【数据压缩】DPCM编码实验

ismismist

已于 2022-05-03 17:33:05 修改

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于 2022-05-03 17:15:49 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ismismist/article/details/124555056

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本文详细介绍了DPCM编码原理，包括左向预测和8bit均匀量化。通过实验分析，展示了DPCM编码结合熵编码在不同图像类型上的压缩效果，指出DPCM编码在某些图像中能提供更好的压缩比。实验结果表明，DPCM+熵编码在大部分情况下能实现高质量的图像压缩。

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一.DPCM编码原理

在一个DPCM系统中，需要设计预测器和量化器两部分。

在本次实验中，我们采取左向预测和8bit均匀量化。

左向预测：

即将当前像素的左边像素作为预测，两像素值相减即为当前像素的预测误差值。

对于第一列像素，默认取其预测值均为128.

8bit均匀量化：

图像本身是8bit（灰度值为0-255），所以如果相减值就会变为-255——+255

为了进行8bit量化，要将预测误差值（即像素相减的差）/2+128，使其范围为0-255。（量化插值b=a/2）。之后需要进行反量化值c，将量化插值b乘2（c=b*2）。之后再将反量化值c与左侧像素预测值相加得到本像素预测值。

二.实验过程内容分析

1.本次实验需要三个文件

一个输入文件，一个预测误差图像文件，一个重建图像文件

    char* orifilename = NULL;
	char* prefilename = NULL;
	char* recfilename = NULL;

	orifilename = argv[1];
	prefilename = argv[2];
	recfilename = argv[3];

	FILE* fp1 = fopen(orifilename, "rb");
	FILE* fp2 = fopen(prefilename, "wb");
	FILE* fp3 = fopen(recfilename, "wb");

2.分配三个主要缓冲区

（1）oribuffer是原灰度图像的缓冲区

（2）prebuffer是预测误差图像的缓冲区

（3）recbuffer是重建图像的缓冲区

    for (int i = 0; i < height; i++)
	{
		for (int j = 0; j < width; j++)
		{
			if (j == 0)
			{
				*(recbuffer + i * width + j) = 128;
				*(prebuffer + i * width + j) = *(oribuffer + i * width + j) - 128;
			}
			else
			{
				p1 = *(oribuffer + i * width + j) - *(oribuffer + i * width + j - 1);//误差
				if (p1 % 2 == 0)
					p2 = p1 / 2 + 128;//8bit量化
				else
					p2 = (p1 - 1) / 2 + 128;//8bit量化
				*(prebuffer + i * width + j) = unsigned char(p2);
				p3 = unsigned char(p2 * 2);//反量化
				*(recbuffer + i * width + j) = *(oribuffer + i * width + j - 1) + p3;
			}
		}
	}