我在Matlab中制作了Mobius转换的gif文件,并且一些奇怪的图案开始出现。我不确定是否需要对文件类型/算法有更深入的了解才能理解这种现象,但是我认为可能存在纯粹的数学解释。通过将复杂平面像棋盘一样着色,然后通过获取复杂共轭的倒数来反转图像来获得图像。这是给定缩放$ k $的图像的数学伪代码:

\开始{align}
&\ mbox {checkerboard}:\ mathbb C \ to \ {\ mbox {黑色},\ mbox {白色} \} \\
&\ mbox {checkerboard}(z):= \开始{cases}
\ mbox {black}和\ mbox {if} \ lfloor \ Im(z)\ rfloor + \ lfloor \ Re(z)\ rfloor \ equiv 0 \ mod 2 \\
\ mbox {white}和\ mbox {if} \ lfloor \ Im(z)\ rfloor + \ lfloor \ Re(z)\ rfloor \ equiv 1 \ mod 2
\ end {cases} \\
&\ mbox {image} = \ {z \ in \ mathbb C:| \ Re(z)| ,| \ Im(z)| \ leq 1 \} \\
&\ mbox {color}:\ mbox {image} \ to \ {\ mbox {black},\ mbox {white} \} \\\
&\ mbox {color}(z):= \ mbox {checkerboard}(k / \ overline {z})
\ end {align}

这是$ k = 1 $,$ k = 50 $和$ k = 200 $的图片。每张图片的分辨率为$ 1000 \乘以1000 $。我没有信号处理方面的背景知识,但我会急于学习!







编辑:


更具体地说,为什么莫尔图案在某些点与图片的分辨率“同步”?
可以预测莫尔纹吗?


评论

您所看到的是别名。您试图以比监视器允许的频率分量更高的频率来描绘图像,因此会出现别名。 zh.wikipedia.org/wiki/Moiré_pattern

MBaz,我正在寻找一种数学解释,以解释为什么混叠模式看起来像它一样!

是的,可以预测摩尔纹。您熟悉傅里叶变换吗?

在这种情况下不足以使用它!

现在必须上床睡觉,希望以下大致的数学解释对您有所帮助-基于这样的猜测:具有可数无限集基数的人可能或多或少地对相当抽象的视图感兴趣,而不对功能分析的解释感兴趣。 br />

#1 楼

您需要了解采样定理。简而言之,每个信号都有我们所谓的频谱¹,它是信号在时域(如果是时间信号)出现时的傅立叶变换,或空间域(如果是图片)的傅立叶变换。在双射的情况下,信号及其变换是等效的;实际上,人们通常可以将傅立叶变换解释为基础的变化,我们称其为“向频域的转换”,因为低坐标的傅立叶变换的值描述了缓慢变化的事物

通常,这样的频谱可以有一定的支持;支持是外部的最小间隔其中频谱为0。对于具有fini的信号是无限的(在时间或空间上扩展),则无法用该系统表示原始信号。

在这种情况下,您的图片具有一定的分辨率-最终,您可以评估函数的值在固定的非无限小间隔的离散点处。间隔的倒数就是(空间)采样率。

因此,您的图片无法表示原始信号-从数学上讲,底层函数到像素的映射真正等于原始函数是不可能,因为我们知道在这种情况下,您的评估在离散点(“采样”)可表示的总频率范围是采样率的一半,因此,信号频谱中超过一半的部分必定有问题采样率。

实际上,发生的事情是频谱被混淆了–频率为$ f_o \ ge \ frac {f_ \ text {sample}} {2} $的每个频谱分量都被“下移”了$ n \ cdot f_ \ text {sample},\,n \ in \ mathbb Z $,因此$ | f_o-nf_ \ text {sample} | <\ frac {f_ \ text {sample}} {2} $。实际上,这导致“结构”中不应该有(感觉)。

从我涂成绿色的图片中获取“大”结构:



当然,这里似乎有低频内容-但实际上,它只是$> \ frac {f_ \ text {sample}} 2频率下的高频内容$混叠为低频,因为它接近采样率的整数倍。

因此,是的,您可以通过比较2D信号的采样率来预测2D信号发生的伪像傅立叶变换为采样率提供的带宽。



¹这可能不同于线性代数中用来描述算符本征性质的频谱。

评论


$ \ begingroup $
Neato !!非常感谢您提供详细的答案。似乎每个绿色位的行为都有些不同,我想这取决于$ n $的值。我必须阅读整个傅立叶变换的东西!
$ \ endgroup $
– B H
17年3月15日在22:15