• 第二次作业


    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 0.1 
     a2  01 2 0.3 
     a3 111   0.25
     a4  0  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。

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