MIT线性代数笔记-第三十一讲

Change of Basis

信号压缩和图像压缩的本质是基变换

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x为初始基的系数,c为新基的系数,通过 x=Wc x = W c 求出转换后的c

Compression of Images

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一张图片有 512512 512 ∗ 512 个像素,每个像素的取值范围为 0<=xi<255 0 <= x i < 255 ,用一个长为 5122 512 2 的向量来表示,x的形式为:
xxx... [ x x x . . . ]
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显然用的是标准基,效果比较差。看一组好一些的基
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再看看傅里叶基
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基本步骤:
1.输入信号x
2.无损。选取基,用坐标表示
3.有损压缩(基变换,改变坐标)

我的理解是,如果用标准基,假设需要表示一个 81 8 ∗ 1 ,元素值为8的列向量,那么需要8个8,而换一种基可能只需要1个8就能表示(其实就是通过转换基,减少系数)

一种常用的压缩图像的方式为JPEG(联合图像专家组)

傅里叶基的竞争对手,小波基
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有损压缩步骤(以小波基为例)
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可以看出来,实际上就是求出c1,c2,c3这些系数的值.怎么求? Ax=b A x = b !
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于是问题变成了
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我们观察一下小波基
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显然,它是正交的,那么我们对其正规化,一个标准正交的矩阵的逆是什么?它的转置!因此很容易就可以求出c

总结一下良好的基的性质:
1.计算要快
2.压缩性要好(就是丢掉一些系数也不会带来太大的影响)

Transformation<->Matrix

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重要结论:
如果A和B属于同一个变换T,那么A和B是相似的

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上节课讲的内容,如果知道变换T作用于每个基向量的效果,我们就知道了整个变换T。变换矩阵的第一列即为作用于 v1 v 1 的向量,依次类推,即可构建出变换矩阵。

注意,如果 v1,v2...v8 v 1 , v 2 . . . v 8 为特征向量,那么A为对角阵,元素值即为特征值

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