Mojette 变换入门

2025年3月17日 | 阅读 3 分钟

数据可以大致分为两种方式,即连续数据和离散数据。连续数据用于包含任何类型的值,而离散数据仅用于包含整数值。还有离散几何,可以定义为对几何对象和数据属性的研究,这些都必须是离散的。离散几何有各种类型的应用,但其主要应用是数码相机和屏幕。

Mojette 变换也使用了离散几何学的基本原理。为了完全理解 Mojette 变换,我们首先必须理解 Radon 变换。1917 年,约翰·拉东开发了 Radon 变换。它可以定义为一种积分变换。为了重建图像,将使用 Radon 逆变换。Radon 变换有各种应用,例如,我们可以将其用于核磁共振、光学、医学、应力分析、天文学等许多领域。

Mojette 变换

Mojette 变换可以描述为 Radon 变换的离散和精确形式。Mojette 源自一个法语单词,意为豆子。Mojette 变换使用离散几何学,以便它可以将信息存储到离散几何支撑上。之后,此支撑将通过 Mojette 变换在离散方向上进行投影。只有当它投影了足够的投影时,重建才可能实现。

Mojette 变换有两种类型的特性,描述如下:

  1. Mojette 变换仅能通过加法或减法来重建图像。
  2. 该变换使用了离散几何。

以下方程用于数学解释 Mojette 变换:

Introduction to Mojette Transform

在下图中,我们将看到 4*4 网格(包含 16 个像素)中 Mojette 变换的各个方向,如下所示:

Introduction to Mojette Transform

离散断层扫描中的鬼影

Mojette 变换有许多应用,其中大多数提供独特的结果,但在某些情况下,独特的结果是不可能的。在这些情况下,我们可以使用幻影或鬼影,以便获得所有可能的图像重建,这些图像可以通过 Mojette 变换获得。在下图中,我们可以看到 Mojette 变换的结果不是唯一的,因此我们使用鬼影来获得所有可能的重建。

Introduction to Mojette Transform

简而言之,我们可以将鬼影定义为我们可以添加到图像中,但在 Mojette 变换的投影中看不到的噪声或物体。

鬼影的应用

鬼影有各种应用,描述如下:

  • 水印
  • 图像指纹
  • 图像密码学
  • 纠错码
  • 网络协议
  • 网络或磁盘上的存储分布
  • 分布式存储
  • 医学断层扫描

幻影或鬼影的例子

  1. 在此示例中,我们尝试在方向 (1, 1) 中引入一个鬼影,这意味着 p = 1 且 q = 1,在这种情况下,与幻影对应的 bin 未显示任何变化,如下图所示:
    Introduction to Mojette Transform
  2. 在此示例中,我们尝试在方向 (0, 1) 中引入一个鬼影,这意味着 p = 0 且 q = 1,在这种情况下,与幻影对应的 bin 也未显示任何变化,如下图所示:
    Introduction to Mojette Transform
  3. 上述两个示例用于显示单投影。在下面的示例中,我们将看到一个多投影鬼影。下图显示了当投影为 (0, 1)、(1, 1) 和 (-1, 1) 时的鬼影。
    Introduction to Mojette Transform