基于高阶消失矩的二进小波滤波器的构造方法研究

文章以二进提升格式为基础,结合小波相关理论和消失矩条件,提出一种构造新的具有高消失矩二进小波滤波器的方法。该方法不仅可以构造二进小波滤波器还可以构造双正交小波滤波器。第一步:将4次B-样条二进小波滤波器作为初始小波滤波器;第二步:利用对构造定理中提升参数的调整,构造满足需求的具有对称性、紧支撑和高消失矩的提升小波滤波器。     

矩条件参数化3带对称正交小波

对具有消失矩性质的3带对称正交小波进行参数化,给出正交小波的几个重要性质,同时讨论滤波器系数长度、对称中心点、消失矩和离散矩之间的联系,通过放弃线性方程组中的几个消失矩条件来引入尺度函数的三阶离散矩作为参数。给出了构造3带正交对称小波滤波器的约束方程组的算法,计算得出一组含有1个参数的9长滤波器系数的准确表达式。本文给出的构造方法算法易于理解和推广,求解过程相对简单。     

基于二进提升格式构造具有高阶消失矩的二进小波滤波器

文章利用提升格式和对偶二进提升格式,分别构造出新的具有8阶高消失矩的提升二进小波滤波器和具有6阶高消失矩的对偶提升二进小波滤波器。第一步:对Mallat所构造的B-样条二进小波(r=1)进行拓展,通过大量的计算,反复实验,最后进行证明,可以得到构造新的B-样条二进小波的方法;第二步:运用上述构造二进小波的新方法,构造出新的B-样条二进小波(r=2)作为初始二进小波滤波器,再基于二进提升格式和对偶二进提升格式,分别进行三次提升,推导出具有有限长、线性相位、高阶消失矩的提升二进小波滤波器和对偶提升二进小波滤波器,而这些提升的二进小波滤波器并不能通过Sweldens提升格式进行计算获得,只能有本文所述的二进提升格式得到。     

高正则非张量积二维小波的Grobner基构造

为构造非张量积二维小波,在分析二维小波与滤波器组关系的基础上,研究了小波高正则性的务件,并将其转换成一个关于二维滤波器组系数的高阶多元多项式方程组．由于构成这种方程组的方程的未知数和项数都太多,求解它是一个非常困难的问题,因此采用二维小波滤波器组的阶因式分解表示,将待求的高阶多元多项式方程组分解为两个子方程组,应用计算代数中的Grobner基算法分别求解出两个子方程组的Grobner基,进而求解出2～3正则阶的小波滤波器组的全部参数,最终构造出了图像处理中所需要的正交对称的非张量积二维小波．     

7/5双正交小波的构造及图像编码应用

根据双正交小波精确重构条件,推导出了7/5双正交小波滤波器组的参数化表达式.该表达式参数可随意取值,因此能够任意构造具有不同特征的7/5线性相位小波滤波器.作为构造实例,构造了具有最佳编码增益的有理系数7/5小波滤波器.实验表明,它具有与CDF 9/7小波滤波器相似的图像压缩性能,而且其提升小波变换的计算效率可提高20%.     

二元半规范双小波框架滤波器的构造

多元双小波框架的构造由于其较大的自由度和计算的复杂性，一直是小波框架研究内容的难点问题之一。本文提出了一类具有规范滤波器的二元双小波框架的构造方案。具体地，对给定的一对低通滤波器组，利用混合酉扩展原理，首先建立可以生成半规范双小波框架的高通滤波器对的最小数目，然后根据滤波器和多相矩阵之间的关系，给出了构造双小波框架滤波器的具体方案。     

近似正交小波基的构造

本文通过Euclidean算法,利用小波的多相位矩阵提升分解的方法,以两组滤波器系数的平方和分别趋近于1为约束条件,构造一类紧支的、对称的、稳定的、近似正交的双正交小波滤波器,同时以这一类小波中的9/7小波为例发现这一类小波具有很好的图像压缩的性能.在JPEG2000压缩标准之下的仿真实验结果表明其压缩性能优于或相当于CDF9/7小波.     

基于任意小波的提升格式的设计

在Sweldens等人提出的提升格式（lifting scheme)基础上,利用小波消失距与其对应的滤波器在z=1处零点阶数的关系,提出了一种新颖的提升系数设计方法,它克服了过去的提升格式设计方法只能设计基于Lazy Wavelet的插值小波的缺陷,通过求解一组简单的线性方程组来设计基于任意双正交小波的提升系数,从而实现了根据具体要求动态地、迭代设计波的目的。为了便于算法的工程实现,本文根据最佳提升格式的惟一性,提出并论证了一种最佳提升系的迭代设计算法,此外,上述2种算法均可以用于市尺称和非对称的小波。     

基于二进提升方案的双正交小波滤波器设计

文章提出一种基于二进提升方案的双正交小波滤波器的新设计方法,它用于构造具有有限长度和消失矩的对称双正交样条小波滤波器.构造的滤波器结合阈值技术可用来滤除噪声污染图像中的Gauss白噪声.     

参数化的三带小波框架中的扩充矩阵的构造

采用矩阵扩充的方法来解决参数化方法构造小波框架过程中系数矩阵是非方阵的问题。给出了三带小波紧框架的基本定义,并在酉扩张原理（UEP）的方法下对系数矩阵进行扩充,使其成为一个方阵,以数学的方法求得增列表达式,并在此基础上通过后续的对称变换,分解算法及参数化方法,最终构造出参数化的带有对称性质或反对称性质的三带小波框架。     

7/5小波滤波器簇及其图像压缩性能研究

构造了包括BT7/5滤波器(Brislawn-Treiber)在内的7/5小波滤波器簇,依据欧几里得算法给出了7/5小波基提升格式的构造过程和提升实现算法.根据7/5小波基优化条件的要求,证明了7/5小波基的、提升系数α为0.08时的图像压缩性能最佳,该小波基为JPEG2000标准第二部分推荐使用的BT7/5小波滤波器组.BT7/5小波的系数为有理数,与无理系数的CDF9/7小波滤波器相比,具有计算复杂度低和便于VLSI硬件实现等优点.实验结果表明,若压缩比在100∶1以内,采用BT7/5小波滤波器的重构图像峰值信噪比只比CDF9/7低0.1dB,而比LT5/3(LeGall-Tabatabai)高1.2dB.因此,在JPEG2000图像压缩系统中,BT7/5是LT5/3和CDF9/7的理想替代者.     

ⅡR实值正交对称小波滤波器的设计

本文提出了一种基于复系数全通滤波器的具有较高消失矩的ⅡR实值正交对称小波基的设计方法。由小波的对称性和正交性条件给出了复系数全通滤波器的传递函数的表达式,然后根据实系数二通道仿酉滤波器组获得了实值正交小波基,由于是从全通滤波器出发的,所以文章构造的小波滤波器是ⅡR实值正交对称小波基。     

基于提升小波变换的医学图像压缩算法

详细分析小波提升框架算法(L ifting Schem e)的原理和实现步骤,比较了M allat算法和L ifting Schem e算法在运行速度上的差异.推导出JPEG 2000静态图像压缩标准所采用的Le Gall 5/3小波滤波器的提升格式,对Le Gall 5/3小波和CDF 9/7小波滤波器的提升格式应用于医学图像压缩编码进行了分析.本文给出的小波提升算法对JPEG2000静态图象压缩标准在医学影像存储与传输系统中的应用具有参考价值.     

二元向量值双正交小波滤波器的构造与性质

研究二元向量值双正交小波滤波器的构造问题.当其中一个向量值尺度函数的两尺度矩阵序列的多相分解为矩阵多项式时,运用提升思想与矩阵的多相分解法,给出相应的二元向量值双正交小波滤波器的构造公式.讨论二元向量值小波包的性质,得到二元向量值小波包的双正交公式与向量值小波包基.     

双正交小波的分式滤波器

给出双正交小波的分式滤波器的概念，并给出了利用分式滤波器构造双正交小波的算法. B-样条小波滤波器及对偶滤波器的构造作为双正交小波算法的特例，最后也给出相应的算例.     

高性能、有理系数9/7双正交小波滤波器组的设计

提出了一种构造9／7双正交小波的新方法．在给定用一个参数表达的9／7合成滤波器的前提下，把双正交小波的精确重构条件表示为一个丢番图方程并求解，得到其分解滤波器，从而得到了9／7双正交小波滤波器组的参数表达式．通过设定该表达式参数为任意不同的实数，可以随意构造具有不同特征的9／7线性相位滤波器．以示例的形式构造了2种高性能的滤波器，一种具有最佳编码增益，另一种系数为二进制分数．理论分析和实验表明：前者具有与CDF9／7滤波器相同的压缩性能和较低的计算复杂度；后者仅采用移位一加就可实现离散小波变换，非常有利于超大规模集成电路的高效实现．     

基于提升方法的小波构造及早期故障特征提取

针对机械信号早期故障特征的提取问题，提出了一种根据故障特征波形的特点来构造相应小波的方法．该方法以提升方法为基础，通过对初始双正交滤波器组进行提升和对偶提升，来获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而构造出具有理想特性的新小波．提取提升后小波分解的高频细节信号在每个信号工作周期中的模极大值，来确定信号发生微弱突变的时刻和位置．工程振动信号分析表明，同其他类型的小波相比，用提升方法构造的小波能更好地匹配机械信号故障特征波形，因此较理想地提取出了某炼油厂重催机组转子不平衡、轴系不对中和轻微碰摩的故障特征．     

双正交矩阵值小波的设计

研究了矩阵值多分辨分析和双正交矩阵值小波。仿照传统的单小波存在性的证明方法,证明了双正交矩阵值尺度函数存在性的充要条件。给出了构造双正交矩阵值小波滤波器的公式,利用这个公式,双正交矩阵值小波可以像双正交单小波一样,小波所对应的高通滤波器可以通过尺度函数所对应的低通滤波器来表达,基于双正交二尺度矩阵滤波器的因式分解公式,提出了构造双正交矩阵值小波的两种设计,并给出实例来说明本文所提出的算法的可行性。     

伴随伸缩矩阵的二维周期小波框架的构造

为了解决二维信号中存储与传输问题,研究了周期小波框架的构造方法.根据酉扩张方案构造出二维小波紧框架,进而得到短支撑二维周期紧小波框架.根据混合扩张方案,从紧支撑的尺度函数对应的滤波器出发,构造出一双对偶小波框架,对它们进行周期化,得到一双短支撑的对偶周期小波框架.     

高阶平衡多小波的Groebner基构造

为构造出图像处理中无需预滤波的平衡多小波,研究高阶平衡多小波的平衡性,并结合其对称性和正交性,构成一组以平衡多小波的滤波器系数为未知数的高阶多元多项式非线性方程组. 利用计算代数中的Groebner基算法,获得了1～3阶平衡多小波滤波器组的全部系数,并绘制了它们的波形图. 从波形图可见,多小波的平衡阶数越高,其波形越光滑,但计算难度显著加大.