我正在尝试自学有关WHT的知识,但在线上似乎没有很多很好的解释。我想我已经找到了如何计算WHT的方法,但是我确实试图理解为什么在图像识别领域中将WHT视为有用。

它有什么特别之处,以及它在信号中所具有的特性,而这些信号在传统的Fourier变换或其他小波变换中不会出现?为什么这里指出的那样对对象识别有用?

评论

一种应用是使用最大长度序列(MLS)作为激励的测量系统(例如mlssa.com)。因为不需要乘法,所以应该更快。实际上,这没有什么好处,MLS还有其他问题

@DilipSarwate为什么WHT有用和/或独特?

#1 楼

在1960年代和70年代初,NASA曾经使用Hadamard变换作为压缩行星际探测器的照片的基础。 Hadamard是傅立叶变换在计算上更简单的替代方法,因为它不需要乘法或除法运算(所有因子均为正负1)。在这些航天器上使用的小型计算机上,乘法和除法运算非常耗时,因此避免它们在计算时间和能耗方面都是有益的。但是,由于开发了包含单周期乘法器的更快的计算机,以及完善了诸如快速傅立叶变换之类的新算法,以及开发JPEG,MPEG和其他图像压缩,我相信Hadamard不再使用。但是,我知道它可能正在卷土重来,供量子计算使用。

评论


$ \ begingroup $
奇妙的历史记载彼得斯先生,谢谢你。您能否进一步说明量子计算可能正在卷土重来的含义/方式?您以何种方式在帖子中提及它?
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–太空
13年1月17日在21:19

$ \ begingroup $
根据Wikipedia上的一篇文章,许多量子算法将Hadamard变换用作初始步骤,因为它以相等的权重将n个量子位映射到量子基础中所有2n个正交态的叠加。
$ \ endgroup $
–埃里克·彼得斯(Eric Peters)
13年1月17日在21:23

$ \ begingroup $
Eric,能否提供您引用的Wikipedia文章的链接?如果您愿意,我可以接受您的回答。
$ \ endgroup $
–太空
2013年1月17日在22:15



$ \ begingroup $
当然。它是en.wikipedia.org/wiki/Hadamard_transform
$ \ endgroup $
–埃里克·彼得斯(Eric Peters)
13年1月18日,0:02

$ \ begingroup $
埃里克(Eric),我认为这是您所指的另一个来源。绝对不要:-)
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–太空
13年1月18日,0:05

#2 楼

Hadamard变换的系数全为+1或-1。因此,可以将快速Hadamard变换简化为加法和减法运算(无除法或乘法)。这样就可以使用更简单的硬件来计算变换。

因此硬件成本或速度可能是Hadamard变换的理想方面。

评论


$ \ begingroup $
感谢您的回答,但我想了解一下转换吗?我现在不在乎快速实现。这是什么转变?为什么有用?它给我们与其他小波变换带来了什么见解?
$ \ endgroup $
–太空
2012年12月12日15:41

#3 楼

如果有访问权限,请看一下这篇论文,我已经在此处粘贴了摘要
Pratt,W.K .;凯恩(J.) HC安德鲁斯; ,“ Hadamard变换图像编码”,IEEE会议论文集,第57卷,第1期,第58-68页,1969年1月
doi:10.1109 / PROC.1969.6869
URL:http:/ /ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1448799&isnumber=31116

摘要
快速傅立叶变换算法的引入导致了傅立叶变换的发展图像编码技术,通过通道而不是图像本身传输图像的二维傅立叶变换。这种偏离进一步导致了相关的图像编码技术,其中图像由哈达玛矩阵运算符变换。 Hadamard矩阵是一个正负数组的方形阵列,其行和列彼此正交。已经开发出执行Hadamard变换的类似于快速傅立叶变换算法的高速计算算法。由于Hadamard变换只需要实数加减,因此与复数傅立叶变换相比,数量级速度优势是可能的。传输图像的Hadamard变换而不是图像的空间表示形式可以潜在地容忍信道错误,并可能减少带宽传输。

评论


$ \ begingroup $
感谢您提供此链接,我当然会阅读,但是可能需要一些时间。仅从抽象上看,似乎Hadamard变换可以用作...傅立叶变换的替代品,部分原因是它在计算上非常有效,但又可能还有其他原因?您对此有何一般看法?
$ \ endgroup $
–太空
2012年3月14日21:32

$ \ begingroup $
使用hadamard变换,我们可以传输图像的编码版本,然后在接收器处对其进行重构。在这种特殊情况下,作者正在使用变换,以便将信号的能量集中在比原始图像更窄的频带中,因此它受噪声的影响较小,并且可以通过在接收器处使用反哈达玛德信号对其进行重构。
$ \ endgroup $
– Charna
2012年3月15日,0:15

$ \ begingroup $
嗯,是的,我刚读完本文-似乎Hadamard变换只是傅立叶变换的一种更快的替代方法,但没有其他方法能真正脱颖而出。它可以节省能量和熵等,但是或多或少似乎就像FFT。
$ \ endgroup $
–太空
2012年3月15日,0:51

$ \ begingroup $
Hadamard变换相对于其他变换(例如DFT或DCT)是否做得足够好(即使不是更好)。快是好事,但是它真的可以像DCT那样做得很好吗?大多数传统标准JPEG,MPEGx都不完全使用它。
$ \ endgroup $
– Dipan Mehta
2012年3月15日在7:58

#4 楼

还要补充一点,可以将任何m变换(由m序列生成的Toeplitz矩阵)分解为
P1 * WHT * P2

其中WHT是Walsh Hadamard变换,P1和P2是置换(参考:http://dl.acm.org/citation.cfm?id=114749)。

m-transform用于许多事情:
(1)系统受噪声困扰时的系统识别
(2)通过(1)的虚数进行识别对于受噪声困扰的系统中的相位滞后

对于(1),当刺激为m序列时,m变换可恢复系统内核,这对于神经生理学很有用(例如http://jn.physiology.org/content/99/1/367.full等),因为它是宽带信号的高功率。

对于(2),黄金代码由m序列构成(http://en.wikipedia.org/wiki/Gold_code)。

#5 楼

我很高兴看到Walsh-Paley-Hadamard转换(或有时称为Waleymard)转换的复兴,请参阅如何在图像的特征提取中使用Hadamard转换?

它们是Rademacher功能。它们形成正交变换,可以省去功率归一化,而只需加和减以及可能的二进制移位即可实现。向量系数由$ \ pm 1 $组成,该系数模拟正弦或余弦基数的二值化版本。沃尔什向量的顺序是按顺序(而不是频率)计算符号变化的次数。他们喜欢类似的蝶形算法,可以更快地实现。

长度为$ 2 ^ n $的沃尔什序列也可以解释为Haar小波包的实例。

如此,它们可以用于使用余弦/正弦或小波基的任何应用程序,并且实现成本非常低廉。在整数数据上,它们可以保持整数,并允许真正无损的转换和压缩(类似于整数DCT或二进制小波或binlet)。因此,可以在二进制代码中使用它们。

由于它们的块状性质,通常认为它们的性能比自然信号和图像上的其他谐波变换要差。但是,某些变体仍在使用,例如可逆颜色转换(RCT)或低复杂度视频编码转换(H.264 / AVC中的低复杂度转换和量化)。

一些文献:


Agaian,SS,Hadamard矩阵及其应用,1985
Beauchamp,KG,Walsh函数及其应用,1975
Harmut,HF,正交信息传输功能,1970年

用于Hadamard变换处理的实时视频压缩算法(NASA,196)

一种实时自适应Hadamard变换视频压缩器(NASA,196)


#6 楼

一些链接:
网页

概述

用于高斯分布

报告

评论


$ \ begingroup $
最好解释一下每个链接为什么很好。即使是链接到文档的完整标题也会更好。
$ \ endgroup $
– Peter K.♦
18年7月17日在12:28

$ \ begingroup $
我尝试过,但论坛软件运行不正常,因此您可以获得摘要版本。如果要以Wiki-警察样式删除所有内容,则一定要这样做。
$ \ endgroup $
– Sean O'Connor
18年7月18日在14:49

$ \ begingroup $
在这种情况下,我认为这并不是太多的“维基政策”,而是试图在此板上维护问答格式的标准。它的目标不是充当论坛。因此,关于您贡献的反馈不是删除它,而是关于将其加入,但还要确保它符合标准。这在整个堆栈交换网络中很常见。我认为值得编辑该帖子。
$ \ endgroup $
– A_A
18年7月19日在13:04