Gabor小波是由匈牙利物理学家D.伽柏(Dennis Gabor)提出并构造的。Gabor小波和Morlet小波非常相似,Gabor小波和Gabor滤波器密切相关。Gabor小波最大限度地减少了其在时域和频域的标准偏差。Gabor小波是非正交的,所以很难有效地分解成基。
对Gabor小波的研究动机来自找到一些函数,
可以在时间域和频率域最小化标准偏差。
在位置域(position domain)的方差可以表示为:
…(1)
式中为
的复共轭;
为算数平均值,可以表示为:
…(2)
在波数域(wave number domain)的方差可以表示为:
…(3)
式中为
的傅里叶变换的算数平均,可以表示为:
…(4)
由以上定义,不确定性可以写为:。
这个数量已显示有一个下限1/2。可以用量子力学的观点来解释在位置上的不确定性和
在动量上的不确定性。一个函数
理论上具有最低可能性的不确定性约束就是Gabor小波。
一维Gabor小波的方程是通过复杂的指数高斯调制的,可以表示为:
…(5)
Gabor小波对于图像的边缘敏感,能够提供良好的方向选择和尺度选择特性,而且对于光照变化不敏感,能够提供对光照变化良好的适应性。
二维Gabor小波变换是在时频域进行信号分析处理的重要工具,其变换系数有着良好的视觉特性和生物学背景,因此被广泛应用于图像处理、模式识别等领域。
与传统的傅里叶变换相比,Gabor小波变换具有良好的时频局部化特性,即可以非常容易地调整Gabor滤波器的方向、基频带宽及中心频率,从而能够最好的兼顾信号在时空域和频域中的分辨能力;Gabor小波变换具有多分辨率特性,即变焦能力,若采用多通道滤波技术,将一组具有不同时频域特性的Gabor小波应用于图像变换,每个通道都能够得到输入图像的某种局部特性,这样可以根据需要在不同粗细粒度上分析图像。此外,在特征提取方面,Gabor小波变换与其他方法相比,一方面其处理的数据量较少,能满足系统的实时性要求;另一方面,Gabor小波变换对光照变化不敏感,且能容忍一定程度的图像旋转和变形,当采用基于欧氏距离进行识别时,特征模式与待测特征不需要严格的对应,故能提高系统的鲁棒性。