数字图像处理课程设计_3.docVIP

沈阳理工大学数字图像处理课程设计

成绩评定表

学生姓名

齐俊玮

班级学号

1103030220

专业

电子信息工程

课程设计题目

图像无损压缩程序设计-香农-费诺编码

评

语

组长签字：

成

绩

日

期

2014年7月11日

课程设计任务书

学院

信息科学与工程

专业

电子信息工程

学生姓名

齐俊玮

班级学号

1103030220

课程设计题目

图像无损压缩程序设计-香农-费诺编码

实践教学要求与任务：

要求：熟悉matlab程序，在加深对香农编码原理理解的基础上，学会运用已学的知识涉及编码的实验对结果进行分析，进而完成图像的无损压缩

任务：

(1)数字图像进行香农编码

(2)??对数字图像进行算术编码?

(3)分析所得到的结果

工作计划与进度安排：

第一阶段（1-2天）：熟悉编程环境，查阅相关资料

第二阶段（2-3天）：算法设计

第三阶段（2-3天）：编码与调试

第四阶段（1-2天）：实验与分析

第五阶段（1-2天）：编写文档

指导教师：

2014年6月23日

专业负责人：

2014年6月24日

学院教学副院长：

2014年6月24日

摘要

对于巨大的数字图像数据量，如果不经过压缩，不仅超出了计算机的存储和处理能力，而且在现有的通信信道的传输速率下，是无法完成大量多媒体信息实时传输的，数字图像高速传输和存贮所需要的巨大容量已成为推广数字图像通信和最大障碍。因此，为了存储、处理和传输这些数据，必须进行压缩。

图像压缩之所以能够进行压缩是因为原始图像数据是高度相关的，存在很大的数据冗余。数字图像包含的冗余信息一般有以下几种：空间冗余、时间冗余、信息熵冗余、统计冗余、结构冗余、视觉冗余以及知识冗余等。图像压缩算法就是要在保证图像一定的重建质量的同时，尽可能多的去除这些冗余信息，以达到对图像压缩的目的。本设计通过香农-费诺编码实现图像的压缩，以达到无损的目的。

关键词：图像压缩；压缩算法；香农编码

目录

1设计目的 1

2设计任务 1

3设计原理 1

3.1图像的香农编码概念 1

3.2香农编码流程图 2

4设计内容 3

4.1图像的香农编码概述 3

4.2图像的香农编码举例 3

5程序代码设计 6

6仿真及结果分析 8

参考文献 10

PAGE

PAGE10

1设计目的

(1)通过本实验熟悉Matlab软件编程环境；

(2)在加深对香农编码原理理解的基础上，学会运用已学的知识涉及编码的实验对结果进行分析，并用实验的结果来说明香农编码的对图像无损处理的特点及应用。

2设计任务

设计一个霍夫曼编码，对数据进行无损压缩。

3设计原理

3.1图像的香农编码概念

香农-范诺编码，符号从最大可能到最少可能排序，将排列好的心愿符号分化为两大组，使两组的概率和近于相同，并各赋予一个二元码符号“0”和“1”。只要有符号剩余，以同样的过程重复这些集合以此确定这些代码的连续编码数字。依次下去，直至每一组的只剩下一个信源符号为止。当一组已经降低到一个符号，显然，这意味着符号的代码是完整的，不会形成任何其他符号的代码前缀。

3.2香农编码流程图

香农编码的实现如下图3.2

开始输入符号个数N和相应概率

开始

输入符号个数N和相应概率

按概率由大到小排序

按公式求码长

求出对应位的概率累加和

按乘2取余，将累加概率转换为二进制

结合求得的对应码长，将二进制的累加概率取对应长度的作为相应码字

输出信源、概率、码长和码字

结束

图3.2香农编码流程图

4设计内容

4.1图像的香农编码概述

香农-范诺编码，符号从最大可能到最少可能排序，将排列好的心愿符号分化为两大组，使两组的概率和近于相同，并各赋予一个二元码符号“0”和“1”。只要有符号剩余，以同样的过程重复这些集合以此确定这些代码的连续编码数字。依次下去，直至每一组的只剩下一个信源符号为止。当一组已经降低到一个符号，显然，这意味着符号的代码是完整的，不会形成任何其他符号的代码前缀。

这是一个行之有效的算法，它会产生相当有效的可变长度编码;当两个较小的集生产分区其实是相等的概率，一位用于区分它们的信息是最有效的使用。不幸的是，香农-法诺并不总是产生最优的前缀码;概率{0.35，0.17，0.17，0.16，0.15}是一个将分配非优化代码的Shannon-Fano的编码的一个例子。

出于这个原因，香农-范诺几乎从不使用;?几乎是计算简单，生产总是达到预期最低的码字长度的制约下，每个符号是由一个整数组成一个代码代表的前缀码。这往往是不必要的，因为代码将装在首尾相连的长序列的里。如果我们认