基于矢量量化编码的数据压缩算法的研究与实现

文章摘要：基于矢量量化编码的数据压缩算法的研究与实现As the rapid development of communications and information technology, data compression technology has become a powerful tool for people to work or do the scientific research on this information age. As a study of important issues on information research, data compression techno

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基于矢量量化编码的数据压缩算法的研究与实现

As the rapid development of communications and information technology, data compression technology has become a powerful tool for people to work or do the scientific research on this information age. As a study of important issues on information research, data compression technology has been pay much attention to. Vector Quantization Technology, as an important branch in the field of data compression, with its excellent characteristics: high compression, encoding speed, clear and simple algorithm, has become powerful tools and methodologies in the area of image compression.
Aimed to the application with the way to Vector Quantization in the Static image of research goals, this thesis show you the detailed explanation of the basic Vector Quantization principle, related concepts and development status, the discussion the three technology key of Vector Quantization — code book design algorithm, code searching and code distribution. In detail elaborated LBG algorithm and most greatly drops which we can called MD algorithm in the code book design algorithm, based on inequality quick code-search in quick code-search and BAS algorithm and Prohibition search symbol index distribution algorithm in symbol index distribution. Finally, I analyzed the existing typical algorithm and improving algorithm, come up with my own realization based on the method of Vector Quantization and achieve good results.
KEYWORDS：data compression Vector Quantization LBG

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1．1 课题的研究背景及意义 1
1．2课题研究现状 2
1．3 课题研究内容 3
第二章 矢量量化技术简介 4
2．1 数据压缩技术 4
2．2 矢量量化的定义及理论基础 8
2．3 矢量量化的相关概念 10
2．4 矢量量化的关键技术及技术指标 13
第三章 矢量量化的算法研究 16
3．1 矢量量化码书设计算法的研究 16
3．1．1 经典的LBG算法 16
3．1．2 MD算法 18
3．1．3 码书设计算法比较 19
3．2 码字搜索算法 20
3．2．1 基于不等式的快速码字搜索算法 20
3．2．2 等均值等方差最近邻搜索算法 21
3．3 码字索引分配算法 23
3．3．1 BSA算法 23
3．3．2 禁止搜索码字索引算法 25
第四章 矢量量化算法的实现 26
4．1 需求分析与整体设计 26
4．1．1需求分析 26
4．1．2 整体设计 26
4．2 矢量量化算法的实现过程及说明 27
4．2．1 初始码书的生成 27
4．2．2 LBG矢量量化 28
4．2．3 矢量量化码字索引与恢复 31
4．3 实验结果及评价 31
第五章 结论与展望 34
参考文献 35
致 谢 36
附录 37

摘 要

伴随着通讯与信息科技的迅猛发展，数据压缩技术己经成为信息时代人们工作与科研的有力工具。数据压缩技术，作为信息论研究中的一个重要课题，一直受到人们的广泛关注。矢量量化技术作为数据压缩领域里的一个重要分支，以它压缩比高、编码速度快、算法简单清晰等良好的特性，在图像压缩等领域都已成为有力的手段和方法。
本文以矢量量化在静止图像方面的应用为研究目标，介绍了矢量量化的定义，基本理论、相关概念及发展现状，重点讨论研究了矢量量化的三大关键技术–码书生成和码字搜索和码字索引分配。详细阐述了码书设计算法中的LBG算法和最大下降MD算法；快速码字搜索中的基于不等式快速码字搜所和码字索引分配中的BAS算法和禁止搜索码字索引算法等。
最后总结分析了现有典型的算法和改进算法并提出了自己的基于矢量量化算法的实现方法，编程实现了一个完整的数据压缩软件，取得了较好的效果。

关键词： 数据压缩，矢量量化，LBG
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 课题的研究背景及意义
1．1．1 研究背景
随着计算机和大规模集成电路的飞速发展，数字信号分析和处理技术得到很大发展，并已经广泛应用于通信、雷达和自动化等领域。数字信号的突出优点是便于传输、存储、交换、加密和处理等。一个模拟信号f(t)，只要它的频带有限并允许一定的失真，往往可以经过采样变成时间离散但幅值连续的采样信号f(n)。对于数字系统来说，f(n)还需经过量化变成时间和幅值均离散的数字信号x(n)。

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