Слайд 2
Функции работы с изображениями
Imshow
Imwrite
imread
Слайд 3
Функции конвертации
Im2bw
Im2double
Rgb2gray
Uint8
uint16
Слайд 4
Функции работы с матрицами
Max
Min
Sum
Zeros
Ones
.* и *
./ и /
Слайд 7
Вывод сферического волновоо фронта
Задача: вывести на экран картинку
сферического (кругового в 2D случае) волнового фронта
Слайд 8
Перестановки
Задача: реализовать функцию, принимающую на вход произвольный набор
элементов, результатом работы которой является список всех возможных перестановок
этих элементов.
input: a b c output: a b c; a c b;
b a c; b c a; c a b; c b a.
Слайд 9
Дискретное преобразование Фурье
Дискретное преобразование Фурье
N –
число элементов последовательности (размер массива)
k – k-ый элемент нового
массива
j – мнимая единица (в матлабе переменная i)
Слайд 10
Дискретное преобразование Фурье
Обратное дискретное преобразование Фурье
Поворачивающий множитель
Слайд 11
Свойства поворачивающего множителя
k – степень, а не индекс.
Если равен 1, то не записываем
ДПФ через поворачивающий
множитель
Слайд 12
Свойства поворачивающего множителя
Некоторое комплексное число в показательной форме
reiϕ
r – модуль к.ч. (длина вектора)
ϕ – аргумент (угол
поворота)
Слайд 13
Свойства поворачивающего множителя
wkN , модуль равен 1, а
фаза – 2π/N
При умножении к.ч. В показательной форме
модули перемножаются, а аргументы складываются.
Тогда, перемножение исходного числа на поворачивающий множитель изменит только угол поворота
Т.о. геометрический смысл преобразования Фурье состоит в том, чтобы представить N комплексных чисел-векторов из набора {x}, каждое в виде суммы векторов из набора {X}, повернутых на углы, кратные 2π/N
Слайд 14
Теорема 0
Теорема:
Если комплексное число представлено в виде e j2πN, где N -
целое, то это число e j2πN = 1.
Доказательство:
По формуле Эйлера, и ввиду
периодичности синуса и косинуса: e j2πN = cos(2πN) + j sin(2πN) = cos 0 + j sin 0 = 1 + j0 = 1
Слайд 15
Теорема 1
Теорема:
Величина периодична по k и по n с периодом N. То есть,
для любых целых l и m выполняется равенство:
Слайд 16
Теорема 1
Доказательство:
Величина -h = -(nl+mk+mlN) - целая, так как все
множители целые, и все слагаемые целые. Значит, мы можем
применить Теорему 0
Слайд 17
Теорема 2
Теорема:
Для величины справедлива формула:
Доказательство:
Слайд 18
Быстрое преобразование Фурье
Идея:
Необходимо разделить сумму в формуле ДПФ
из N слагаемых на две суммы по N/2 слагаемых, и вычислить их по
отдельности. Для вычисления каждой из подсумм, надо их тоже разделить на две и т.д.
Необходимо повторно использовать уже вычисленные слагаемые.
Слайд 19
Быстрое преобразование Фурье
Применяют:
«Прореживание по времени», когда в первую
сумму попадают слагаемые с четными номерами, а во вторую
- с нечетными
ИЛИ
«Прореживание по частоте», когда в первую сумму попадают первые N/2 слагаемых, а во вторую - остальные.
В силу специфики алгоритма приходится применять только N, являющиеся степенями 2.
Слайд 20
Теорема 3
Определим еще две последовательности: {x[even]} и {x[odd]} через последовательность {x} следующим образом:
x[even]n =x2n,
x[odd]n =x2n+1, (*)
n =
0, 1,..., N/2-1,
Пусть к этим последовательностям применены ДПФ и
получены результаты в виде двух новых последовательностей {X[even]} и {X[odd]} по N/2элементов в каждой.
Утверждается, что элементы последовательности {X} можно выразить через элементы последовательностей {X[even]} и {X[odd]} по формуле:
(**)