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专利号: 2020107119962
申请人: 西安交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,通过对伪极坐标傅里叶变换PPFT,得到带宽任意调整的多分辨率一维非均匀滤波器组;

步骤2,对伪极坐标栅格进行调制之后,将满足条件的一维非均匀滤波器组沿纵轴方向应用于调制后的伪极栅格,反变换后得到的四方框形二维滤波器;

步骤3,对目标图像进行多分辨率分解,得到时域图记为x(t),频域图记为X(ω);

步骤4,对x(t)做伪极坐标傅里叶变换,得到图像XPPFT(ω1,ω2);

步骤5,在步骤4所述图像上寻找重要频域点的坐标;

步骤6,对得到的重要频域点的坐标,进行按行求和,然后对曲线进行平滑,通过将二维图像转换到一维来简化划分;

步骤7,对得到的曲线进行变化点检测,使用线性时序变化点检测算法进行线性拟合,使用带有分段惩罚函数的动态规划方法来确定变化点的个数,根据曲线的统计特性进行划分,得到初步的多分辨率划分方式;

步骤8,将步骤7得到的变化点与步骤5得到的重要点坐标相结合;假设步骤5得到的某个变化点所在直线为ω2=k,根据一维滤波器的过渡带宽度,将 视为过渡带;若过渡带与重要坐标点相重合,将过渡带的中心朝着重要坐标点少的方向移动,直到不再重合;

步骤9,使用自适应划分出的滤波器组各通道的带宽占比来设计对应的一维滤波器组,然后使用一维滤波器组设计对应的二维自适应滤波器组。

2.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,步骤1中,伪极坐标栅格的调制:伪极坐标傅里叶变换是在伪极栅格中进行二维傅里叶变换的算法,伪极栅格由沿着射线方向等间隔分布的点构成,这些不同的射线沿着不同斜率方向等间隔分布;根据伪极坐标傅里叶变换的原理,伪极栅格被分为两个子集:基本垂直BV和基本水平BH,将其定义为:式(1)中,变量m表示斜率方向;l代表对应的坐标轴方向,对应于BV子集对应y轴方向,BH子集代表x轴方向;BV和BH两个部分能够单独以矩阵的形式表示,把这两个子集分别记为XBV(m,l)和XBH(m,l)。

3.根据权利要求2所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,调制伪极栅格的核心是合并XBV(m,l)与XBH(m,l):首先将XBV(m,l)沿m方向向左移动N/2;然后将XBH(m,l)以 为轴翻转180度;最后,将翻转后的XBH(m,l)向右移动N/2,这样,就得到了合并后的伪极坐标变换的栅格,表示如下:

4.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,步骤2中,将在调制过后的伪极栅格上构建二维任意分辨率滤波器组,将符合条件的一维非均匀滤波器组沿着ωy方向应用于调整后的PPFT,获得所期望的具有任意分辨率的多分辨率滤波器组;

假设hm(n)是符合条件的一维M通道分析非均匀滤波器组,δ(n1,n2)是二维冲激函数,Hm(k1)是hm(n)的离散傅里叶变换,定义运算 来实现这种方法,它是指转置后的一维滤波器和二维滤波器的每一列进行逐列的相乘,这里的相乘指的是每列对应元素之间的数乘;定义的这个运算符合乘法公式如下所示:其中m是指第m通道的一维滤波器,N是一维滤波器长度;

δ(n1,n2)的伪极傅里叶变换为 将一维M通道滤波器组hm(n)的离散傅里叶变换的转置Hm’(v2)沿着k2方向应用于 所得到的二维滤波器如下所示:HPPFT_m(v1,v2)具有关于v1轴对称的两条等宽的矩形频谱支撑域,HPPFT_m(v1,v2)在k2方向上具有和Hm’(v2)相同的幅度响应;

对HPPFT_m(v1,v2)进行伪极傅里叶反变换,将得到的对称于v1轴的两条条形子带从调整后的伪极傅里叶域转换到空域,从而得到满足要求的二维滤波器,这些二维滤波器在离散傅里叶域具有空心方框状的频谱支撑域。

5.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,一维非均匀滤波器组需要满足的条件是:①满足功率互补条件;②具有线性相位;③是具有双边带频谱的实系数滤波器组。

6.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,步骤3具体为:除去占比为1/8的低频信息后,得到占整个图像频域7/8的高频图像,其时域图记为x(t),其频域图记为X(ω),在此基础上进行自适应划分。

7.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,步骤4具体为:用XPPFT(ω1,ω2)这个图像包含高频信息的上半部分进行自适应划分,使用

8.根据权利要求1所述的一种用于多尺度几何分析的金字塔分解方法,其特征在于,步骤5具体为:在 中频域值最大的点为Max(XPPFT(ω1,ω2)),只要某一点的 则认为这个点为重要点;得到的

进行按行求和,得到 然后对曲线进行平滑,

通过将二维图像转换到一维来简化划分。

9.一种用于多尺度几何分析的金字塔分解系统,其特征在于,包括:

一维非均匀滤波器组获取模块,用于通过对伪极坐标傅里叶变换,得到带宽任意调整的多分辨率一维非均匀滤波器组;

四方框形二维滤波器获取模块,用于对伪极坐标栅格进行调制之后,将满足条件的一维非均匀滤波器组沿纵轴方向应用于调制后的伪极栅格,反变换后得到的四方框形二维滤波器;

目标图像多分辨率分解模块,用于对x(t)做伪极坐标傅里叶变换,得到图像XPPFT(ω1,ω2);在图像上寻找重要频域点的坐标;对得到的重要频域点的坐标,进行按行求和,然后对曲线进行平滑,通过将二维图像转换到一维来简化划分;对得到的曲线进行变化点检测,使用线性时序变化点检测算法进行线性拟合,使用带有分段惩罚函数的动态规划方法来确定变化点的个数,根据曲线的统计特性进行划分,得到初步的多分辨率划分方式;

二维自适应滤波器组获取模块,用于使用自适应划分出的滤波器组各通道的带宽占比来设计对应的一维滤波器组,然后使用一维滤波器组设计对应的二维自适应滤波器组。