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Lexikon der Mathematik: mehrdimensionale Wavelets

Funktionen, die das orthogonale Komplement W0 von V0 in V1 aufspannen, wobei Vo der Grundraum einer mehrdimensionalen Multiskalenanalyse ist.

Ein einfacher Weg, eine orthonormale Basis für L2(ℝn) zu konstruieren ist, mit einer orthonormalen Basis des L2(ℝ) zu beginnen und dann Tensorprodukte der eindimensionalen Funktionen zu betrachten. Im Fall n = 2 (dies stellt keine wesentliche Einschränkung hinsichtlich der Methoden für beliebige n dar) startet man mit einem orthogonalen eindimensionalen Wavelet ψ und einer orthogonalen eindimensionalen Skalierungsfunktion φ. Man betrachtet dann das Tensorprodukt φ(x)φ(y) in V0 und erzeugt mit der Dilatationsmatrix \(A=(2 & 0\\ 0 & 2)\) eine Multiskalenanalyse des L2(ℝ2). Zur Erzeugung des Komplementraums W0 werden | det(A)| − 1 (in diesem Fall also 3) Wavelets benötigt. Diese werden aus den Grundfunktionen φ(x)ψ(y), ψ(x)φ(y), ψ(x)ψ(y) wie im eindimensionalen Fall durch Translation und Skalierung erzeugt. Die so erzeugten Wavelets und Skalierungsfunktionen nennt man separabel.

Zur Erzeugung zweidimensionaler Nicht-Tensorproduktwavelets werden von der Diagonalmatrix A verschiedene Dilatationsmatrizen verwendet. Beispielsweise ist die Rotationsmatrix \(M=(1 & -1\\ 1 & 1)\) eine geeignete Wahl für eine Skalierungsmatrix. Die Verallgemeinerung der Haar-Funktion führt in diesem Fall auf die Indikatorfunktion einer frak- talen Menge, den sogenannten “twin dragon”. Wegen | det(M) | = 2 ist hier nur ein Wavelet (1 = | det(M)| − 1) nötig, um den Komplementraum zu erzeugen.

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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