SlideServe
Menu
Préférences
© SlideServe · v2026

Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models

don avatar
27 diapositives · 477 Views · Oct 21, 2014

Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models. M. Jaber Borran and Robert D. Nowak Rice University. Some properties of DWT. Primary Locality  Match more signals Multiresolution Compression  Sparse DWT’s Secondary Clustering  Dependency within scale

Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models - slide 1
01 / 27Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models
1 / 17

Télécharger la présentation

Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models
Une image / un lien ci-dessous est fourni (tel quel) pour télécharger la présentation

Politique de téléchargement : le contenu du site vous est fourni TEL QUEL pour votre information et votre usage personnel ; il ne peut être vendu, concédé sous licence ni partagé sur d’autres sites sans l’accord de son auteur.Le contenu vous est fourni TEL QUEL, pour votre information et votre usage personnel uniquement. Téléchargez la présentation en cliquant sur ce lien. Lors du téléchargement, si vous ne parvenez pas à télécharger une présentation, l’éditeur a peut-être supprimé le fichier de son serveur.Pendant le téléchargement, si vous ne parvenez pas à obtenir une présentation, le fichier a peut-être été supprimé par l’éditeur.

F I N

Plus de contenu associé

Transcription de la présentation
  1. Wavelet-Based Denoising Using Hidden Markov Models M. Jaber Borran and Robert D. Nowak Rice University

  2. Some properties of DWT • Primary • Locality  Match more signals • Multiresolution • Compression Sparse DWT’s • Secondary • Clustering Dependency within scale • Persistence  Dependency across scale

  3. pS(1) fW|S(w|1) pS(2) fW|S(w|2) fW (w) S W Probabilistic Model for an Individual Wavelet Coefficient • Compression many small coefficients few large coefficients

  4. t f Probabilistic Model for a Wavelet Transform Ignoring the dependencies  Independent Mixture (IM) Model Clustering  Hidden Markov Chain Model Persistence  Hidden Markov Tree Model

  5. Parameters of HMT Model • pmf of the root node • transition probability • (parameters of the) conditional pdfs e.g. if Gaussian Mixture is used q : Model Parameter Vector

  6. Signal w1 w1 Wavelet t t T T t 0 t T w2 w2 T/2 T/2 t 0 t T/2 w2 w2 T T/2 T t t T/2 T/2 T Dependency between Signs of Wavelet Coefficients

  7. pS(2) fW|S(w|2) pS(4) fW|S(w|4) pS(1) fW|S(w|1) pS(3) fW|S(w|3) fW (w) S W New Probabilistic Model for Individual Wavelet Coefficients • Use one-sided functions as conditional probability densities

  8. Proposed Mixture PDF • Use exponential distributions as components of the mixture distribution m even m odd

  9. PDF of the Noisy Wavelet Coefficients Wavelet transform is orthonormal, therefore if the additive noise is white and zero-mean Gaussian process with variance s2, then we have Noisy wavelet coefficient, m even m odd

  10. Training the HMT Model • y: Observed noisy wavelet coefficients • s: Vector of hidden states • q: Model parameter vector Maximum likelihood parameter estimation: Intractable, because s is unobserved (hidden).

  11. Model Training Using Expectation Maximization Algorithm • and then, • Define the set of complete data, x = (y,s)

  12. EM Algorithm (continued) • State a posteriori probabilities are calculated using Upward-Downward algorithm • Root state a priori pmf and the state transition probabilities are calculated using Lagrange multipliers for maximizing U. • Parameters of the conditional pdf may be calculated analytically or numerically, to maximize the function U.

  13. Denoising • MAP estimate:

  14. Denoising (continued) • Conditional Mean estimate:

  15. Conclusion • We observed a high correlation between the signs of the wavelet coefficients in adjacent scales. • We used one-sided distributions as mixture components for individual wavelet coefficients. • We used hidden Markov tree model to capture the dependencies. • The proposed method achieves better MSE in denoising and the denoised signals are much smoother.