基于LBG的矢量量化算法研究班級(jí)：2011112姓名：陳宇學(xué)號(hào):20112269基于LBG的矢量量化算法研究班級(jí)：20111121目錄一、緒論二、圖像壓縮三、矢量量化技術(shù)四、LBG算法目錄一、緒論2一、緒論近二十年來(lái)，科學(xué)技術(shù)取得了飛速的發(fā)展。多媒體技術(shù)和Internet互連網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用加速了建設(shè)。大量的數(shù)據(jù)傳輸正體現(xiàn)出壓縮技術(shù)的需求。所以壓縮技術(shù)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。一、緒論近二十年來(lái)，科學(xué)技術(shù)取得了飛速的發(fā)3航天通信氣象軍事航天通信氣象軍事41.信息傳輸方式發(fā)生了很大的改變通信方式的改變

從文字+語(yǔ)音的形式變成圖像+文字+語(yǔ)音的形式通信對(duì)象的改變

人與人的聲音或面對(duì)面的形式，變成了人通過(guò)電子設(shè)備（電腦，手機(jī)等等）與另一個(gè)人交流。

可以理解成模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變。一、圖像壓縮1.信息傳輸方式發(fā)生了很大的改變一、圖像壓縮51.1、圖像壓縮的意義數(shù)碼圖像的普及，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量的龐大。圖像的傳輸與存儲(chǔ)，必須解決圖像數(shù)據(jù)的壓縮問(wèn)題。1.1、圖像壓縮的意義數(shù)碼圖像的普及，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量的龐大。6

2.圖像傳輸與存儲(chǔ)需要的信息量空間：

1）彩色視頻信息

對(duì)于電視畫面的分辨率640*480的彩色圖像，每秒30幀，則一秒鐘的數(shù)據(jù)量為：640*480*3*8*30=221.12M所以播放時(shí)，需要221Mbps的通信回路。存儲(chǔ)時(shí)，1張CD可存640M，則僅可以存放2.89秒的數(shù)據(jù)。2.圖像傳輸與存儲(chǔ)需要的信息量空間：7

2.圖像傳輸與存儲(chǔ)需要的信息量空間：

2）傳真數(shù)據(jù)如果只傳送2值圖像，以200dpi（點(diǎn)/英寸）的分辨率傳輸，一張A4稿紙的內(nèi)容的數(shù)據(jù)量為：

1654（行點(diǎn)數(shù)）*2337（行數(shù)）*1=3888768bit=390K按14.4K的電話線傳輸速率，需要傳送的時(shí)間是：270秒（4.5分）2.圖像傳輸與存儲(chǔ)需要的信息量空間：8

圖像壓縮的必要性：由于通信方式和通信對(duì)象的改變帶來(lái)的最大問(wèn)題是：

傳輸帶寬、速度、存儲(chǔ)器容量的限制。

給我們帶來(lái)的一個(gè)難題，也給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)：

如何用軟件的手段來(lái)解決硬件上的物理極限。圖像壓縮的必要性：9?圖像編解碼模型▓信息傳輸系統(tǒng)模型

圖.信息傳輸系統(tǒng)模型上圖給出了一個(gè)信息傳輸系統(tǒng)的模型，它主要由三部分組成（圖中的三個(gè)虛線框），即編碼器、解碼器和信號(hào)傳輸?；贚BG的矢量量化算法ppt課件10?圖像壓縮▓空間上的冗余：相鄰像素或者序列相鄰幀間有較大的相關(guān)性；

▓人的視覺特性：人眼的分辨率非常有限；▓去除數(shù)字圖像中的冗余，來(lái)減少數(shù)據(jù)量。圖像壓縮的目的圖像壓縮的目的11描述語(yǔ)言

1）“這是一幅2*2的圖像，圖像的第一個(gè)像素是紅的，第二個(gè)像素是紅的，第三個(gè)像素是紅的，第四個(gè)像素是紅的”。

2）“這是一幅2*2的圖像，整幅圖都是紅色的”。由此我們知道，整理圖像的描述方法可以達(dá)到壓縮的目的。描述語(yǔ)言

1）“這是一幅2*2的圖像，圖像的第一個(gè)像素是紅12圖像冗余無(wú)損壓縮的原理RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGB16RGB（采用8級(jí)量化）從原來(lái)的16*3*8=284bits壓縮為：(1+3)*8=32bits圖像冗余無(wú)損壓縮的原理RGBRGBRGBRGBRGBRGBR13圖像冗余有損壓縮的原理36353434343434323434333730343434343434343435343431343434343434343434343434343434343434343434343434342534圖像冗余有損壓縮的原理363534343434343234314圖像的視覺冗余（彩色）

R

G

B2488822*2*2=242=16,777,216(248,27,4)(251,32,15)(248,27,4)(248,27,4)256級(jí)量化圖像的視覺冗余（彩色）RGB2488822*2*215圖像冗余信息分析結(jié)論

由于一幅圖像存在數(shù)據(jù)冗余和主觀視覺冗余，我們的壓縮方式就是從這兩方面著手來(lái)開展的。1）因?yàn)橛袛?shù)據(jù)冗余，當(dāng)我們將圖像信息的描述方式改變之后，可以壓縮掉這些冗余。2）因?yàn)橛兄饔^視覺冗余，當(dāng)我們忽略一些視覺不太明顯的微小差異，可以進(jìn)行所謂的“有損”壓縮。圖像冗余信息分析結(jié)論16圖像壓縮的分類4.圖像壓縮的分類

以圖像信息保真為出發(fā)點(diǎn)，圖像壓縮技術(shù)分兩種：1）冗余度壓縮 又稱為無(wú)損壓縮或無(wú)失真壓縮。2）熵壓縮 又稱為有損壓縮。圖像壓縮的分類4.圖像壓縮的分類17圖像的壓縮編碼圖像的壓縮編碼18第三章矢量量化技術(shù)

3.1概述3.2矢量量化的基本原理3.3矢量量化器的最佳碼本設(shè)計(jì)

第三章矢量量化技術(shù)3.1概述19

3.1概述矢量量化(VQ-vectorQuantization)作為一種有效的有損壓縮技術(shù)，其突出優(yōu)點(diǎn)是壓縮比大以及解碼算法簡(jiǎn)單，因此它已經(jīng)成為圖像壓縮編碼的重要技術(shù)之一。

3.1概述矢量量化(VQ-ve203.1概述一.標(biāo)量量化標(biāo)量量化是矢量量化在維數(shù)為1時(shí)的特例

將抽樣值的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍被分成若干個(gè)小區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間有一個(gè)代表值，量化時(shí)落入小區(qū)間的信號(hào)值就用這個(gè)代表值代替，或者叫被量化為這個(gè)代表值。這時(shí)的信號(hào)量是一維的，所以稱為標(biāo)量量化。3.1概述一.標(biāo)量量化標(biāo)量量化是矢量量化在維數(shù)為1時(shí)的21采樣量化xa(t)xa(nT)x(n)xa1x1xkxakxak+1xk+1xLxaLxaL+1x(n)=Q[xa(nT)]。3.1概述一.標(biāo)量量化采樣量化xa(t)xa(nT)x(n)xa1x1xkxakx222-

-22標(biāo)量量化3.1概述一.標(biāo)量量化2--2標(biāo)量量化3.1概述一.標(biāo)量量化23二.矢量量化：

若干個(gè)標(biāo)量數(shù)據(jù)組成一個(gè)矢量，矢量量化是對(duì)矢量進(jìn)行量化，和標(biāo)量量化一樣，它把矢量空間分成若干個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域?qū)ふ乙粋€(gè)代表矢量，量化時(shí)落入小區(qū)域的矢量就用這個(gè)代表矢量代替，或者叫被量化為這個(gè)代表矢量。例如，所有可能的二維矢量就構(gòu)成了一個(gè)平面，將平面分成7個(gè)小區(qū)域。3.1概述二.矢量量化：若干個(gè)標(biāo)量數(shù)據(jù)組成一個(gè)矢量24X1=a11,a12,…,a1KX2=a21,a22,….,a2kXN=aN1,aN2,….,aNkN個(gè)矢量，每個(gè)矢量的維數(shù)為Ka11,a12,…,a1KaN1,aN2,…,aNK第1幀第N幀3.2矢量量化的基本原理一.矢量的定義X1=a11,a12,…,a1KN個(gè)矢量，每個(gè)矢量的維數(shù)為K25Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7x1x2碼本Y={Y1,Y2,…,YJ}碼本長(zhǎng)度J=7碼字Yj={xj1,xj2}，j=1,2,…J3.2矢量量化的基本原理二.矢量空間的劃分Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7x1x2碼本Y={Y1,Y2,26LBG算法是一種遞推算法，從一個(gè)事先選定的初始碼本開始迭代。1