作業信息
學號:2019E8013261007
姓名:蔡少斐
班級:705
培養單位:計算技術研究所
1、證明3.44和3.45的正確性
g(x,y)=K1∑i=1Kgi(x,y)
E[g(x,y)]=f(x,y)+E[n(x,y)]=f(x,y)
D[g]=E[(g−E[g])2]=E[g2]−E[g]2=E[f2+K22f(n1+n2+...+nK)+n12+...+nK2+∑i,jninj]−E[g]2=E[f2]+K1E[n2]−E[f]2=K1E[n2]−0=K1(E[n2]−E[n]2)=K1D[n]
故
σg(x,y)2=K1σn(x,y)2
2、 請計算如下兩個向量與矩陣的卷積計算結果。
[1,2,3,4,5,4,3,2,1]∗[2,0,−2]
設a=[1,2,3,4,5,4,3,2,1],b=[2,0,−2]
設a的下標從0到8,b的下標從0到2,
那麼c=a∗b,則c的下標從0到11
根據卷積公式:c[x]=∑t=−ooooa[t]∗b[x−t]
c[0]=a[0]∗b[0]=2
c[1]=a[0]∗b[1]+a[1]∗b[0]=4
c[2]=a[0]∗b[2]+a[1]∗b[1]+a[2]∗b[0]=4
c[3]=a[1]∗b[2]+a[2]∗b[1]+a[3]∗b[0]=4
c[4]=a[2]∗b[2]+a[3]∗b[1]+a[4]∗b[0]=4
c[5]=a[3]∗b[2]+a[4]∗b[1]+a[5]∗b[0]=0
c[6]=a[4]∗b[2]+a[5]∗b[1]+a[6]∗b[0]=−4
c[7]=a[5]∗b[2]+a[6]∗b[1]+a[7]∗b[0]=−4
c[8]=a[6]∗b[2]+a[7]∗b[1]+a[8]∗b[0]=−4
c[9]=a[7]∗b[2]+a[8]∗b[1]=−4
c[10]=a[8]∗b[2]−2
故c數組是[2,4,4,4,0,−4,−4,−4,−2]
根據二維卷積公式:
c[x,y]=∑s∑ta[s,t]∗b[x−s,y−t]
可知,卷積結果爲
⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎡−1−3−3−3−7−8−33−6−7−11−11−5−1−1−4−6−426334385−4−3−2−4−6−10−10−6−2024369441115171582⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎤
3. 證明拉普拉斯變換具有旋轉不變形
∇f(x,y)=∂x2∂2f+∂y2∂2f
我們假設新的點爲(x1,y1)
並且假設(x1,y1)是由(x,y)順時針旋轉θ得到的。
那麼有公式x=x1∗cosθ−y1∗sinθ,y=x1∗sinθ+y1∗cosθ
從而有∂x1∂f=∂x∂f∂x1∂x+∂y∂f∂x1∂y=∂x∂fcosθ+∂y∂fsinθ
∂x12∂2f=∂x2∂2f∂x1∂xcosθ+∂y2∂2f∂x1∂ysinθ=∂x2∂2fcos2θ+∂y2∂2fsin2θ
∂y12∂2f=−∂x2∂2f∂y1∂xsinθ+∂y2∂2f∂y1∂ycosθ=∂x2∂2fsin2θ+∂y2∂2fcos2θ
∂x12∂2f+∂y12∂2f=∂x2∂2f+∂y2∂2f
證明完成。