基于LBG的矢量量化算法

基于LBG的矢量量化算法研究班级：2011112姓名：陈宇学号:20112269目录一、绪论二、图像压缩三、矢量量化技术四、LBG算法一、绪论近二十年来，科学技术取得了飞速的发展。多媒体技术和Internet互连网技术的广泛应用加速了建设。大量的数据传输正体现出压缩技术的需求。所以压缩技术被应用于各个领域。航天通信气象军事1.信息传输方式发生了很大的改变通信方式的改变从文字+语音的形式变成图像+文字+语音的形式通信对象的改变人与人的声音或面对面的形式，变成了人通过电子设备（电脑，手机等等）与另一个人交流。可以理解成模拟信号向数字信号的转变。一、图像压缩1.1、图像压缩的意义数码图像的普及，导致了数据量的庞大。图像的传输与存储，必须解决图像数据的压缩问题。2.图像传输与存储需要的信息量空间：1）彩色视频信息对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：640*480*3*8*30=221.12M所以播放时，需要221Mbps的通信回路。存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放2.89秒的数据。2.图像传输与存储需要的信息量空间：2）传真数据如果只传送2值图像，以200dpi（点/英寸）的分辨率传输，一张A4稿纸的内容的数据量为：1654（行点数）*2337（行数）*1=3888768bit=390K按14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分）图像压缩的必要性：由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是：传输带宽、速度、存储器容量的限制。给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会：如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。◘图像编解码模型▓信息传输系统模型图.信息传输系统模型上图给出了一个信息传输系统的模型，它主要由三部分组成（图中的三个虚线框），即编码器、解码器和信号传输。信源信源编码信道编码调制信道传输解调噪声、干扰信宿信源解码信道解码输入输出编码器解码器信号传输◘图像压缩▓空间上的冗余：相邻像素或者序列相邻帧间有较大的相关性；▓人的视觉特性：人眼的分辨率非常有限；▓去除数字图像中的冗余，来减少数据量。图像压缩的目的描述语言1）“这是一幅2*2的图像，图像的第一个像素是红的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第四个像素是红的”。2）“这是一幅2*2的图像，整幅图都是红色的”。由此我们知道，整理图像的描述方法可以达到压缩的目的。图像冗余无损压缩的原理RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGB16RGB（采用8级量化）从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits图像冗余有损压缩的原理36353434343434323434333730343434343434343435343431343434343434343434343434343434343434343434343434342534图像的视觉冗余（彩色）RGB2488822*2*2=242=16,777,216(248,27,4)(251,32,15)(248,27,4)(248,27,4)256级量化图像冗余信息分析结论由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，我们的压缩方式就是从这两方面着手来开展的。1）因为有数据冗余，当我们将图像信息的描述方式改变之后，可以压缩掉这些冗余。2）因为有主观视觉冗余，当我们忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓的“有损”压缩。图像压缩的分类4.图像压缩的分类以图像信息保真为出发点，图像压缩技术分两种：1）冗余度压缩又称为无损压缩或无失真压缩。2）熵压缩又称为有损压缩。图像的压缩编码第三章矢量量化技术3.1概述3.2矢量量化的基本原理3.3矢量量化器的最佳码本设计3.1概述矢量量化(VQ-vectorQuantization)作为一种有效的有损压缩技术，其突出优点是压缩比大以及解码算法简单，因此它已经成为图像压缩编码的重要技术之一。3.1概述一.标量量化①标量量化是矢量量化在维数为1时的特例②将抽样值的整个动态范围被分成若干个小区间，每个小区间有一个代表值，量化时落入小区间的信号值就用这个代表值代替，或者叫被量化为这个代表值。这时的信号量是一维的，所以称为标量量化。采样量化xa(t)xa(nT)x(n)xa1x1xkxakxak+1xk+1xLxaLxaL+1x(n)=Q[xa(nT)]。3.1概述一.标量量化2--22标量量化3.1概述一.标量量化二.矢量量化：若干个标量数据组成一个矢量，矢量量化是对矢量进行量化，和标量量化一样，它把矢量空间分成若干个小区域，每个小区域寻找一个代表矢量，量化时落入小区域的矢量就用这个代表矢量代替，或者叫被量化为这个代表矢量。例如，所有可能的二维矢量就构成了一个平面，将平面分成7个小区域。3.1概述X1=a11,a12,…,a1KX2=a21,a22,….,a2kXN=aN1,aN2,….,aNkN个矢量，每个矢量的维数为Ka11,a12,…,a1KaN1,aN2,…,aNK第1帧第N帧3.2矢量量化的基本原理一.矢量的定义Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7x1x2码本Y={Y1,Y2,…,YJ}码本长度J=7码字Yj={xj1,xj2}，j=1,2,…J3.2矢量量化的基本原理二.矢量空间的划分LBG算法是一种递推算法，从一个事先选定的初始码本开始迭代。1把训练序列按照码本中的元素根据最邻近准则分组;2对每一分组找质心，得到新的码本，又作为初始码本，3再进行分组，重复上述过程，直到系统性能(总失真D)满足要求和不再有明显的改进为止。四、LBG算法lSlYLBG算法流程图谢谢！