MatLab在图像矢量量化中的应用.pdf

实践与经验

!"#$"%在图像矢量量化中的应用&

雷超阳!刘军华

!长沙通信职业技术学院计算机工程系"长沙"#$$#%#

摘要#从矢量量化的特点和码本设计方法出发’探讨!"#$"%在矢量量化中的应用’利用
!"#$"%编程实现图像矢量量化’并给出了程序运行结果’通过对运行结果进一步分析’
效果良好’为图像矢量量化提供了一个新的途径)
关键词#矢量量化!!"#$"%!码本!自组织特征映射神经网络

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’引言$&!$)’*’%(%+%$,%

作为多媒体计算机技术的关键环节"图像压缩一
矢量量化过程可以分为个阶段码本设计编
直是信息处理技术研究中最活跃的领域"矢量量化是/)%
码和解码其中码本设计对压缩性能产生重要影响
一种有效的图像压缩方法"它能够获得很高的压缩$"
码本设计的好坏直接关系到图像矢量量化的质量最
比"能有效降低传输码率和存储容量"因而在图像压$
著名的优化码本设计算法是由等人提出的
缩领域获得了广泛应用$图像矢量量化涉及到图像处01234
算法’/(’"(以下总假定对"上集合的划分为
理算法%聚类分析算法和复杂的数学计算工具等"如056$(!%
果仅用普通编程工具所提供的功能来实现"将花费大!%是7898281划分"将输入矢量,看做是一个平稳
量的时间和精力用在编程和调试上"将会大大降低算随机过程且是各态历经的"则056算法可描述如下)
法的研究效率$因此"选择一种高效实用%易于编程的初始化给定码本大小$
&#*"&""&$"($*+)*,**$"#")"
科学与工程计算工具很有必要$
+"&,#-"$-"-*$"#")"+".,#"/*$"0,#*/,
矢量量化技术对于/计算
(&)*(/*+)*,**$"#")"+"&,#-"1/&’/*
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*&2&$-"’/&$-**,
矢量量化操作是在维欧几里德空间!"上进行的.-*$
为输入矢量可以看做是在"上给定了概1&’*,1&’*
&"&##$#"!&/*若/,#/,#//’""停止,
’#(’)("1&’*
率分布函数的一个随机矢量$$是#的取值"%!!//
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是随机矢量取值空间$则%的一个&级量化器’*寻找令
&"*$&!(/**+$&+**,**$"#")"+"&,#-"
’("!(由以下三部分组成)返回
(/;#*$&!(/*"&#*$
码本的码字集称
!#*(*+)*"**$"#")"+"&,#-.)*其中.表示训练矢量的个数"/表示循环迭代次
为码字,数表示训练矢量和在第次迭代码
"2&$-"’/&$-**$-/
&,#现
对的分割本中对应码字的失真误差"如果失真误差用欧氏距离
&)*%!*++*"**$"#")"+"&,#-""!**代
**$的平方来测量’/(则可定义如下
"2&$-"’/&$-**)计
&,#
2&$"’/&$***<<$3’/&$*<<)算
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**$机
步骤中的是对码字集重新进行优化
&"*!(/(/
&*由以下定义的映射)
/::!总
分割是对重新分
!!"$#$(%"$&!(/**+$&!**,**$"#")"+"&,#-第
二
&基金项目"湖南省教育科学#十一五$规划课题%’()*+,-./0/-12&八
收稿日期"3--14534-6修稿日期"3--24-7451一
作者简介"雷超阳%58154&’男’湖南长沙人’在读博士’副教授’研究方向为图像处理(计算机网络和数据结构期
"
!"#$%&’"!()*+%,--!."!"
实践与经验

割所得到的统计计算出其质心量
!"!"#$"%"&"#"#’%$""+#$"%"&"#"*’%’
(2为权值
由于从而保证了算法的3"!1$#6="$!1$"="%!1$"="&!1$"#"=",!1$8
$!!"$%%&!’&$)%&’%!’&’%$"
矢量""#$"%"&"#"#’%’
收敛性%
设置迭代总次数为4%
从上面的分析可知"码本设计的目标就是把个
(初始值将权值矢量用小的随机矢量初始
!&$&3"
训练矢量最优分成类%而*+,算法的基本思想是给
化"设置初始学习速率!!$$%
出一个初始码本通过循环迭代过程来使训练矢量和
"抽样从训练矢量空间中选取一个训练矢
!<$&$+
码本中的码字的失真误差最小"这一思想和-’均值
量做为输入%
聚类算法不谋而合%在很多情况下"可以用-’均值聚
!"$选取获胜神经元5&通过欧氏距离最小的原
类算法来代替*+,算法进行码本设计%
则来确定&

>>$+’35>>#?@0>>$+’3">>""#$"%"&"#"#’%
作为竞争神经网络的一种应用"许多学者已经把"
-./.010的自组织特征映射神经网络!2345$用于图从而实现了神经元的竞争过程%
像矢量量化%该神经网络具备这样的特点&输