2022年度秋学期 画像情報処理
浅野 晃
関西大学総合情報学部
行列の直交変換と基底画像
第8回
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
JPEG方式による画像圧縮
2
画像を波の重ね合わせで表わし,一部を省略して,データ量を減らす
ひとつのセルを,
これらの波の重ね合わせで表す
8×8ピクセルずつの
セルに分解
細かい部分は,どの画像でも大してかわら
ないから,省略しても気づかない
省略すると,データ量が減る
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
Karhunen-Loève変換(KL変換)
3
画像を主成分に変換してから伝送する
p画素の画像
1
p
第1~第p / 2
主成分だけを
伝達する
主成分に
変換
もとの画
素に戻す
p画素の画像
(情報の損失が最小)
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
Karhunen-Loève変換(KL変換)
3
画像を主成分に変換してから伝送する
p画素の画像
1
p
第1~第p / 2
主成分だけを
伝達する
主成分に
変換
もとの画
素に戻す
p画素の画像
(情報の損失が最小)
データ量が半分でも
情報の損失は最小
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
KL変換の大問題
4
主成分を求めるには,分散共分散行列が必要
分散共分散行列を求めるには,
「いまから取り扱うすべての画像」が
事前にわかっていないといけない
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
KL変換の大問題
4
主成分を求めるには,分散共分散行列が必要
分散共分散行列を求めるには,
「いまから取り扱うすべての画像」が
事前にわかっていないといけない
そんなことは不可能😵😵
(一応)
5
5
じゃあ,主成分を求めるのはあきらめて,
どういう直交変換をするか「直観的」に🤔🤔
6
6
画像をベクトルにしてしまったら,
直観がはたらかない…
7
7
行列の直交変換💡💡
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
画像を行列であらわす
8
平面のものを素直に表せばいいだけのことですが,
前回はベクトルで考えていたので。
ベクトルから行列に書き換える(戻す)ことを考える
z = P
x
原画像を表すベクトル(m2要素)
直交変換を表す行列(m2×m2)
変換後の画像を
表すベクトル
(m2要素)
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
m要素 m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
m要素 m要素 m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
m×m行列
m要素 m要素 m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
ベクトルを行列に書き換える
9
x =









x1
.
.
.
xj
.
.
.
xm









X =

x1 · · · xj · · · xm

m2要素ベクトル
m要素
m要素
m要素
m×m行列
zも同じ
m要素 m要素 m要素
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
直交変換行列P′は?
10
P′ がこういう形になっているのなら
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
直交変換行列P′は?
10
P′ がこういう形になっているのなら
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













こういう形ってどういう形?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
rm1×
C
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
rm1×
C
rmm
×C
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
Rの各要素に
Cを貼付けたもの
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
rm1×
C
rmm
×C
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
Rの各要素に
Cを貼付けたもの
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
rm1×
C
rmm
×C
P
= R ⊗ C Kronecker積
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列のKronecker積
11
Rの各要素に
Cを貼付けたもの
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11×
C
r1m×
C
rm1×
C
rmm
×C
P
= R ⊗ C Kronecker積
こうなっているのなら
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の変換に書き換える
12
ベクトルxから
ベクトルzへの
行列P′による変換
z = P
x
Z = CXR 行列Xから
行列Zへの
行列CとR′による変換
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の変換に書き換える
12
ベクトルxから
ベクトルzへの
行列P′による変換
z = P
x
Z = CXR 行列Xから
行列Zへの
行列CとR′による変換
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の変換に書き換える
12
ベクトルxから
ベクトルzへの
行列P′による変換
z = P
x
Z = CXR 行列Xから
行列Zへの
行列CとR′による変換
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の変換に書き換える
12
ベクトルxから
ベクトルzへの
行列P′による変換
z = P
x
Z = CXR 行列Xから
行列Zへの
行列CとR′による変換
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の変換に書き換える
12
ベクトルxから
ベクトルzへの
行列P′による変換
z = P
x
Z = CXR 行列Xから
行列Zへの
行列CとR′による変換
証明は…ひたすら計算💦💦(付録1)
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
P′ が直交行列であるためには
13
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1
直交行列…
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
P′ が直交行列であるためには
13
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1
直交行列…
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
P′ が直交行列であるためには
13
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1
直交行列…
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
P′ が直交行列であるためには
13
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



P
= R ⊗ C
異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1
直交行列…
なら
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
P′ が直交行列であるためには
13
C, Rそれぞれが直交行列なら,
P′は直交行列
P
=













r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm
.
.
.
...
.
.
.
rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m
.
.
.
...
.
.
. · · ·
.
.
.
...
.
.
.
rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm













C =



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm


 , R =



r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



P
= R ⊗ C
異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1
直交行列…
なら
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CはXの列に作用
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CはXの列に作用
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CはXの列に作用
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CはXの列に作用
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



RはXの行に作用
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
分離可能性
14
CはXの列に作用
縦方向と横方向の作用を分離できることを,
分離可能(separable)という
CXR
=



c11 · · · c1m
.
.
.
...
.
.
.
cm1 · · · cmm






x11 · · · x1m
.
.
.
...
.
.
.
xm1 · · · xmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm



RはXの行に作用
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の直交変換とユニタリー変換
15
縦横の作用を区別する必要はない場合,C=Rとする
Z = RXR
X = R
ZR
ただし RR′=I 行列Xの行列Rによる直交変換
要素が複素数の場合は,R′のかわりに R′*を用いる
行列Xの行列Rによるユニタリー変換
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
行列の直交変換とユニタリー変換
15
縦横の作用を区別する必要はない場合,C=Rとする
Z = RXR
X = R
ZR
ただし RR′=I 行列Xの行列Rによる直交変換
要素が複素数の場合は,R′のかわりに R′*を用いる
行列Xの行列Rによるユニタリー変換
*は複素共役( i を(–i)にかえる)
16
16
ちょっと余談ですが☕
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
縦横の作用を区別する必要はないのか?
17
画像処理としてはその仮定はおかしくないが,
現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
縦横の作用を区別する必要はないのか?
17
画像処理としてはその仮定はおかしくないが,
現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
縦横の作用を区別する必要はないのか?
17
画像処理としてはその仮定はおかしくないが,
現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
縦横の作用を区別する必要はないのか?
17
画像処理としてはその仮定はおかしくないが,
現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
上下反転のほうが違和感が大きい
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
縦横の作用を区別する必要はないのか?
17
画像処理としてはその仮定はおかしくないが,
現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
上下反転のほうが違和感が大きい
だから
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
18
鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。
鏡
実像 鏡像
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
18
鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。
鏡
実像 鏡像
北を見ているなら
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
18
鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。
鏡
実像 鏡像
北を見ているなら 南を見ている
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
19
実像 鏡像
「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
19
実像 鏡像
水平に回転
「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
19
実像 鏡像
水平に回転
💃💃 💃💃
「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
19
左右が反転
上下はそのまま
実像 鏡像
水平に回転
💃💃 💃💃
「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
19
左右が反転
上下はそのまま
実像
🐻🐻💭💭 正解はこれしかないでしょう?
鏡像
水平に回転
💃💃 💃💃
「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
物体
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
縦回転だって
可能
物体
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
縦回転だって
可能
🚀🚀
🚀🚀
物体
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
上下が反転
左右はそのまま
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
縦回転だって
可能
🚀🚀
🚀🚀
物体
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
上下が反転
左右はそのまま
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
縦回転だって
可能
🚀🚀
🚀🚀
物体
水平回転が正しいと思うのは
重力の都合でしかない
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか?
20
上下が反転
左右はそのまま
👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません
鏡像
縦回転だって
可能
🚀🚀
🚀🚀
物体
水平回転が正しいと思うのは
重力の都合でしかない
ここで参考動画を
21
21
基底画像🤔🤔
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
22
Z = RXR
どういうRを用いれば,
最適に画像データを圧縮できるか?
それは,依然わからない
しかし,画像をベクトルでなく行列で表したことで,
直交変換の効果がヴィジュアルにわかる
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
23
変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける
Z =






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+






0 z12 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+ · · · +






0 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · zmm






29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
23
変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける
を,上の各行列で行う。たとえば
Z =






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+






0 z12 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+ · · · +






0 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · zmm






X = R
ZR
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
23
変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける
を,上の各行列で行う。たとえば
Z =






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+






0 z12 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+ · · · +






0 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · zmm






X = R
ZR






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
23
変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける
を,上の各行列で行う。たとえば
Z =






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+






0 z12 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+ · · · +






0 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · zmm






X = R
ZR



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
23
変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける
を,上の各行列で行う。たとえば
Z =






z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+






0 z12 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0






+ · · · +






0 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · zmm






X = R
ZR



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



かけ算
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る かけ算
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る かけ算
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る かけ算
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る かけ算
この列が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る かけ算 かけ算
この列が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る この行が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



z11



r11
.
.
.
r1m


 (r11 · · · r1m)
r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る この行が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



ベクトルの直積
(付録3)
z11



r11
.
.
.
r1m


 (r11 · · · r1m)
r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る この行が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



ベクトルの直積
(付録3)
z11



r11
.
.
.
r1m


 (r11 · · · r1m) = z11






r11r11 r11r12 · · · r11r1m
r12r11 r12r12 · · · r12r1m
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
r1mr11 r1mr12 · · · r1mr1m






r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る この行が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
24



r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm






r11 · · · rm1
.
.
.
...
.
.
.
r1m · · · rmm









z11 0 · · · 0
0 0 · · · 0
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
0 0 · · · 0









r11 · · · r1m
.
.
.
...
.
.
.
rm1 · · · rmm



ベクトルの直積
(付録3)
行列すなわち画像
z11



r11
.
.
.
r1m


 (r11 · · · r1m) = z11






r11r11 r11r12 · · · r11r1m
r12r11 r12r12 · · · r12r1m
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
r1mr11 r1mr12 · · · r1mr1m






r11が残る r11が残る
かけ算 かけ算
この列が残る この行が残る
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
基底画像
25
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
つまり
基底画像
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
26
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
たとえば,64個( )の基底画像が,
右のような
と の直積になっていると
すると
m = 8
r1…r8 r′1…r′8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つまり基底画像とは
27
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
   
X = z11r1r
1 + z12r1r
2 + · · · + zmmrmr
m
m m
64個( )の基底画像がこれだとすると
m = 8
r′1 r′8
r1
r8
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つづきは
28
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
元の関数は,いろいろな周波数の波に,
各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせたものになっている…
今日の最初にでてきた
これ(の8×8の1つ1つ)は
基底画像の例です👉👉
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つづきは
28
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
元の関数は,いろいろな周波数の波に,
各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせたものになっている…
今日の最初にでてきた
これ(の8×8の1つ1つ)は
基底画像の例です👉👉
第1部の
👈👈これと同じ?
(図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つづきは
29
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
元の関数は,いろいろな周波数の波に,
各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせた
ものになっている…
つまり,逆フーリエ変換?
フーリエ変換も,ユニタリー変換の一種
29
2022年度秋学期 画像情報処理 / 関西大学総合情報学部 浅野 晃
つづきは
29
フーリエ変換を基本に,
画像圧縮に適した基底画像(一部を省略しても影響が少ない基底画像)を選ぶ
原画像Xは,m2個の基底画像に
それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
元の関数は,いろいろな周波数の波に,
各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせた
ものになっている…
つまり,逆フーリエ変換?
フーリエ変換も,ユニタリー変換の一種

2022年度秋学期 画像情報処理 第8回 行列の直交変換と基底画像 (2022. 11. 18)

  • 1.
  • 2.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 JPEG方式による画像圧縮 2 画像を波の重ね合わせで表わし,一部を省略して,データ量を減らす ひとつのセルを, これらの波の重ね合わせで表す 8×8ピクセルずつの セルに分解 細かい部分は,どの画像でも大してかわら ないから,省略しても気づかない 省略すると,データ量が減る (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
  • 3.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 Karhunen-Loève変換(KL変換) 3 画像を主成分に変換してから伝送する p画素の画像 1 p 第1~第p / 2 主成分だけを 伝達する 主成分に 変換 もとの画 素に戻す p画素の画像 (情報の損失が最小)
  • 4.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 Karhunen-Loève変換(KL変換) 3 画像を主成分に変換してから伝送する p画素の画像 1 p 第1~第p / 2 主成分だけを 伝達する 主成分に 変換 もとの画 素に戻す p画素の画像 (情報の損失が最小) データ量が半分でも 情報の損失は最小
  • 5.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 KL変換の大問題 4 主成分を求めるには,分散共分散行列が必要 分散共分散行列を求めるには, 「いまから取り扱うすべての画像」が 事前にわかっていないといけない
  • 6.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 KL変換の大問題 4 主成分を求めるには,分散共分散行列が必要 分散共分散行列を求めるには, 「いまから取り扱うすべての画像」が 事前にわかっていないといけない そんなことは不可能😵😵 (一応)
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 画像を行列であらわす 8 平面のものを素直に表せばいいだけのことですが, 前回はベクトルで考えていたので。 ベクトルから行列に書き換える(戻す)ことを考える z = P x 原画像を表すベクトル(m2要素) 直交変換を表す行列(m2×m2) 変換後の画像を 表すベクトル (m2要素)
  • 14.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル
  • 15.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル
  • 16.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素
  • 17.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素 m要素
  • 18.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素 m要素 m要素
  • 19.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素 m要素 m要素 m要素
  • 20.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素 m×m行列 m要素 m要素 m要素
  • 21.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 ベクトルを行列に書き換える 9 x =          x1 . . . xj . . . xm          X = x1 · · · xj · · · xm m2要素ベクトル m要素 m要素 m要素 m×m行列 zも同じ m要素 m要素 m要素
  • 22.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 直交変換行列P′は? 10 P′ がこういう形になっているのなら P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm             
  • 23.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 直交変換行列P′は? 10 P′ がこういう形になっているのなら P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              こういう形ってどういう形?
  • 24.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm   
  • 25.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C
  • 26.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C
  • 27.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C rm1× C
  • 28.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C rm1× C rmm ×C
  • 29.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 Rの各要素に Cを貼付けたもの P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C rm1× C rmm ×C
  • 30.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 Rの各要素に Cを貼付けたもの P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C rm1× C rmm ×C P = R ⊗ C Kronecker積
  • 31.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列のKronecker積 11 Rの各要素に Cを貼付けたもの P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11× C r1m× C rm1× C rmm ×C P = R ⊗ C Kronecker積 こうなっているのなら
  • 32.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の変換に書き換える 12 ベクトルxから ベクトルzへの 行列P′による変換 z = P x Z = CXR 行列Xから 行列Zへの 行列CとR′による変換
  • 33.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の変換に書き換える 12 ベクトルxから ベクトルzへの 行列P′による変換 z = P x Z = CXR 行列Xから 行列Zへの 行列CとR′による変換
  • 34.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の変換に書き換える 12 ベクトルxから ベクトルzへの 行列P′による変換 z = P x Z = CXR 行列Xから 行列Zへの 行列CとR′による変換
  • 35.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の変換に書き換える 12 ベクトルxから ベクトルzへの 行列P′による変換 z = P x Z = CXR 行列Xから 行列Zへの 行列CとR′による変換
  • 36.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の変換に書き換える 12 ベクトルxから ベクトルzへの 行列P′による変換 z = P x Z = CXR 行列Xから 行列Zへの 行列CとR′による変換 証明は…ひたすら計算💦💦(付録1)
  • 37.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 P′ が直交行列であるためには 13 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1 直交行列…
  • 38.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 P′ が直交行列であるためには 13 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1 直交行列…
  • 39.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 P′ が直交行列であるためには 13 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1 直交行列…
  • 40.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 P′ が直交行列であるためには 13 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    P = R ⊗ C 異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1 直交行列… なら
  • 41.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 P′ が直交行列であるためには 13 C, Rそれぞれが直交行列なら, P′は直交行列 P =              r11c11 · · · r11c1m r1mc11 · · · r1mc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . r11cm1 · · · r11cmm r1mcm1 · · · r1mcmm . . . ... . . . rm1c11 · · · rm1c1m rmmc11 · · · rmmc1m . . . ... . . . · · · . . . ... . . . rm1cm1 · · · rm1cmm rmmcm1 · · · rmmcmm              C =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm    , R =    r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    P = R ⊗ C 異なる列の内積は0,同じ列同士の内積は1 直交行列… なら
  • 42.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 43.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 44.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 45.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CはXの列に作用 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 46.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CはXの列に作用 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 47.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CはXの列に作用 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm   
  • 48.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CはXの列に作用 CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm    RはXの行に作用
  • 49.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 分離可能性 14 CはXの列に作用 縦方向と横方向の作用を分離できることを, 分離可能(separable)という CXR =    c11 · · · c1m . . . ... . . . cm1 · · · cmm       x11 · · · x1m . . . ... . . . xm1 · · · xmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm    RはXの行に作用
  • 50.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の直交変換とユニタリー変換 15 縦横の作用を区別する必要はない場合,C=Rとする Z = RXR X = R ZR ただし RR′=I 行列Xの行列Rによる直交変換 要素が複素数の場合は,R′のかわりに R′*を用いる 行列Xの行列Rによるユニタリー変換
  • 51.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 行列の直交変換とユニタリー変換 15 縦横の作用を区別する必要はない場合,C=Rとする Z = RXR X = R ZR ただし RR′=I 行列Xの行列Rによる直交変換 要素が複素数の場合は,R′のかわりに R′*を用いる 行列Xの行列Rによるユニタリー変換 *は複素共役( i を(–i)にかえる)
  • 52.
  • 53.
  • 54.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 縦横の作用を区別する必要はないのか? 17 画像処理としてはその仮定はおかしくないが, 現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
  • 55.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 縦横の作用を区別する必要はないのか? 17 画像処理としてはその仮定はおかしくないが, 現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
  • 56.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 縦横の作用を区別する必要はないのか? 17 画像処理としてはその仮定はおかしくないが, 現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる
  • 57.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 縦横の作用を区別する必要はないのか? 17 画像処理としてはその仮定はおかしくないが, 現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる 上下反転のほうが違和感が大きい
  • 58.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 縦横の作用を区別する必要はないのか? 17 画像処理としてはその仮定はおかしくないが, 現実世界においては,重力があるので,左右と上下は異なる 上下反転のほうが違和感が大きい だから
  • 59.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 18 鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。 鏡 実像 鏡像
  • 60.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 18 鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。 鏡 実像 鏡像 北を見ているなら
  • 61.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 18 鏡で逆になっているのは,左右でも上下でもなく 前後。 鏡 実像 鏡像 北を見ているなら 南を見ている
  • 62.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 19 実像 鏡像 「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
  • 63.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 19 実像 鏡像 水平に回転 「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
  • 64.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 19 実像 鏡像 水平に回転 💃💃 💃💃 「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
  • 65.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 19 左右が反転 上下はそのまま 実像 鏡像 水平に回転 💃💃 💃💃 「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
  • 66.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 19 左右が反転 上下はそのまま 実像 🐻🐻💭💭 正解はこれしかないでしょう? 鏡像 水平に回転 💃💃 💃💃 「鏡で逆になる」というなら,「正解」はなにか?
  • 67.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 物体
  • 68.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 縦回転だって 可能 物体
  • 69.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 縦回転だって 可能 🚀🚀 🚀🚀 物体
  • 70.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 上下が反転 左右はそのまま 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 縦回転だって 可能 🚀🚀 🚀🚀 物体
  • 71.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 上下が反転 左右はそのまま 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 縦回転だって 可能 🚀🚀 🚀🚀 物体 水平回転が正しいと思うのは 重力の都合でしかない
  • 72.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 鏡ではなぜ左右だけ逆になるのか? 20 上下が反転 左右はそのまま 👨👨👨👨💬💬 いいえ,正解はそれだけではありません 鏡像 縦回転だって 可能 🚀🚀 🚀🚀 物体 水平回転が正しいと思うのは 重力の都合でしかない ここで参考動画を
  • 73.
  • 74.
  • 75.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 22 Z = RXR どういうRを用いれば, 最適に画像データを圧縮できるか? それは,依然わからない しかし,画像をベクトルでなく行列で表したことで, 直交変換の効果がヴィジュアルにわかる
  • 76.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 23 変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける Z =       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       +       0 z12 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       + · · · +       0 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · zmm      
  • 77.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 23 変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける を,上の各行列で行う。たとえば Z =       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       +       0 z12 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       + · · · +       0 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · zmm       X = R ZR
  • 78.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 23 変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける を,上の各行列で行う。たとえば Z =       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       +       0 z12 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       + · · · +       0 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · zmm       X = R ZR       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0      
  • 79.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 23 変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける を,上の各行列で行う。たとえば Z =       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       +       0 z12 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       + · · · +       0 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · zmm       X = R ZR    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0      
  • 80.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 23 変換後の画像Zのm2個の要素を,それぞれ行列に分ける を,上の各行列で行う。たとえば Z =       z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       +       0 z12 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0       + · · · +       0 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · zmm       X = R ZR    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm   
  • 81.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm   
  • 82.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    かけ算
  • 83.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る かけ算
  • 84.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る かけ算
  • 85.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る かけ算
  • 86.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る かけ算 この列が残る
  • 87.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る
  • 88.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る
  • 89.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る
  • 90.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る
  • 91.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る この行が残る
  • 92.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    z11    r11 . . . r1m    (r11 · · · r1m) r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る この行が残る
  • 93.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    ベクトルの直積 (付録3) z11    r11 . . . r1m    (r11 · · · r1m) r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る この行が残る
  • 94.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    ベクトルの直積 (付録3) z11    r11 . . . r1m    (r11 · · · r1m) = z11       r11r11 r11r12 · · · r11r1m r12r11 r12r12 · · · r12r1m . . . . . . ... . . . r1mr11 r1mr12 · · · r1mr1m       r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る この行が残る
  • 95.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 24    r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm       r11 · · · rm1 . . . ... . . . r1m · · · rmm          z11 0 · · · 0 0 0 · · · 0 . . . . . . ... . . . 0 0 · · · 0          r11 · · · r1m . . . ... . . . rm1 · · · rmm    ベクトルの直積 (付録3) 行列すなわち画像 z11    r11 . . . r1m    (r11 · · · r1m) = z11       r11r11 r11r12 · · · r11r1m r12r11 r12r12 · · · r12r1m . . . . . . ... . . . r1mr11 r1mr12 · · · r1mr1m       r11が残る r11が残る かけ算 かけ算 この列が残る この行が残る
  • 96.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 基底画像 25     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m つまり 基底画像 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている
  • 97.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 26 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載) たとえば,64個( )の基底画像が, 右のような と の直積になっていると すると m = 8 r1…r8 r′1…r′8 r′1 r′8 r1 r8
  • 98.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 99.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 100.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 101.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 102.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 103.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 104.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つまり基底画像とは 27 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)     X = z11r1r 1 + z12r1r 2 + · · · + zmmrmr m m m 64個( )の基底画像がこれだとすると m = 8 r′1 r′8 r1 r8
  • 105.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つづきは 28 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている 元の関数は,いろいろな周波数の波に, 各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせたものになっている… 今日の最初にでてきた これ(の8×8の1つ1つ)は 基底画像の例です👉👉
  • 106.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つづきは 28 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている 元の関数は,いろいろな周波数の波に, 各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせたものになっている… 今日の最初にでてきた これ(の8×8の1つ1つ)は 基底画像の例です👉👉 第1部の 👈👈これと同じ? (図はA. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processingより転載)
  • 107.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つづきは 29 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている 元の関数は,いろいろな周波数の波に, 各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせた ものになっている… つまり,逆フーリエ変換? フーリエ変換も,ユニタリー変換の一種
  • 108.
    29 2022年度秋学期 画像情報処理 /関西大学総合情報学部 浅野 晃 つづきは 29 フーリエ変換を基本に, 画像圧縮に適した基底画像(一部を省略しても影響が少ない基底画像)を選ぶ 原画像Xは,m2個の基底画像に それぞれZの各要素をかけて足し合わせたものになっている 元の関数は,いろいろな周波数の波に, 各々対応するフーリエ係数をかけて足し合わせた ものになっている… つまり,逆フーリエ変換? フーリエ変換も,ユニタリー変換の一種