📄 work4_1.cpp
字号:
/*
filename:work4_1.cpp
作者: 奉华成
日期: 2004.5.7
用途:基于Mallat的二维Haar小波分解与重构算法的C语言实现
最大分解级数:5级
*/
#include<iostream.h>
#include<iomanip.h>
//float data[32][32]; //手工录入时启用此声名
//用作试验的随意数据,在手工录入时注释掉下面的声名和初始化，并启用数据录入函数调用
float data[8][8]={{1,2,3,4,5,6,7,8},{4.22,5.33,3.44,8.66,12,54,6,7},{6,7,1,2,3,2,1,7},{5,2,4,3,5,9,6,3},
{3,2,5,23,5,6,75,3},{2,7,43,54,7,2,6,78},{3.5,4.125,2.625,4,237,6,94,43},{3,6,43,7,84,34,34,33}};
//////////////////////////////////////////////////////////////////
//二维数组的录入函数，手工录入时启用该函数的调用
void Data_Input(int N)
{
cout<<"请输入"<<N<<" X "<<N<<"个象素的值\n";
for(int i=0;i<N;i++)
{
for(int j=0;j<N;j++)
{
cout<<"data["<<i<<"]["<<j<<"]=";
cin>>data[i][j];
}
}
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////
//Mallat 分解函数
void Mallat_De(int Dim)
{
//分解滤波器系数
float LO_D[]={0.70710678118655,0.70710678118655};
float HI_D[]={-0.70710678118655,0.70710678118655};
float a[32][32],d[32][32];
float a1[32][32],d1[32][32];
float *Atmp=0;
float tmp[34],tmp2[34];
float L[34][34],H[34][34];
float sum=0;
for(int i=0;i<32;i++){tmp[i]=0;tmp2[i]=0;} //暂存区初始化
//进行行变换，求取第一级变换结果L和H
for (i=0;i<Dim;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ tmp[j]=data[i][j];} //操作数暂存
//行变换，求取L
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*LO_D[0]+tmp[Dim-j-1]*LO_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++)
{
a[i][j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样)
}
//行变换，求取H
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*HI_D[0]+tmp[Dim-j-1]*HI_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++)
{
d[i][j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样)
}
}
//将a[][],d[][]结果转置为a1[][],d1[][]。
for(i=0;i<Dim;i++)
{
for(int j=0;j<Dim/2;j++)
{
a1[j][i]=a[i][j];
d1[j][i]=d[i][j];
}
}
//进行列变换，求得LL
for (i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ tmp[j]=a1[i][j];} //操作数暂存
//列变换，求取LL
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*LO_D[0]+tmp[Dim-j-1]*LO_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim/2;j++)
{
data[i][j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样),保存分解结果
}
}
//进行列变换，求得HL
for (i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ tmp[j]=a1[i][j];} //操作数暂存
//列变换，求取LL
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*HI_D[0]+tmp[Dim-j-1]*HI_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim/2;j++)
{
data[i][Dim/2+j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样),保存分解结果
}
}
//进行列变换，求得LH
for (i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ tmp[j]=d1[i][j];} //操作数暂存
//列变换，求取LL
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*LO_D[0]+tmp[Dim-j-1]*LO_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim/2;j++)
{
data[Dim/2+i][j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样),保存分解结果
}
}
//进行列变换，求得HH
for (i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ tmp[j]=d1[i][j];} //操作数暂存
//列变换，求取LL
for(j=0;j<Dim+1;j++)
{
sum=tmp[Dim-j]*HI_D[0]+tmp[Dim-j-1]*HI_D[1]; //卷积
tmp2[Dim-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim/2;j++)
{
data[Dim/2+i][Dim/2+j]=tmp2[2*j+1]; //抽取(下抽样),保存分解结果
}
}
}//end Mallat_De
////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Mallat 重构函数
void Mallat_Re(int Dim)
{
//重构滤波器系数
float LO_R[]={0.70710678118655,0.70710678118655};
float HI_R[]={0.70710678118655,-0.70710678118655};
float tmp[34];
float sum=0;
float aa[34],ad[34],da[34],dd[34];
float a[32][32],d[32][32];
float a0[32][32],d0[32][32];
//由LL,HL重构L
for (int i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){aa[j]=0;} //清空暂存区
for(j=0;j<Dim/2;j++){aa[2*j]=data[i][j];} //LL插值(上抽样)
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=aa[Dim-1-j]*LO_R[0];}
else{sum=aa[Dim-1-j]*LO_R[0]+aa[Dim-2-j]*LO_R[1]; } //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++) {aa[j]=tmp[j];} //保存恢复结果
//---
for(j=0;j<Dim;j++){da[j]=0;} //清空暂存区
for(j=0;j<Dim/2;j++){da[2*j]=data[i][Dim/2+j];} //HL插值(上抽样)
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=da[Dim-1-j]*HI_R[0];}
else{sum=da[Dim-1-j]*HI_R[0]+da[Dim-j-2]*HI_R[1];} //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++) {da[j]=tmp[j];} //保存恢复结果
// 合成第一级低频系数,并转置
for(j=0;j<Dim;j++)
{
a[j][i]=aa[j]+da[j];
}
}
//由LH,HH重构H
for (i=0;i<Dim/2;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++){ad[j]=0;} //清空暂存区
for(j=0;j<Dim/2;j++){ad[2*j]=data[Dim/2+i][j];} //LL插值(上抽样)
float sum=0;
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=ad[Dim-1-j]*LO_R[0];}
else{sum=ad[Dim-1-j]*LO_R[0]+ad[Dim-2-j]*LO_R[1]; } //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++) {ad[j]=tmp[j];} //保存恢复结果
//---
for(j=0;j<Dim;j++){dd[j]=0;} //清空暂存区
for(j=0;j<Dim/2;j++){dd[2*j]=data[Dim/2+i][Dim/2+j];} //HL插值(上抽样)
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=dd[Dim-1-j]*HI_R[0];}
else{sum=dd[Dim-1-j]*HI_R[0]+dd[Dim-j-2]*HI_R[1];} //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++) {dd[j]=tmp[j];} //保存恢复结果
// 合成第一级高频系数,并转置
for(j=0;j<Dim;j++)
{
d[j][i]=ad[j]+dd[j];
}
}
//合成最后信号
for (i=0;i<Dim;i++)
{
for (int j=0;j<Dim;j++)
{
a0[i][j]=0; //暂存区初始化
d0[i][j]=0;
}
for(j=0;j<Dim/2;j++)
{
a0[i][2*j]=a[i][j]; //L插值(上抽样)
d0[i][2*j]=d[i][j];
}
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=a0[i][Dim-1-j]*LO_R[0];}
else {sum=a0[i][Dim-1-j]*LO_R[0]+a0[i][Dim-2-j]*LO_R[1]; } //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++){a0[i][j]=tmp[j];}
for(j=0;j<Dim;j++)
{
if (Dim-2-j<0){sum=d0[i][Dim-1-j]*HI_R[0];}
else {sum=d0[i][Dim-1-j]*HI_R[0]+d0[i][Dim-2-j]*HI_R[1]; } //卷积
tmp[Dim-1-j]=sum;
}
for(j=0;j<Dim;j++){d0[i][j]=tmp[j];}
for(j=0;j<Dim;j++)
{
data[i][j]=a0[i][j]+d0[i][j]; //重构的最终结果
}
}
}//end Mallat_Re
////////////////////////////////////////////////////////////////////
//主函数
void main(void)
{
int Level=3; //分解级数,注意与试验数据相匹配。手工录入时可不予考虑
int Dim; //二维矩阵宽度
int n;
char ch;
Dim=1<<Level; //手工录入数据时注释掉此语句
/*//手工录入数据时，请去掉这一段注释
cout<<"请输入分解的级数(不大于5 的整数)";
cout<<"(矩阵的长度将等于2 的N 次方)"<<endl;
cout<<"N=";
cin>>Level;
Dim=1<<Level;
Data_Input(Dim); //输入原始数据,手工录入时启用此函数
// */
//在屏幕上显示原始数据
cout<<"原始数据"<<endl;
for(int i=0;i<Dim;i++)
{
for(int j=0;j<Dim;j++)
{
cout<<setw(7)<<data[i][j]<<" ";
}
cout<<endl;
}
for (i=Level;i>0;i--)
{
Dim=1<<i;
Mallat_De(Dim); //逐次调用Mallat分解算法函数，逐级进行分解
}
//在屏幕上显示分解结果
Dim=1<<Level;
cout<<"分解结果"<<endl;
for (i=0;i<Dim;i++)
{
for (int j=0;j<Dim;j++)
{
cout<< setw(7) <<data[i][j]<<" ";
}
cout<<endl;
}
for (i=1;i<=Level;i++)
{
Dim=1<<i;
Mallat_Re(Dim); //逐次调用Mallat重构算法函数，逐级进行重构
}
//在屏幕上显示重构结果
Dim=1<<Level;
cout<<"重构结果"<<endl;
for (i=0;i<Dim;i++)
{
for (int j=0;j<Dim;j++)
{
cout<< setw(7) <<data[i][j]<<" ";
}
cout<<endl;
}
cout<<"显示完毕，请输入一个字符键，并回车退出!"<<endl;
cin>>ch; //等待键盘输入,以让屏幕显示结果，便于观察屏幕输出
}//end main()
⌨️ 快捷键说明
复制代码
Ctrl + C
搜索代码
Ctrl + F
全屏模式
F11
切换主题
Ctrl + Shift + D
显示快捷键
?
增大字号
Ctrl + =
减小字号
Ctrl + -