1、 参考书《数据压缩导论(第4版)》 Page 66 2(a)(b),4,5?
2、利用程序huff_enc和huff_dec进行以下操作(在每种情况下,利用由被压缩图像生成的码本)。
(a)对Sena、Sensin和Omaha图像时行编码。
图像名 | 原文件大小 | 压缩文件大小 | 压缩比 |
OMAHA | 64KB | 58KB | 90.63% |
SENA | 64KB | 57KB | 89.06% |
SINAN | 64KB | 61KB | 95.31% |
(b)编写一段程序,得到相邻之差,然后利用huffman对差值图像进行编码。
4 、一个信源从符号集A={a1, a2, a3, a4, a5}中选择字母,概率为P(a1)=0.15,P(a2)=0.04,P(a3)=0.26,P(a4)=0.05,P(a5)=0.50。
(a)计算这个信源的熵。
H=(-0.15*log20.15)+(-0.04*log20.04)+(-0.26*log20.26)+(-0.05*log20.05)+(-0.50*log20.50)
=0.4105+0.1858+0.5053+0.2161+0.5
=1.8177bit
(b)求这个信源的霍夫曼码。
排序概率(从小到大):P(a2)=0.04,P(a4)=0.05,P(a1)=0.15,P(a3)=0.26,P(a5)=0.50
得到Huffman树:
就得到:
符号 | 码字 | 码长 | 概率 |
a1 | 110 | 3 | 0.15 |
a2 | 1110 | 4 | 0.04 |
a3 | 10 | 2 | 0.26 |
a4 | 1111 | 4 | 0.05 |
a5 | 0 | 1 | 0.50 |
(c)求(b)中代码的平均长度及其冗余度。
平均长度:L=3*0.15+4*0.04+2*0.26+4*0.05+1*0.50
=1.83bit
冗余度:L-H = 1.83-1.8177 = 0.0123bit
5 、一个符号集A={a1, a2, a3, a4,},其概率为P(a1)=0.1,P(a2)=0.3,P(a3)=0.25,P(a4)=0.35,使用以下过程找出一种霍夫曼码:
(a)本章概述的第一种过程:
霍夫曼编码过程
信源符号 | 码字 | 码长 | 概率 |
a1 | 011 | 3 | 0.1 |
a2 | 01 | 2 | 0.3 |
a3 | 111 | 3 | 0.25 |
a4 | 0 | 1 | 0.35 |
(b)最小方差过程。
因为,要获得具有最小方差的霍夫曼码,应当尽可能将合并字母放在列表中的最高位置,所以最小方差霍夫曼编码过程:
最小方差霍夫曼编码过程
符号 | 码字 | 码长 | 概率 |
a1 | 01 | 2 | 0.1 |
a2 | 10 | 2 | 0.3 |
a3 | 11 | 2 | 0.25 |
a4 | 00 | 2 | 0.35 |
最小方差:(0.35+0.1+0.3+0.25)*(2-2)2=0
2、 参考书《数据压缩导论(第4版)》Page 30 6?
6、在本书配套的数据中有几个图像和语音文件。
(a) 编写一段程序,计算其中一些图像和语音文件的一阶熵。
(b) 选择一个图像文件,计算其二阶熵。试解释一阶熵与二阶熵的差别。
(c) 对于(b)中所有的图像文件,计算其相邻像素之差的熵,试解释你的发现。
解:
序号 | 文件名 | 一阶熵 | 二阶熵 | 差分熵 |
1 | EARTH.IMG | 4.770801 | 2.568358 | 3.962697 |
2 | BERK.RAW | 7.151537 | 6.705169 | 8.976150 |
3 | GABE.RAW | 7.116338 | 6.654578 | 8.978236 |
4 | OMAHA.IMG | 6.942426 | 4.488626 | 6.286834 |
5 | SENA.IMG | 6.834299 | 3.625204 | 3.856989 |
6 | SENSIN.IMG | 7.317944 | 4.301673 | 4.541547 |
7 | test.txt | 4.315677 | 3.122731 | 6.099982 |
文件的一阶熵、二阶熵和差分熵
(a)、上表中计算出了一阶熵。
(b)、在上表中,1、4、5、6为图像文件,把它们进行对比,二阶熵比一阶熵要小,因为二阶熵把字符序列分成了两个字符,增长了序列,所以二阶熵比一阶熵小。
(c)、发现图像文件的相邻像素之差的熵(差分熵)的值在一阶熵和二阶熵之间。