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title: "Cauchy wavelet"
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source: "https://en.wikipedia.org/wiki/Cauchy_wavelet"
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category: "reference"
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tags: "science, encyclopedia"
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date_saved: "2026-05-05T07:23:27.637906+00:00"
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instance: "kb-cron"
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f
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(
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t
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)
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=
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∑
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n
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=
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−
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∞
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∞
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L
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n
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(
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f
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)
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e
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j
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n
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t
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{\displaystyle f(t)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }L_{n}(f)e^{jnt}}
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and in fact we have Parseval's identity
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f
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2
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=
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∑
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n
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=
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−
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∞
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∞
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L
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n
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(
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f
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)
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2
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{\displaystyle ||f||^{2}=\sum _{n=-\infty }^{\infty }|L_{n}(f)|^{2}}
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where
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f
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2
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=
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1
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2
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π
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∫
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−
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π
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π
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f
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(
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t
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)
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2
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d
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t
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{\displaystyle ||f||^{2}={\frac {1}{2\pi }}\int _{-\pi }^{\pi }|f(t)|^{2}\,dt}
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i.e. the norm defined in
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L
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2
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(
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[
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−
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π
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,
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π
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]
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)
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{\displaystyle L^{2}([-\pi ,\pi ])}
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Hence, in this example, the index set
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I
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{\displaystyle I}
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is the integer
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Z
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||
{\displaystyle \mathbb {Z} }
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, the vector space
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V
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{\displaystyle V}
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is
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L
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2
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(
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[
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−
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π
|
||
,
|
||
π
|
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]
|
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)
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{\displaystyle L^{2}([-\pi ,\pi ])}
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and the linear form
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L
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n
|
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{\displaystyle L_{n}}
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is the Fourier coefficient. Furthermore, the absolute value of Fourier coefficients
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{
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L
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n
|
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(
|
||
f
|
||
)
|
||
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|
||
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}
|
||
|
||
n
|
||
∈
|
||
|
||
Z
|
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||
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||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \{|L_{n}(f)|\}_{n\in \mathbb {Z} }}
|
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can only determine the norm of
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||
f
|
||
|
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|
||
{\displaystyle f}
|
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defined in
|
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L
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||
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2
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||
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(
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[
|
||
−
|
||
π
|
||
,
|
||
π
|
||
]
|
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)
|
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{\displaystyle L^{2}([-\pi ,\pi ])}
|
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=== Unicity Theorem of the reconstruction ===
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Firstly, we define the Cauchy wavelet transform as:
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W
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ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
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[
|
||
x
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
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|
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(
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
)
|
||
=
|
||
|
||
|
||
1
|
||
b
|
||
|
||
|
||
|
||
∫
|
||
|
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−
|
||
∞
|
||
|
||
|
||
∞
|
||
|
||
|
||
x
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
(
|
||
|
||
|
||
|
||
t
|
||
−
|
||
a
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||
|
||
b
|
||
|
||
|
||
)
|
||
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¯
|
||
|
||
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||
|
||
d
|
||
t
|
||
|
||
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||
{\displaystyle W_{\psi _{p}}[x(t)](a,b)={\frac {1}{b}}\int _{-\infty }^{\infty }x(t){\overline {\psi _{p}({\frac {t-a}{b}})}}\,dt}
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Then, the theorem is:
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Theorem. For a fixed
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p
|
||
>
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0
|
||
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||
{\displaystyle p>0}
|
||
|
||
, if exist two different numbers
|
||
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||
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||
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||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
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||
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
>
|
||
0
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle b_{1},b_{2}>0}
|
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||
and the Cauchy wavelet transform defined as above. Then, if there are two real-valued functions
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||
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||
f
|
||
,
|
||
g
|
||
∈
|
||
|
||
L
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
(
|
||
|
||
R
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle f,g\in L^{2}(\mathbb {R} )}
|
||
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||
satisfied
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
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||
|
||
|
||
W
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
[
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
]
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||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
|
||
|
||
=
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
W
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
[
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
]
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle |W_{\psi _{p}}[f(t)](a,b_{1})|=|W_{\psi _{p}}[g(t)](a,b_{1})|}
|
||
|
||
,
|
||
|
||
|
||
|
||
∀
|
||
a
|
||
∈
|
||
|
||
R
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \forall a\in \mathbb {R} }
|
||
|
||
and
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
W
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
[
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
]
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
|
||
|
||
=
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
W
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
[
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
]
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle |W_{\psi _{p}}[f(t)](a,b_{2})|=|W_{\psi _{p}}[g(t)](a,b_{2})|}
|
||
|
||
,
|
||
|
||
|
||
|
||
∀
|
||
a
|
||
∈
|
||
|
||
R
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \forall a\in \mathbb {R} }
|
||
|
||
,
|
||
then there is a
|
||
|
||
|
||
|
||
α
|
||
∈
|
||
|
||
R
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \alpha \in \mathbb {R} }
|
||
|
||
such that
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
f
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
=
|
||
|
||
e
|
||
|
||
j
|
||
α
|
||
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle f_{+}(t)=e^{j\alpha }g_{+}(t)}
|
||
|
||
.
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
f
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
=
|
||
|
||
e
|
||
|
||
j
|
||
α
|
||
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle f_{+}(t)=e^{j\alpha }g_{+}(t)}
|
||
|
||
implies that
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
R
|
||
e
|
||
{
|
||
|
||
f
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
=
|
||
R
|
||
e
|
||
{
|
||
|
||
e
|
||
|
||
j
|
||
α
|
||
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
|
||
⟹
|
||
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
=
|
||
cos
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
−
|
||
sin
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle Re\{f_{+}(t)\}=Re\{e^{j\alpha }g_{+}(t)\}\implies f(t)=\cos {\alpha }g(t)-\sin {\alpha }g_{H}(t)}
|
||
|
||
and
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
I
|
||
m
|
||
{
|
||
|
||
f
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
=
|
||
I
|
||
m
|
||
{
|
||
|
||
e
|
||
|
||
j
|
||
α
|
||
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
+
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
|
||
⟹
|
||
|
||
|
||
f
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
=
|
||
sin
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
+
|
||
cos
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
|
||
g
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle Im\{f_{+}(t)\}=Im\{e^{j\alpha }g_{+}(t)\}\implies f_{H}(t)=\sin {\alpha }g(t)+\cos {\alpha }g_{H}(t)}
|
||
|
||
.
|
||
Hence, we get the relation
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
=
|
||
(
|
||
cos
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
−
|
||
sin
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
tan
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
)
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
−
|
||
tan
|
||
|
||
|
||
α
|
||
|
||
|
||
f
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle f(t)=(\cos {\alpha }-\sin {\alpha }\tan {\alpha })g(t)-\tan {\alpha }f_{H}(t)}
|
||
|
||
|
||
and
|
||
|
||
|
||
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
,
|
||
|
||
g
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
∈
|
||
s
|
||
p
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||
a
|
||
n
|
||
{
|
||
|
||
f
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
,
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
=
|
||
s
|
||
p
|
||
a
|
||
n
|
||
{
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
,
|
||
|
||
f
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
=
|
||
s
|
||
p
|
||
a
|
||
n
|
||
{
|
||
g
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
,
|
||
|
||
g
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
}
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle f(t),g_{H}(t)\in span\{f_{H}(t),g(t)\}=span\{f(t),f_{H}(t)\}=span\{g(t),g_{H}(t)\}}
|
||
|
||
.
|
||
|
||
Back to the phase retrieval problem, in the Cauchy wavelet transform case, the index set
|
||
|
||
|
||
|
||
I
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle I}
|
||
|
||
is
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
R
|
||
|
||
×
|
||
{
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
}
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \mathbb {R} \times \{b_{1},b_{2}\}}
|
||
|
||
with
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
≠
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle b_{1}\neq b_{2}}
|
||
|
||
and
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
>
|
||
0
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle b_{1},b_{2}>0}
|
||
|
||
, the vector space
|
||
|
||
|
||
|
||
V
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle V}
|
||
|
||
is
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
L
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
(
|
||
|
||
R
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle L^{2}(\mathbb {R} )}
|
||
|
||
and the linear form
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
L
|
||
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
)
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle L_{(a,b)}}
|
||
|
||
is defined as
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
L
|
||
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
)
|
||
|
||
|
||
(
|
||
f
|
||
)
|
||
=
|
||
|
||
W
|
||
|
||
|
||
ψ
|
||
|
||
p
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
[
|
||
f
|
||
(
|
||
t
|
||
)
|
||
]
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle L_{(a,b)}(f)=W_{\psi _{p}}[f(t)](a,b)}
|
||
|
||
. Hence,
|
||
|
||
|
||
|
||
{
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
L
|
||
|
||
(
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
)
|
||
|
||
|
||
(
|
||
f
|
||
)
|
||
|
||
|
|
||
|
||
|
||
}
|
||
|
||
a
|
||
,
|
||
b
|
||
∈
|
||
|
||
R
|
||
|
||
×
|
||
{
|
||
|
||
b
|
||
|
||
1
|
||
|
||
|
||
,
|
||
|
||
b
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
}
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle \{|L_{(a,b)}(f)|\}_{a,b\in \mathbb {R} \times \{b_{1},b_{2}\}}}
|
||
|
||
determines the two dimensional subspace
|
||
|
||
|
||
|
||
s
|
||
p
|
||
a
|
||
n
|
||
{
|
||
f
|
||
,
|
||
|
||
f
|
||
|
||
H
|
||
|
||
|
||
}
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle span\{f,f_{H}\}}
|
||
|
||
in
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
L
|
||
|
||
2
|
||
|
||
|
||
(
|
||
|
||
R
|
||
|
||
)
|
||
|
||
|
||
{\displaystyle L^{2}(\mathbb {R} )}
|
||
|
||
.
|
||
|
||
== References == |