Wavelets have proven to be highly successful in several signal and image processing applications. Wavelet design has been an active field of research for over two decades, with the problem often being approached from an analytical perspective. In this paper, we introduce a learning based approach to wavelet design. We draw a parallel between convolutional autoencoders and wavelet multiresolution approximation, and show how the learning angle provides a coherent computational framework for addressing the design problem. We aim at designing data-independent wavelets by training filterbank autoencoders, which precludes the need for customized datasets. In fact, we use high-dimensional Gaussian vectors for training filterbank autoencoders, and show that a near-zero training loss implies that the learnt filters satisfy the perfect reconstruction property with very high probability. Properties of a wavelet such as orthogonality, compact support, smoothness, symmetry, and vanishing moments can be incorporated by designing the autoencoder architecture appropriately and with a suitable regularization term added to the mean-squared error cost used in the learning process. Our approach not only recovers the well known Daubechies family of orthogonal wavelets and the Cohen-Daubechies-Feauveau family of symmetric biorthogonal wavelets, but also learns wavelets outside these families.


翻译:在多个信号和图像处理应用程序中,波子已证明在多个信号和图像处理应用程序中非常成功。 浪子设计是20多年来一个积极的研究领域, 这个问题往往从分析角度处理。 在本文中, 我们引入了一种基于学习的波子设计方法。 我们将波子设计相平行的同步线与波子多分辨率近似相平行, 并展示了学习角度如何为处理设计问题提供一个一致的计算框架。 我们的目标是通过培训过滤库自动计算器来设计数据独立的波子, 这排除了定制数据集的需要。 事实上, 我们使用高空高级矢量矢量器来培训过滤器自动计算器, 并显示近零度培训损失意味着所学的过滤器能非常有可能满足完美的重建属性。 一个波子的属性, 如孔度、 紧凑支持、 平滑、 调和 消失时刻等, 可以通过设计适当的自动电算器结构, 并加上一个合适的正规化术语, 用于学习过程中的中度错误成本 。 我们的方法不仅回收了已知的波子家庭的精度, 。

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