数字图像处理
题
目基于LBG算法的矢量量化
图像压缩编码实验
院（系）名称专业名称学生姓名学生学号指导教师
2012年5月15日摘要
在航天、军事、气象、医学、多媒体等领域中经常需要大量存储和传输各种静态图像和视频图像。为了提高传输效率和减少存储空
f间，必须采取有效的压缩编码算法消除图像中所包含的各种冗余信息并在给定的失真条件下使用尽量少的比特数来描述图像。要想得到好的性能编码，仅采用标量量化是不可能的，而矢量量化（VQ作为一种高效的数据压缩技术，其突出优点是压缩比大以及解码算法简单，已被广泛应用于图像压缩领域。本实验采用LBG算法得图像压缩所需要的码书，通过码书实现图像压缩编码。大量实验结果表明：LBG算法对初始码书依赖性大，对于给定的码字大小，码书越大，压缩比越低，但重建图像质量越好；码书相同时码字较小的编码性能较优。
关键字：矢量量化（VQ、LBG算法、码书、压缩比、码字
f一、实验原理
矢量量化：
当把多个信源符号联合起来形成多维矢量，再对矢量进行标量
量化时自由度将更大，同样的失真下，量化基数可进一步减少，码率
可进一步压缩。这种量化叫矢量量化。
LGB算法：
一种有效和直观的矢量量化码书设计算法LBG算法也叫
GLA算法是由Li
de、Buzo和Gray于1980年首先提出来的。该算
法基于最佳矢量量化器设计的最佳划分和最佳码书这两个必要条件，
且是Lloyd算法在矢量空间的推广，其特点为物理概念清晰、算法理
论严密及算法实现容易。
针对训练矢量集为Xx0x1xM1，其LBG算法的具体步骤如下：
步骤1：给定初始码书C0
y00

y10

y0N1
，令迭代次数
0，均
失真D1，给定相对误差门限01。
步骤2：用码书C
中的各码字作为质心，根据最佳划分原则把训
练矢量集X划分为N个胞腔S

S

0

S1




S

N1
，Si
满足
S

i


v

d
v
yi



mi
0jN1
d
v
y

j
v

X
步骤3：计算平均失真
D


1M
M1
i0
mi
0jN1
d

xi

y

j

判断相对误差是否满足
D
1D
D
若满足，则停止算法，码书C
就是所求的码书。否则，转步骤4。
1
f步骤4：根据最佳码书条件，计算各胞腔的质心，即
y
1i

1S
i
vvSi

由这N个新质心yi
1i01N1形成新码书C
，置
1，转步骤2。
二、实验步骤
（1）对给定图片，采用LBG算法获取最佳码书设计；（2）采用熵编码实现图像索引编号的压缩。
三、运行结果如下
1在给定的码字（sir