卷积的理解

卷积:

其实就是---通过两个函数f和g生成第三个函数的一种数学算子,表征函数f与经过翻转和平移的g的重叠部分的面积。如果将参加卷积的一个函数看作区间指示函数,卷积还可以被看作是“移动平均”的推广。

图示两个方形脉冲波的卷积。其中函数"g"首先对τ=0反射,接着平移"t",成为g(t-τ)。那么重叠部份的面积就相当于"t"处的卷积,其中横坐标代表待积变量τ以及新函数f*g的自变量"t"。

从图像可以看出,两个函数卷积的结果为,方形重叠区域面积度量。

图示方形脉冲波和指数衰退的脉冲波的卷积(后者可能出现于RC电路中),同样地重叠部份面积就相当于"t"处的卷积。注意到因为"g"是对称的,所以在这两张图中,反射并不会改变它的形状。

简单介绍

卷积是分析数学中一种重要的运算。设:f(x),g(x)是R上的两个可积函数,作积分:

可以证明,关于几乎所有的

上述积分是存在的。这样,随着x的不同取值,这个积分就定义了一个新函数h(x),称为函数

f与g的卷积,记为

我们可以轻易验证:

并且

仍为可积函数。

卷积与傅里叶变换有着密切的关系。例如两函数的傅里叶变换的乘积等于它们卷积后的傅里叶变换,利用此一性质,能简化傅里叶分析中的许多问题。

由卷积得到的函数f*g一般要比f和g都光滑。特别当g为具有紧支集的光滑函数,f为局部可积时,它们的卷积f*g也是光滑函数。利用这一性质,对于任意的可积函数f,都可以简单地构造出一列逼近于f的光滑函数列fs,这种方法称为函数的光滑化或正则化。

卷积的概念还可以推广到数列、测度以及广义函数上去。

定义

函数fg的卷积记作

它是其中一个函数翻转并平移后与另一个函数的乘积的积分,是一个对平移量的函数。

积分区间取决于fg定义域

对于定义在离散域的函数,卷积定义为

卷积:

卷积是一个简单的数学操作,是很多普通图像处理操作的基本算子之一。卷积提供了两个数组相乘的方式,两个数组拥有不同的大小,但是具有相同的维数,生成一个用于相同维数的新数组。可以用于图像处理执行操作,输入一组特定的像素值线性组合为另一组输出像素值。

在图像处理方面,一般输入的是灰度图像的数组。第二个数组通常很小,仅有二维(也许仅有一个单像素值),而被称为内核。图1显示一个图像例子和内核,用于说明卷积。

Figure 1An example small image (left) and kernel (right) to illustrate convolution. The labels within each grid square are used to identify each square.

Convolution  参考网址:http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/HIPR2/convolve.htm

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 196,165评论 5 462
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 82,503评论 2 373
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 143,295评论 0 325
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,589评论 1 267
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,439评论 5 358
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,342评论 1 273
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,749评论 3 387
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,397评论 0 255
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,700评论 1 295
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,740评论 2 313
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,523评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,364评论 3 314
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,755评论 3 300
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,024评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,297评论 1 251
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,721评论 2 342
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,918评论 2 336

推荐阅读更多精彩内容