K-L变换(Karhunen-Loève Transform)
K-L变换的原理K-L变换被广泛应用在图像压缩领域中,是一个线性变换(W是正交矩阵)K-L变换的目标:通过KLT去除原数据之间的相关性,即解相关(decorrelatation),设y的协方差矩阵为假设x的每个列向量均值为0,由线性变换的性质,y的每个列向量均值也为0,则因为W是正交矩阵,上式可写为设为W的列向量,则...
K-L变换的原理
K-L变换被广泛应用在图像压缩领域中,是一个线性变换(W是正交矩阵)
K-L变换的目标:通过KLT去除原数据之间的相关性,即解相关(decorrelatation),设y的协方差矩阵为
假设x的每个列向量均值为0,由线性变换的性质,y的每个列向量均值也为0,则
因为W是正交矩阵,上式可写为
设为W的列向量,则
所以分别是
的特征值和特征向量,即
这样我们可以通过求的特征向量得到变换矩阵W
K-L变换与DCT变换
一个的零均值Markov序列的协方差矩阵具有以下形式
其特征向量和特征值为
其中是以下超越方程的根
当时,有
此时为DCT变换
对于自然景物,通常有。这时DCT的基向量可以很好地近似K-L变换的基向量。由于这个原因,在图象压缩算法中常被用来代替K-L变换,如JPEG算法。尽管DCT在降低谱的相关性方面不如K-L变换有效,但是其好处是它的基函数是固定的,而K-L变换的基函数取决于待变换图象的协方差矩阵。
参考文献与站点
[1] Ed. K. R. Rao, P.C. Yip.The Transform and Data Compression Handbook[M].CRC Press LLC:Boca Raton,2001:20-30.
[2] http://media.cs.tsinghua.edu.cn/~ahz/digitalimageprocess/chapter11/chapt11_ahz.htm
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Karhunen%E2%80%93Lo%C3%A8ve_theorem
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