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《基于MATLAB的圖像Huffman編碼研究報告.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、.成績評閱人中國礦業(yè)大學2015-2016學年第二學期《數(shù)字視頻技術》課程小設計考核圖像的Huffman編碼研究專業(yè)班級：信息13-04班學生：王振宇、龍航、王一鳴學生學號：04131407、04131403、04131406本人重聲明：本人認真、獨立完成了查找資料、完成作業(yè)、編寫程序等考核任務，無抄襲行為。簽字：日期：2016.05.17范文..1.引言1.1圖像數(shù)據(jù)壓縮的目的數(shù)字圖像通常要求很大的比特數(shù)，這給圖像的傳輸和存儲帶來相當大的困難。要占用很多的資源，花很高的費用。一般原始圖像存在很大的冗余度。所以，對圖像數(shù)據(jù)壓縮顯得非常重要。1.2圖
2、像數(shù)據(jù)壓縮的原理對數(shù)字圖像壓縮主要運用兩個基本原理：一是圖像的相關性。在圖像同一相鄰像素之間，活動圖像的相鄰幀的對應像素之間往往存在很強的相關性，去除或減少這些相關性，也就除去或減少圖像信息中的冗余度，繼而實現(xiàn)對數(shù)字圖像的壓縮。二是人的視覺心理特征，人的視覺對于邊緣急劇變化不敏感，對顏色分辨力弱，利用這些特征在相應部分降低編碼精度而使人從視覺上感覺不到圖像質量的下降，從而達到對數(shù)字圖像壓縮的目的。1.3Huffman編碼Huffman編碼是一種編碼方式，是一種用于無損數(shù)據(jù)壓縮的熵編碼算法。它是Huffman在1952年根據(jù)Shannon在1948年
3、和Fano在1949年闡述的這種編碼思想下提出的一種不定長編碼的方法，有時也稱之為最佳編碼。依據(jù)信源數(shù)據(jù)中各信號出現(xiàn)的頻率分配不同長度的編碼。其基本思想是在編碼過程中，對出現(xiàn)頻率越高的值，分配越短的編碼長度，相應地對出現(xiàn)頻率越低的值則分配較長的編碼長度，完全依據(jù)字符出現(xiàn)概率來構造異字頭的平均長度最短的碼字。哈夫曼編碼方法的實質是針對統(tǒng)計結果對字符本身重新編碼，而不是對重復字符或重復子串編碼，得到的單位像素的比特數(shù)最接近圖像的實際熵值。2.設計任務2.1設計任務研究實現(xiàn)灰度圖像的Huffman編碼和解碼恢復。2.2設計目的(1)了解Huffman編碼
4、的基本原理及其特點；(2)理解并熟練對圖像進行哈夫曼編碼的算法；(3)學習和熟悉MATLAB圖像處理工具箱；(4)熟悉和掌握MATLAB?程序設計方法；2.3設計要求現(xiàn)灰度圖像的Huffman編碼和解碼恢復圖像；處理結果要求最終圖像顯示，且計算圖像的信息熵，平均碼字長度，編碼效率，壓縮比。3.總體設計方案3.1系統(tǒng)運行環(huán)境Windows8.1/10系統(tǒng)3.2編程軟件平臺MATLABR2013a/R2014a3.3Huffman編碼算法原理哈夫曼編碼的基本方法是先對圖像數(shù)據(jù)掃描一遍，計算出各種像素出現(xiàn)的概率，按概率的大小指定不同長度的唯一碼字，由此得
5、到一該圖像的哈夫曼碼表。編碼后的圖像數(shù)據(jù)記錄的是每個像素的碼字，而碼字與實際像素值的對應關系記錄在碼表中。(1)計算信源符號出現(xiàn)的概率；(2)將信源符號按其出現(xiàn)的概率，由小到大順序排列，并從左至右排列為葉節(jié)點[1]；范文..(1)將兩個概率最小的頂層節(jié)點進行組合相加，組成一個父節(jié)點，并在到左右子節(jié)點的兩條連線上分別標記0和1；?(2)重復上一步驟，直到得到根節(jié)點，形成一顆二叉樹；(3)從根節(jié)點開始到相應于每個符號的葉節(jié)點的0/1串，就是該符號的二進制哈夫曼編碼。3.1Huffman編碼算法的特點(1)編出來的碼都是異字頭碼，保證了碼的唯一可譯性。(
6、2)由于編碼長度可變。因此譯碼時間較長，使得哈夫曼編碼的壓縮與還原相當費時。(3)編碼長度不統(tǒng)一，硬件實現(xiàn)有難度。(4)對不同信源的編碼效率不同，當信源的符號概率為2的負冪次方時，達到100％的編碼效率；若信源符號的概率相等，則編碼效率最低。(5)由于符號按概率大小排列既可以從右到左也可以從左到右，即0與1的指定是任意的，故最后的編碼結果可能不唯一，但僅僅是分配的代碼不同，其平均碼長是一樣的，故不影響編碼效率與數(shù)據(jù)壓縮性能。3.2算法流程圖設計3.5.1主流程圖開始加載圖像，并將其灰度化將灰度圖像轉換成無符號的8位整數(shù)矩陣調用Huffman編碼程序
7、進行壓縮調用Huffman解碼程序進行解碼顯示原始圖像、灰度圖像和經(jīng)編碼解碼后的圖像結束顯示平均碼長、壓縮比、信息熵及編碼效率范文..3.5.1編碼流程圖開始計算各符號（灰度值）出現(xiàn)概率按照概率從小到大排序生成Huffman樹得到二進制哈夫曼編碼碼字對圖像（圖像矩陣）進行編碼計算編碼參數(shù)（平均碼長、信息熵等）計算二進制碼字對應的十進制數(shù)，并存入矩陣中，得到碼字與灰度值的對應關系表，即碼表結束3.5.2解碼流程圖開始結束讀取壓縮矩陣，并存入行向量中解碼后的矩陣按圖像矩陣尺寸重排，得到解碼矩陣解碼，按位讀取行向量中的編碼并進行相應灰度值匹配范文..3.
8、1組員任務分工王振宇：編寫主要程序，編碼解碼函數(shù)程序及相關子程序，修改報告及演示文稿。龍航：編寫部分主程序及部分函數(shù)程序，
