离散沃尔什-哈达玛变换的优缺点

优点:

沃尔什变换与傅里叶变换相比,由于它只存在实数的加、减法运算而没有复数的乘法运算,使得计算速度快、存储空间少,有利于硬件实现,对实时处理和大量数据操作具有特殊吸引力。在通信系统中由于它的正交性和具有取值和算法简单等优点,便于构成正交的多路复用系统。

沃尔什变换(沃尔什变换详细过程)

由于按哈达玛编号的沃尔什变换(WHT)其变换矩阵具有简单的递推关系,且正、反变换矩阵完全相同,所以获得广泛应用。如通信领域中的多路数字通信系统、语音加密、视频编码系统、雷达系统、图像通信系统;在信号处理领域中的信号分析与综合、功率谱分析、模式识别、图像处理。特别是在图像传输、存储系统中,用于图像压缩非常有效。

缺点:

沃尔什变换虽有上述许多优点,但与建立在正、余弦函数基础上的傅里叶变换相比,在理论上和实践上还有许多问题需要研究和进一步解决。如相关与卷积的运算,以及如何从经济上和技术上解决以矩形波为基础的设备,来取代现有以正弦波为基础的大量设备等问题。

变换编码的核心

变换是变换编码的核心。理论上最理想的变换应使信号在变换域中的样本相互统计独立。实际上一般不可能找到能产生统计独立样本的可逆变换,人们只能退而要求信号在变换域中的样本相互线性无关。满足这一要求的变换称为最佳变换。“卡一洛变换”是符合这一要求的一种线性正交变换,并将其性能作为一种标准,用以比较其它变换的性能。卡一洛变换中的基函数是由信号的相关函数决定的。对平稳过程,当变换的区间T趋于无穷时,它趋于复指数函数。

变换编码中实用的变换,不但希望能有最佳变换的性能,而且要有快速的算法。而卡一洛变换不存在快速算法,所以在实际的变换编码中不得不大量使用各种性能上接近最佳变换、同时又有快速算法的正交变换。正交变换可分为非正弦类和正弦类。非正弦类变换以沃尔什变换、哈尔变换、斜变换等为代表,其优点是实现时计算量小,但它们的基矢量很少能反映物理信号的机理和结构本质,变换的效果不甚理想。而正弦类变换以离散傅里叶变换、离散正弦变换、离散余弦变换等为代表,其最大优点是具有趋于最佳变换的渐近性质。例如,离散正弦变换和离散余弦变换已被证明是在一阶马氏过程下卡一洛变换的几种特例。由于这一原因,正弦类变换已日益受到人们的重视。

沃尔什变换(沃尔什变换详细过程)

变换编码虽然实现时比较复杂,但在分组编码中还是比较简单的,所以在语音和图像信号的压缩中都有应用。国际上已经提出的静止图像压缩和活动图像压缩的标准中都使用了离散余弦变换编码技术。

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