游程编码课程设计说明书

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1、实践教学«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^«j^兰州理工大学计算机与通信学院2014年春季学期题目：基于游程编码的信源编/解码系统设计及仿真专业班级：通信2011级3班姓名：董亮学号：11250309指导教师：晏-燕成绩：目录觀121.1信源编码简介21.2信源编码的理论基础31.3信源编码的分类及作用51.4信源编码的历史72•、游程湖82.1游程L<:度82.2游程编码算法82.3游程编码特点92.4游程编码算法示例93.基于游程编码的信源编/解码的MATLAB仿真设计103.1

2、压缩前的准备103.2进行游程编码113.3算法流程133.4游程编码的简单实现18湘輔20腿21X文献23摘要本课题主要是针对于游程编码信源编解码的数据压缩算法的设计与实现，游程编码非常简单，编码、解码速度快，应用广泛。游程编码是针对于二元序列的一种编码方法，对于二值图像而言是一种具有高压缩比的无损数据压缩技术，它是应用游程编码的原理对二值图像进行数据压缩的编码技术，对连续的黑、白像素数（游程）以不同的码字进行编码。游程编码是一种简单的非破坏性资料压缩法，其好处是加压缩和解压缩都非常快，其方法是计算连续出现的资料长度压缩之，其缺点是对于

3、不重复的资料反而加人容量且需人量的缓冲和优质信道来实现。游程编码在MATLAB屮的实现主要体现在对二值图像的压缩上,一张二值图像其实就是两个灰度值所组成的一个图像矩阵，而设计程序首先就要考虑到遍历图像所有的灰度值，并按照游程的原理，即（灰度值，游程宽度）的形式依次记录。由于纯粹的二值图较少的原因,可以先将灰度图转换为二值图进行压缩，在设计的过程屮，压缩矩阵的初始化与终止位置是尤为重要的，即游程宽度在编码之前是置为1的（其屮也有MATLAB的下标不同于其他高级语言是从0开始的原因），并且在游程宽度初始化时，也要将此矩阵屮第一个灰度值给相应的

4、数组向量。在压缩过程屮，只需要不断将游程宽度与灰度值所在的数组向量累加就行，而到了将截止时，应该将最后一个灰度值手动赋给灰度值的数组向量屮，这是因为在循环体屮不能出现超出卜'标值的值，所以循环次数一般定为图像矩阵的像素数-1，这样循环截止时还剩丁最后一个灰度值没有被循环体被遍历上，因而需要手动将之添加进去。为了反映游程编码后的成效，可以绘制一个以游程序列为横轴，游程宽度为竖轴的函数图像，从此图像屮也可以看出一幅二值图屮哪些地方的灰度值较为集屮。而解压缩，其实就是一个压缩的逆过程，同样地也要注意遗漏的问题。本文首先简要介绍Y信源编码的原理，

5、然后重点介绍游程编码的原理和实现技术，对游程编码技术做了较为全面的研究。包括游程压缩过程、数据压缩、解压缩过程，并给出了相应的二值图像游程编码MATLAB仿真程序，一般字符进行游程压缩的MATLAB仿真程序以及附录了一段压缩灰度图像的仿真程序以用來对比验证。关键字：信源编码压缩游程编码MATLAB1.信源编码1.1信源编码简介编码实质上就是对信源的原始符号按一定规则进行的一种变换。编码可分为信源编码和信道编码。由于信源符号之间存在分布不均匀和相关性，使得信源存在冗余度，信源编码的主要任务就是减少冗余，提高编码效率。具体的说就是针对信源输出

6、符号序列的统计特性，寻找一定的方法把信源输出符号序列变换为最短码字序列的方法。信源编码的棊本途径有两个：使序列中的各个符号尽可能地相互独立，即解除相关性；使编码中各个符号出现的概率尽可能地相等，即概率均匀化。采用的一般方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。即同样多的信息用较少的码率传送，使单位时间内传送的平均信息量增加，从而提高通信的有效性。为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对所施行的变换。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性來寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载

7、荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。既然信源编码的棊本A的是提高码字序列屮码元的平均信息量，那么，一切汽在减少剩余度而对信源输出符号序列所施行的变换或处理，都可以在这种意义下归入信源编码的范畴，例如过滤、预测、域变换和数据压缩等。当然，这些都是广义的信源编码。一般来说，减少信源输出符号序列屮的剩余度、提高符号平均信息量的棊本途径有两个.•①使序列中的各个符号尽可能地互相独立；②使序列中各个符号的出现概率尽可能地相等。前者称为解除相关性，后者称为概率均匀化。信源编码的一般问题可以表述如下：若某信源的输出为长度等于M的

8、符号序列集合式中符号A为信源符号表，它包含着K个不同的符号，A={ak

9、k=l/--,K},这个信源至多可以输出KM个不同的符号序列。记IIUII=KM。所谓对这个信源的输出进行编码，就是用一