Русская Википедия:Взаимнокорреляционная функция

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Взаимнокорреляционная функция — стандартный метод оценки степени корреляции двух последовательностей. Она часто используется для поиска в длинной последовательности более короткой заранее известной. Рассмотрим два ряда f и g. Взаимная корреляция определяется по формуле:

<math>(f\star g)_i \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ \sum_j f^*_j\,g_{i+j}</math>,

где <math>i</math> — сдвиг между последовательностями относительно друг друга, а верхний индекс в виде звёздочки означает комплексное сопряжение. В общем случае, для непрерывных функций f (t) и g (t) взаимная корреляция определяется как

<math>(f \star g)(t)\ \stackrel{\mathrm{def}}{=} \int_{-\infty}^{\infty} f^*(\tau)\ g(t+\tau)\,d\tau,</math>

Если <math>X</math> и <math>Y</math> — два независимых случайных числа с плотностями распределения вероятностей соответственно f и g, тогда взаимная корреляция f <math> \star </math> g соответствует распределению вероятностей выражения <math> -X + Y</math>. Напротив, свёртка f <math> * </math> g соответствует распределению вероятностей суммы <math>X + Y</math>.

Свойства

Файл:Comparison convolution correlation.svg
Слева направо: свёртка, взаимная корреляция и автокорреляция

Взаимная корреляция и свёртка взаимосвязаны:

<math>f(t)\star g(t) = f^*(-t)*g(t)</math>

поэтому, если функции f и g чётны, то

<math>(f\star g) = f*g</math>

Также: <math>(f\star g)\star(f\star g)=(f\star f)\star (g\star g)</math>

По аналогии с теоремой свёртки взаимная корреляция удовлетворяет

<math>\mathcal{F}[f\star g]=(\mathcal{F}[f])^* \cdot (\mathcal{F}[g])</math>

где <math>\mathcal{F}</math> означает преобразование Фурье. Данное свойство часто используется вместе с алгоритмами быстрого преобразования Фурье для эффективного вычисления величины взаимной корреляции.

Используется при обработке сигналов, например, для распознавания отраженного от объекта локационного сигнала (радаров, сонаров) в условиях помех. Также используется для анализа случайных процессов, например, в измерениях и статистике.

См. также

Ссылки

Шаблон:Math-stub