Wavelets: Software and Applications

This Ph.D. thesis was presented to obtain the degree of Doctor in de Toegepaste Wetenschappen [Doctor in Engineering] from the Faculty of Applied Sciences of the Katholieke Universiteit Leuven. It was defended in the Arenbergkasteel in Heverlee on Wednesday April 28, 1999.

Members of the Jury

Thesis Text

English Abstract

During the last decade, the wavelet transform has proven to be a valuable tool in many application fields. In this thesis we focus on two applications: image processing and compression to create low-dimensional models for dynamical systems.

We worked out the details of integer wavelet transforms, based on the lifting scheme, for a class of biorthogonal wavelets (Cohen-Daubechies-Feauveau). Based on this we designed and implemented a software library called WAILI (Wavelets with Integer Lifting) that provides wavelet transforms and wavelet-based image processing operations on two-dimensional images. Later we added support for very large images and block-based processing.

We created a new kind of second-generation wavelets on a rectangular grid, based on a red-black blocking scheme. These Red-Black wavelets are less anisotropic than tensor product wavelets.

We reduced the complexity of the Proper Orthogonal Decomposition (POD) by biorthogonal wavelet packet compression and evaluated the resulting Approximate POD by analyzing a large-scale dynamical system, described by partial differential equations.

Dutch Abstract

Tijdens de voorbije jaren heeft de wavelet-transformatie haar belang bewezen als een hulpmiddel in allerlei toepassingsgebieden. In deze thesis concentreerden we ons op twee toepassingsgebieden: beeldverwerking en compressie voor het creëren van laagdimensionale modellen voor dynamische systemen.

We werkten de details uit van gehele-getallen-wavelet-transformaties, op basis van het liftingschema, voor een klasse van biorthogonale wavelets (Cohen-Daubechies-Feauveau). Dit gebruikten we om de programmabibliotheek PIEFPAK (WAILI -- Wavelets with Integer Lifting) te ontwikkelen. Deze bibliotheek implementeert wavelet-transformaties en wavelet-gebaseerde beeldverwerkingsoperaties op tweedimensionale beelden. Later voegden we ondersteuning toe voor zeer grote beelden en blokgebaseerde verwerking.

We construeerden een nieuw soort tweede-generatie-wavelets op een rechthoekig rooster, gebaseerd op een rood-zwart blokschema. Deze rood-zwart-wavelets zijn minder anisotroop dan tensorproduct-wavelets.

We reduceerden de complexiteit van de orthogonale eigenontbinding (POD) m.b.v. biorthogonale wavelet-packet-compressie en evalueerden de resulterende benaderende POD door de analyse van een grootschalig dynamisc systeem, beschreven door partiële differentiaalvergelijkingen.

Table of Contents

Download

You can download gzipped PostScript files of the thesis text:


This page is maintained by Geert Uytterhoeven.
$Date: 2007-12-24 11:30:04 $