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  <name>Base de la Ondoleta de Haar</name>

  <metadata>
  <md:version>1.2</md:version>
  <md:created>2005/07/11 14:51:25 GMT-5</md:created>
  <md:revised>2007/01/11 15:33:58.912 US/Central</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="rha">
      <md:firstname>Roy</md:firstname>
      
      <md:surname>Ha</md:surname>
      <md:email>rha@rice.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="jrom">
      <md:firstname>Justin</md:firstname>
      
      <md:surname>Romberg</md:surname>
      <md:email>jrom@rice.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
      <md:email>fpmeza@utep.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
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      <md:email>erikaj@utep.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

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    <md:maintainer id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
      <md:email>fpmeza@utep.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
      <md:othername>Sarait</md:othername>
      <md:surname>Jackson</md:surname>
      <md:email>erikaj@utep.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>base</md:keyword>
    <md:keyword>espacio de hilbert</md:keyword>
    <md:keyword>expansión</md:keyword>
    <md:keyword>fourier</md:keyword>
    <md:keyword>haar</md:keyword>
    <md:keyword>hilbert</md:keyword>
    <md:keyword>ondoleta</md:keyword>
    <md:keyword>ondoleta de haar</md:keyword>
    <md:keyword>ondoletas</md:keyword>
    <md:keyword>series de fourier</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>Este módulo nos da una descripción de las ondoletas y su utilidad como base en el procesamiento de imagenes. En particular veremos las propiedades de la base de la ondoleta de Haar.</md:abstract>
</metadata>


  <content>
    <section id="intr">
      <name>Introducción</name>
      <para id="para1">Las <cnxn document="m12893" strength="8">series de Fourier </cnxn> es una útil  <cnxn document="m10760" strength="8">
	  representación ortonormal </cnxn> en
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:ci type="fn">
				<m:msup>
					<m:mi>L</m:mi>
					<m:mn>2</m:mn>
				</m:msup>
			</m:ci>
			<m:interval>
				<m:ci>0</m:ci>
				<m:ci>T</m:ci>
			</m:interval>
		</m:apply>
	</m:math>
	especialmente para entradas en sistemas LTI. Sin embargo es útil para algunas aplicaciones, es decir, procesamiento de imagenes (recordando el 
	<cnxn document="m10092" strength="8">fenomeno de Gibb</cnxn>).
      </para>

      <para id="para2">
	Las <term>ondoletas</term>, descubiertas en los pasados 15 años, son otro tipos de base para 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msup>
		<m:mi>L</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msup>
	    </m:ci>
	    <m:interval>
	      <m:ci>0</m:ci>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:interval>
	  </m:apply>
	</m:math>
	y tiene varias propiedades.
      </para>
    </section>

    <section id="sec2">
      <name>Comparación de Base</name>
      <para id="para3">
	Las series de Fourier -
	<m:math>
	  <m:ci>
	    <m:msub>
	      <m:mi>c</m:mi>
	      <m:mi>n</m:mi>
	    </m:msub>
	  </m:ci>
	</m:math> dan información frecuente. Las funciones de la base duran todo el intervalo entero.
      </para>

      <figure id="fig1">
	<media type="image/png" src="fig1.png"/>
	<caption>Funciones de la base de Fourier </caption>
      </figure>

      <para id="para4">
	Ondoletas - las funciones de la base con frecuencia nos dan información pero es 
	<emphasis>local</emphasis> en el tiempo.
      </para>

      <figure id="fig2">
	<media type="image/png" src="fig2.png"/>
	<caption>Funciones de la Base de la Ondoleta</caption>
      </figure>

      <para id="para5">En la base de Fourier, las funciones de la base son <emphasis>armónicas
	  multiples</emphasis> de
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:exp/>
			<m:apply>
				<m:times/>
				<m:imaginaryi/>
				<m:ci>
					<m:msub>
						<m:mi>ω</m:mi>
						<m:mn>0</m:mn>
					</m:msub>
				</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		</m:apply>
	</m:math>
</para>

      <figure id="fig3">
	<media type="image/png" src="fig3.png"/>
	<caption>
		<m:math>
			<m:apply>
				<m:eq/>
				<m:ci>base</m:ci>
				<m:set>
					<m:apply>
						<m:times/>
						<m:apply>
							<m:divide/>
							<m:cn>1</m:cn>
							<m:apply>
								<m:root/>
								<m:ci>T</m:ci>
							</m:apply>
						</m:apply>
						<m:apply>
							<m:exp/>
							<m:apply>
								<m:times/>
								<m:imaginaryi/>
								<m:ci>
									<m:msub>
										<m:mi>ω</m:mi>
										<m:mn>0</m:mn>
									</m:msub>
								</m:ci>
								<m:ci>n</m:ci>
								<m:ci>t</m:ci>
							</m:apply>
						</m:apply>
					</m:apply>
				</m:set>
			</m:apply>
		</m:math>
	</caption>
</figure>

      <para id="para6">
	En la <cnxn strength="7" document="m10437">base de la ondoleta de Haar </cnxn>, las funciones de la base son  <emphasis>escaladas y trasladadas</emphasis> de la version de la "ondoleta madre"
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:ci type="fn">ψ</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	</m:math>.
      </para>

      <figure id="fig4">
	<media type="image/png" src="fig4s.png"/>
</figure>

      <para id="para7">
	Funciones base
	<m:math>
		<m:set>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">
					<m:msub>
						<m:mi>ψ</m:mi>
						<m:mrow>
							<m:mi>j</m:mi>
							<m:mo>,</m:mo>
							<m:mi>k</m:mi>
						</m:mrow>
					</m:msub>
				</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		</m:set>
	</m:math>
	se les pone un índice por un  <emphasis>escalar</emphasis> j y un 
	<emphasis>desplazamiento</emphasis> k.
      </para>

      <para id="para8">
	Sea
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:forall/>
			<m:condition>
				<m:apply>
					<m:lt/>
					<m:apply>
						<m:leq/>
						<m:cn>0</m:cn>
						<m:ci>t</m:ci>
					</m:apply>
					<m:ci>T</m:ci>
				</m:apply>
			</m:condition>
			<m:apply>
				<m:eq/>
				<m:apply>
					<m:ci type="fn">φ</m:ci>
					<m:ci>t</m:ci>
				</m:apply>
				<m:cn>1</m:cn>
			</m:apply>
		</m:apply>
	</m:math>
	Entonces
	<m:math>
		<m:set>
			<m:bvar>
				<m:apply>
					<m:ci type="fn">φ</m:ci>
					<m:ci>t</m:ci>
				</m:apply>
				<m:apply>
					<m:times/>
					<m:apply>
						<m:power/>
						<m:cn>2</m:cn>
						<m:apply>
							<m:divide/>
							<m:ci>j</m:ci>
							<m:cn>2</m:cn>
						</m:apply>
					</m:apply>
					<m:apply>
						<m:ci type="fn">ψ</m:ci>
						<m:apply>
							<m:minus/>
							<m:apply>
								<m:times/>
								<m:apply>
									<m:power/>
									<m:cn>2</m:cn>
									<m:ci>j</m:ci>
								</m:apply>
								<m:ci>t</m:ci>
							</m:apply>
							<m:ci>k</m:ci>
						</m:apply>
					</m:apply>
				</m:apply>
			</m:bvar>
			<m:condition>
				<m:apply>
					<m:and/>
					<m:apply>
						<m:in/>
						<m:ci>j</m:ci>
						<m:ci>ℤ</m:ci>
					</m:apply>
					<m:apply>
						<m:eq/>
						<m:ci>k</m:ci>
						<m:ci>
							<m:mrow>
								<m:mn>0</m:mn>
								<m:mo>,</m:mo>
								<m:mn>1</m:mn>
								<m:mo>,</m:mo>
								<m:mn>2</m:mn>
								<m:mo>,</m:mo>
								<m:mi>…</m:mi>
								<m:mo>,</m:mo>
								<m:mrow>
									<m:msup>
										<m:mn>2</m:mn>
										<m:mi>j</m:mi>
									</m:msup>
									<m:mo>-</m:mo>
									<m:mn>1</m:mn>
								</m:mrow>
							</m:mrow>
						</m:ci>
					</m:apply>
				</m:apply>
			</m:condition>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">φ</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
				<m:times/>
				<m:apply>
					<m:power/>
					<m:cn>2</m:cn>
					<m:apply>
						<m:divide/>
						<m:ci>j</m:ci>
						<m:cn>2</m:cn>
					</m:apply>
				</m:apply>
				<m:apply>
					<m:ci type="fn">ψ</m:ci>
					<m:apply>
						<m:minus/>
						<m:apply>
							<m:times/>
							<m:apply>
								<m:power/>
								<m:cn>2</m:cn>
								<m:ci>j</m:ci>
							</m:apply>
							<m:ci>t</m:ci>
						</m:apply>
						<m:ci>k</m:ci>
					</m:apply>
				</m:apply>
			</m:apply>
		</m:set>
	</m:math>
</para>

      <figure id="fig5">
	<media type="image/png" src="fig5a.png"/>
</figure>

      <equation id="eq1">
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">ψ</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:piecewise>
				<m:piece>
					<m:cn>1</m:cn>
					<m:apply>
						<m:lt/>
						<m:apply>
							<m:leq/>
							<m:cn>0</m:cn>
							<m:ci>t</m:ci>
						</m:apply>
						<m:apply>
							<m:divide/>
							<m:ci>T</m:ci>
							<m:cn>2</m:cn>
						</m:apply>
					</m:apply>
				</m:piece>
				<m:piece>
					<m:cn>-1</m:cn>
					<m:apply>
						<m:lt/>
						<m:apply>
							<m:leq/>
							<m:cn>0</m:cn>
							<m:apply>
								<m:divide/>
								<m:ci>T</m:ci>
								<m:cn>2</m:cn>
							</m:apply>
						</m:apply>
						<m:ci>T</m:ci>
					</m:apply>
				</m:piece>
			</m:piecewise>
		</m:apply>
	</m:math>
</equation>

      <figure id="fig6">
	<media type="image/png" src="fig6.png"/>
      </figure>

      <para id="para9">
Sea
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:eq/>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">
					<m:msub>
						<m:mi>ψ</m:mi>
						<m:mrow>
							<m:mi>j</m:mi>
							<m:mo>,</m:mo>
							<m:mi>k</m:mi>
						</m:mrow>
					</m:msub>
				</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
				<m:times/>
				<m:apply>
					<m:power/>
					<m:cn>2</m:cn>
					<m:apply>
						<m:divide/>
						<m:ci>j</m:ci>
						<m:cn>2</m:cn>
					</m:apply>
				</m:apply>
				<m:apply>
					<m:ci type="fn">ψ</m:ci>
					<m:apply>
						<m:minus/>
						<m:apply>
							<m:times/>
							<m:apply>
								<m:power/>
								<m:cn>2</m:cn>
								<m:ci>j</m:ci>
							</m:apply>
							<m:ci>t</m:ci>
						</m:apply>
						<m:ci>k</m:ci>
					</m:apply>
				</m:apply>
			</m:apply>
		</m:apply>
	</m:math>
</para>

      <figure id="fig7">
	<media type="image/png" src="fig7a.png"/>
</figure>

      <para id="para10">Más grande <m:math><m:ci>j</m:ci></m:math> → "delgado" la función de la base
	,
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:eq/>
			<m:ci>j</m:ci>
			<m:set>
				<m:cn>0</m:cn>
				<m:cn>1</m:cn>
				<m:cn>2</m:cn>
				<m:ci>…</m:ci>
			</m:set>
		</m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:power/>
			<m:cn>2</m:cn>
			<m:ci>j</m:ci>
		</m:apply>
	</m:math>
	cambia a cada  escala:
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:eq/>
			<m:ci>k</m:ci>
			<m:ci>
				<m:mrow>
					<m:mn>0</m:mn>
					<m:mo>,</m:mo>
					<m:mn>1</m:mn>
					<m:mo>,</m:mo>
					<m:mi>…</m:mi>
					<m:mo>,</m:mo>
					<m:mrow>
						<m:msup>
							<m:mn>2</m:mn>
							<m:mi>j</m:mi>
						</m:msup>
						<m:mo>-</m:mo>
						<m:mn>1</m:mn>
					</m:mrow>
				</m:mrow>
			</m:ci>
		</m:apply>
	</m:math>
</para>

      <para id="para11">
	Checar: cada
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:ci type="fn">
				<m:msub>
					<m:mi>ψ</m:mi>
					<m:mrow>
						<m:mi>j</m:mi>
						<m:mo>,</m:mo>
						<m:mi>k</m:mi>
					</m:mrow>
				</m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	</m:math>
	tiene energia unitaria
      </para>

      <figure id="fig8">
	<media type="image/png" src="fig8s.png"/>
</figure>

      <equation id="eq2">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:implies/>
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>ψ</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mi>j</m:mi>
			  <m:mo>,</m:mo>
			  <m:mi>k</m:mi>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:cn>1</m:cn>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mrow>
		    <m:mo>∥</m:mo>
		    <m:msub>
		      <m:mi>ψ</m:mi>
		      <m:mrow>
			<m:mi>j</m:mi>
			<m:mo>,</m:mo>
			<m:mi>k</m:mi>
		      </m:mrow>
		    </m:msub>
		    <m:mo>(</m:mo>
		    <m:mi>t</m:mi>
		    <m:mo>)</m:mo>
		    <m:mo>∥</m:mo>
		  </m:mrow>
		  <m:mn>2</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:cn>1</m:cn>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </equation>

      <para id="para12">Cualesquiera dos funciones de la base son ortogonales.
      </para>

      <figure id="fig9" orient="horizontal">
	<subfigure id="subfig1">
		<media type="image/png" src="fig9a.png"/>
		<caption>Misma escala</caption>
	</subfigure>
	<subfigure id="subfig2">
		<media type="image/png" src="fig9b.png"/>
		<caption>Diferente escala</caption>
	</subfigure>
	<caption>Integral del producto = 0</caption>
</figure>

      <para id="para13">
	También,
	<m:math>
		<m:set>
			<m:ci type="fn">
				<m:msub>
					<m:mi>ψ</m:mi>
					<m:mrow>
						<m:mi>j</m:mi>
						<m:mo>,</m:mo>
						<m:mi>k</m:mi>
					</m:mrow>
				</m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci type="fn">φ</m:ci>
		</m:set>
	</m:math> generan
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:ci type="fn">
				<m:msup>
					<m:mi>L</m:mi>
					<m:mn>2</m:mn>
				</m:msup>
			</m:ci>
			<m:interval>
				<m:ci>0</m:ci>
				<m:ci>T</m:ci>
			</m:interval>
		</m:apply>
	</m:math>
</para>
    </section>
    

    <section id="sec3">
      <name>Transformada de la Ondoleta de Haar</name>
      <para id="para14">Usando lo que conocemos sobre <cnxn document="m10755" strength="8">espacios de Hilbert </cnxn>: Para cualquier
	<m:math>
		<m:apply>
			<m:in/>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">f</m:ci>
				<m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
				<m:ci type="fn">
					<m:msup>
						<m:mi>L</m:mi>
						<m:mn>2</m:mn>
					</m:msup>
				</m:ci>
				<m:interval>
					<m:ci>0</m:ci>
					<m:ci>T</m:ci>
				</m:interval>
			</m:apply>
		</m:apply>
	</m:math>,
	podemos escribir
	<equation id="eq3">
		<name>Sintesis</name>
		<m:math>
			<m:apply>
				<m:eq/>
				<m:apply>
					<m:ci type="fn">f</m:ci>
					<m:ci>t</m:ci>
				</m:apply>
				<m:apply>
					<m:plus/>
					<m:apply>
						<m:sum/>
						<m:bvar><m:ci>j</m:ci></m:bvar>
						<m:condition>
							<m:ci>j</m:ci>
						</m:condition>
						<m:apply>
							<m:sum/>
							<m:bvar><m:ci>k</m:ci></m:bvar>
							<m:condition>
								<m:ci>k</m:ci>
							</m:condition>
							<m:apply>
								<m:times/>
								<m:ci>
									<m:msub>
										<m:mi>w</m:mi>
										<m:mrow>
											<m:mi>j</m:mi>
											<m:mo>,</m:mo>
											<m:mi>k</m:mi>
										</m:mrow>
									</m:msub>
								</m:ci>
								<m:apply>
									<m:ci type="fn">
										<m:msub>
											<m:mi>ψ</m:mi>
											<m:mrow>
												<m:mi>j</m:mi>
												<m:mo>,</m:mo>
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		<name>Análisis</name>
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	<note type="nota">los
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		</m:math> son <emphasis>reales</emphasis></note>
	La transformación de Haar es <emphasis>muy útil</emphasis> especialemte en 
	<emphasis>compresión de imagenes.</emphasis>
</para>

      <example id="synthesis_demo">
	<para id="synthesis_demo_1">
	  Esta demostración nos permite crear una señal por combinación de sus funciones de la base de Haar, ilustrando la ecuación de sistesis de la ecuación de la Transformada de la Ondoleta de Haar. Veámos  <cnxn document="m11550">aquí</cnxn> para las instrucciones de como usar el demo.
	</para>
	<media type="application/x-labview-llb" src="HaarSynth.llb">
	  <param name="viinfo" value="haar_synthesis.viinfo"/>
	</media>
      </example>
    </section>
  </content>
  
</document>
