МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 308

Лабораторная работа №2

на тему: «Методы сжатия изображений»

по дисциплине

«Обработка аудио- и видеоинформации»

Вариант 5

Студент:

Группы № 03-518

Шпилевой С.Г.

Преподаватель:

Доцент, к.т.н.

Максимов А.Н.

Москва 2013

Задание

1. Провести «вручную» сжатие 2-ух фрагментов данных методом группового кодирования. Сравнить полученные коэффициенты сжатия.

2. Провести «вручную» сжатие 2-ух фрагментов данных методом LZW. Сравнить полученные коэффициенты сжатия.

3. Провести «вручную» сжатие 2-ух фрагментов данных с применением кодов Хаффмана. Сравнить полученные коэффициенты сжатия.

4. Провести «вручную» сжатие 2-ух фрагментов данных с применением алгоритмов RLE, LZW и кодов Хаффмана. Описать полученные результаты и сделать соответствующие выводы.

5. Реализоваь алгоритм JPEG в среде Mathcad и применить его для сжатия двух фрагментов изображения согласно варианту задания при q=2 для 1-ого фрагмента и при q=2 и 7 для 2-ого фрагмента. Сравнить полученные коэффициенты сжатия и объяснить результаты. Сделать вывод о влиянии пиксельных значений исходных фрагментов изображения на эффективность сжатия.

Исходные данные

	Номер задания
	1 (RLE)	2 (LZW)	3 (Haffman)	4 (все три метода)	5 JPEG
Вариант 5	1,2	5,8	11,10	16	21,26

Практическая часть Сжатие «вручную» 2-ух фрагментов данных методом группового кодирования

Алгоритм группового кодирования известный в англоязычной литературе как RLE – Run Length Encoding является самым простым и, как следствие, самым быстрым и нетребовательным к ресурсам ЭВМ. Его идея предельно проста: если во входном потоке данных встречаются повторяющиеся группы символов (байтов), то в выходной (сжатый) поток записываются лишь число символов в группе и сам повторяющийся символ.

1. Исходная строка символов:

bbbbbbbccccccbbcaaaaaaabbbccccaaaaaaabbbbbaaaaadddddddddaaaadd

Исходная строка символов после кодирования будет иметь вид:

7b6c2b1c7a3b4c7a5b5a9d4a2d

Так как исходная строка занимала 62 байта, а кодированная – 26 байт, то в результате достигается коэффициент сжатия K_сж = 62/26 = 2,385 > 1, следовательно, сжатие считается эффективным.

2. Исходная строка символов:

cbcbbbbcdccddaddabbddccaaaccddddccbbbaaadddddbbbbcacccddaabb

Исходная строка символов после кодирования будет иметь вид:

03cbc4b02cd2c2d1a2d1a2b2d2c3a2c4d2c3b3a5d4b02ca3c2d2a2b

Так как исходная строка занимала 60 байт, а кодированная – 55 байт, то в результате достигается коэффициент сжатия K_сж = 60/55 = 1,09 > 1, следовательно, сжатие считается эффективным.

Сжатие «вручную» 2-ух фрагментов данных методом lzw

LZW относится к группе словарных методов сжатия, которые разбивают входной поток данных на слова. Словом называется последовательность символов (байт). Совокупность всех слов называется словарем, в котором каждое слово содержится под своим номером (индексом, ссылкой). В выходной поток записываются только ссылки. Эффект сжатия возникает за счет того, что длина ссылок, как правило, меньше длины слов. Словарь формируется итеративно, по ходу работы алгоритма сжатия/распаковки.

5. b | a | a | c | c | b | cc | bc | a | ba | cc | ab | ba | ab | aa | ab |cc

1 0 0 2 2 1 6 8 0 3 6 11 3 11 4 11 6

Номер слова	Слово	Номер слова	Слово
0	a	10	bca
1	b	11	ab
2	c	12	bac
3	ba	13	cca
4	aa	14	abb
5	ac	15	baa
6	cc	16	aba
7	cb	17	aaa
8	bc	18	abc
9	ccb

Сжатый поток состоит из ссылок:

1 0 0 2 2 1 6 8 0 3 6 11 3 11 4 11 6

Входной поток был байтовым, на каждую ссылку отводится тоже один байт, получаем коэффициент сжатия К_сж = 27/17 = 1.588 > 1. Сжатие считается эффективным.

8) aaacbcbbbbcccbbbcacc

0 3 2 1 5 1 8 2 10 8 6 0 10

Номер слова	Слово	Номер слова	Слово
0	a	8	bb
1	b	9	bbc
2	c	10	cc
3	aa	11	ccb
4	aac	12	bbb
5	cb	13	bca
6	bc	14	ac
7	cbb

Сжатый выходной поток состоит из ссылок: 0 3 2 1 5 1 8 2 10 8 6 0 10.

Входной поток был байтовым, на каждую ссылку отводится тоже один байт, получаем коэффициент сжатия К_сж = 20/13 = 1.538 > 1, следовательно, сжатие считается эффективным.