数字图像处理12:Huffman 编码器和解码器,二进制存储

本文探讨了Huffman编码在图像压缩中的应用,详细讲解了编码过程,包括统计符号概率、构建编码树、生成编码规则,以及如何进行图像数据的压缩和解压缩。通过实验对比了使用训练集和不使用训练集进行频率计算对压缩比的影响。

Huffman 编码

图像压缩是为了节省存储空间,增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失的最少,压缩比例的最大。

实验思想

在无损编码(不损失图像的质量的压缩)中,有一种编码很常见,被称作 Huffman 编码。哈夫曼编码是一种无损编码,依据信源符号出现的概率来构造其码字,对出现概率大的字符使用较短的码字,对出现概率低的字符则使用较长的码字,从而达到压缩数据的目的,哈夫曼编码又称为最佳编码。

编码的基本步骤:

1、统计信源字符中各符号出现的概率,将各字符出现的概率由大到小的顺序排列;
2、将最小的两个概率相加,合并成新的概率,与其他概率重新按由大到小的顺序排列;
3、重新排列后将两个最小概率合并相加合并为新的概率,即重复步骤2,直到最后两个概率之和为 1;
4、每个相加的组合中,概率大的指定为 0,概率小的指定为 1,相等则任意指定;
5、找出由每一个信源字符到达概率为 1.0 处的路径,顺序记录路径的每一个 1 和 0 的数字编码;
6、反向写出编码,即为该信源字符的哈夫曼编码。

Huffman 对应编码的代码

function [H] = Huffman_code(NK)
p_sum = sum(sum(NK));
n = length(NK);
p = zeros(1,n);
i = 1:n ;
p(1,i) = NK(i,1);
p = p/p_sum;
% p为概率分布,此函数功能是进行哈夫曼编码
% h为各个元素的码子
% e为输出的平均码长 
 
q = p;
m = zeros(n-1,n);%m中存储的是每次合并的和没合并的概率,用于后面求编码组合
 
[q,e]=sort(q); 
[k,m(1,:)]=sort(e);
q=[q(1)+q(2),q(3:n),1];
for i=2:n-1
    [q,e]=sort(q); 
    [k,e]=sort(e);
    e = [e(1:n-i+1),zeros(1,i-1)];%找到元素在排序后数组的位置
    for j = 1:n
            if(m
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