矢量编码

矢量量化图像压缩编码
专业：电子信息工程
学号：2403090224
姓名：岳鹏
img=imread('cameraman.tif'); %调入原始图像
img=double(img)/255; %归一化
[height,width]=size(img); %求出图像的行数和列数
figure(1)
subplot(1,2,1); %y轴方向有一个图，x轴方向有两个图，此处显示左边第一个图imshow(img); %显示原始图像
title('矢量量化编码前的图像')
subplot(1,2,2); %此处显示右边第二个图
imhist(img); %显示直方图
title('矢量量化编码前的图像的直方图')
siz_word=4; %设置码字的大小
siz_book=512; %设置码书的大小
img1=zeros(height*width,1); %定义一个行数为height*width，列数为1的全零列向量矩阵img1 for i=1:height %将height*width的矩阵存到列矩阵img1中
for j=1:width
img1((i-1)*width+j)=img(i,j);
end
end
M=floor(height*width/siz_word); %取整
r=mod(height*width,siz_word); %求余
if r>0
M=M+1;
end
img2=zeros(M,siz_word); %定义一个M*siz_word的矩阵img2
p=1;
A=zeros(siz_word,1); %定义一个长度为4的列矩阵A
r=1;
for i=1:height*width %将矩阵img1中的数据存入矩阵img2中A(r)=img1(i);
if r==siz_word
img2(p,:)=A;
p=p+1;
r=1;
else
r=r+1;
end
end
%LBG算法开始
%初始化码书
p=1;
r=1;
code_book=zeros(siz_book,siz_word); %定义码书，大小为512*4的矩阵
A=zeros(siz_word,1); %定义一个长度为4的列矩阵A
for i=1:siz_book*siz_word %将矩阵img1中的数据存入码书code_book中
A(r)=img1(i);
if r==siz_word
code_book(p,:)=A;
p=p+1;
r=1;
else
r=r+1;
end
end
MIU=zeros(M,siz_book); %运算矩阵，大小为M*siz_book的矩阵
t=1;
while t==1 %总循环
for i=1:M
B=zeros(siz_word,1); %定义一个长度为4的列矩阵B
B=img2(i,:);
A=zeros(siz_word,1); %定义一个长度为4的列矩阵A
A=code_book(1,:);
tep01=0.0; %累计变量
for p=1:siz_word
tep01=tep01+(A(p)-B(p))^2; %码书矩阵第一行与矩阵img2的i行的差值累加和end
r=1;
for j=2:siz_book
A=code_book(j,:);
tep02=sum((A-B).^2); %码书矩阵其他行依次与矩阵img2的i行的差值累加和
if tep02<tep01
r=j;
tep01=tep02;
end
end
MIU(i,r)=1.0; %在运算矩阵MIU中将满足要求的位置填1.0 end
t=0;
code_book1=zeros(siz_book,siz_word);%定义一个与码书大小相同的中间矩阵code_book1 for j=1:siz_book
for p=1:siz_word
tep01=0.0;
for i=1:M
code_book1(j,p)=code_book1(j,p)+MIU(i,j)*img2(i,p); %运算
tep01=tep01+MIU(i,j);
end
if tep01>0
code_book1(j,p)=code_book1(j,p)/tep01;
else
code_book1(j,p)=0.0;
end
end
end
tep01=0.0; %中间运算码书与码书的平方误差累加器for j=1:siz_book
for p=1:siz_word
tep01=tep01+(code_book1(j,p)-code_book(j,p))^2;
end
end
if tep01/siz_book<0.000001 %判断相对误差是否满足码书的设计要求t=0; %如果条件成立，则可得所需码书end
code_book=code_book1;
end
%编码后图像恢复过程
img3=zeros(M,siz_word);
for i=1:M
for j=1:siz_book
if MIU(i,j)==1
t=j;
end
end
img3(i,:)=code_book(t,:);
end
img5=zeros(height,width);
for i=1:height
for j=1:width
tep01=(i-1)*width+j;
i1=floor(tep01/siz_word);
if i1==0
i1=1;
end
j1=mod(tep01,siz_word);
if j1==0
j1=siz_word;
end
img5(i,j)=floor(img3(i1,j1)*255);
end
end
figure(2)
imshow(uint8(img5)); %显示恢复图像
title('矢量量化编码后恢复的图像')
附图：
1、矢量量化编码前的图像（左）和矢量量化编码前的图像的直方图（右）
2、矢量量化编码后恢复的图像。