基于LBG的矢量量化图像压缩编码实验Word下载.docx
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分成
个子集
的一种最佳聚类方案,而子集
的质心矢量
作为码字。
假设平方误差测度用来表征训练矢量
和码字
之间的失真,即:
则码书设计的准则可用下列数学形式表达:
最小化
约束条件
其中
为
矩阵,其元素满足:
矩阵
可看作训练矢量的聚类结果。
根据
,可计算码字:
其中
代表子集
中训练矢量的数目,或者说是矩阵
第
行
中非零元素的数目。
针对训练矢量集为
,其LBG算法的具体步骤如下:
步骤1:
给定初始码书
,令迭代次数
,平均失真
,给定相对误差门限
。
步骤2:
用码书
中的各码字作为质心,根据最佳划分原则把训练矢量集
划分为
个胞腔
满足
步骤3:
计算平均失真
判断相对误差是否满足
若满足,则停止算法,码书
就是所求的码书。
否则,转步骤4。
步骤4:
根据最佳码书条件,计算各胞腔的质心,即
由这
个新质心
形成新码书
,置
,转步骤2。
二、实验目的
采用矢量量化算法(LBG)获得图像压缩所需要的码书,通过码书实现图像压缩编码。
三、实验内容
对给定的一幅图片
四、实验步骤
(1)对训练图片,采用LBG算法获取最佳码书设计;
(2)采用熵编码实现图像索引编号的压缩。
五、程序代码
clearall;
data=imread('
cameraman.tif'
);
%调入原始图像
data=double(data)/255;
%归一化
[m,n]=size(data);
%求出图像的行数和列数
figure
(1)
subplot(1,2,1);
imshow(data);
%显示原始图像
title('
原始图像'
)
subplot(1,2,2);
imhist(data);
直方图'
siz_word=4;
%设置码字的大小
siz_book=512;
%设置码书的大小
data1=zeros(m*n,1);
fori=1:
m
forj=1:
n
data1((i-1)*n+j)=data(i,j);
end
end
M1=floor(m*n/siz_word);
r=mod(m*n,siz_word);
ifr>
M1=M1+1;
data2=zeros(M1,siz_word);
l=1;
A=zeros(siz_word,1);
r=1;
m*n
A(r)=data1(i);
ifr==siz_word
data2(l,:
)=A;
l=l+1;
r=1;
else
r=r+1;
code_book=zeros(siz_book,siz_word);
%LBG算法开始
%初始化码书
siz_book*siz_word
code_book(l,:
MIU=zeros(M1,siz_book);
t=1;
whilet==1
fori=1:
M1
B=zeros(siz_word,1);
B=data2(i,:
A=zeros(siz_word,1);
A=code_book(1,:
tep=0.0;
forl=1:
siz_word
tep=tep+(A(l)-B(l))^2;
forj=2:
siz_book
A=code_book(j,:
temp=sum((A-B).^2);
iftemp<
tep
r=j;
tep=temp;
MIU(i,r)=1.0;
t=0;
code_book1=zeros(siz_book,siz_word);
code_book1(j,l)=code_book1(j,l)+MIU(i,j)*data2(i,l);
tep=tep+MIU(i,j);
iftep>
code_book1(j,l)=code_book1(j,l)/tep;
code_book1(j,l)=0.0;
tep=tep+(code_book1(j,l)-code_book(j,l))^2;
iftep/siz_book<
0.000001
code_book=code_book1;
%编码后图像恢复过程
data3=zeros(M1,siz_word);
ifMIU(i,j)==1
t=j;
data3(i,:
)=code_book(t,:
data5=zeros(m,n);
tep=(i-1)*n+j;
i1=floor(tep/siz_word);
ifi1==0
i1=1;
j1=mod(tep,siz_word);
ifj1==0
j1=siz_word;
data5(i,j)=floor(data3(i1,j1)*255);
figure
(2)
imshow(uint8(data5));
%显示恢复图像
矢量量化编码后恢复的图像'
六、运行结果
siz_book=512
当把码书的大小改为siz_book=256时,图片明显比码书为512时模糊,因为此时所分的区间更大,导致图片解码时不精确度加大
siz_book=256
然而当siz_book=1024时,与siz_book=512时的矢量量化后的图片变换很小,很难用眼睛区分开来,这说明影响图片质量的主要因素不是码书的大小了,而是码字的大小,或者其他的因素,导致图片解码后的不够清晰。
同时码字的大小也对矢量量化编码的影响较大,当码字比小时,图片的轮廓更加清晰,而码字变大时,图片编码后更加模糊。
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- 关 键 词:
- 基于 LBG 矢量 量化 图像 压缩 编码 实验