方差)。以这种方式定义移位意味着使其成为卷积算子,以及派生表示 LTI。

不变性

复小波是不变的有一个重要意义:

CWT(x(t))=CWT(x(tt0))

虽然等式从不严格地仅对小波成立(无限尺度除外),但可以通过进一步的步骤使移位系数之间的距离尽可能小;单独使用小波,尺度越大,距离越小。时移不变性是散射变换的基石。

请参阅相关帖子


但只有离散卷积而不是连续卷积

区别并不重要:它们都实现为离散卷积。不同之处在于子采样方案和小波的选择。