信源编码---矢量量化算法

1.矢量量化的基本思想：

将若干个标量数据组构成一个矢量，然后在矢量空间给以整体量化，从而压缩了数据而不损失多少信息。矢量量化引入的优点:高维空间处理可增加灵活性。

2.矢量量化最重要的点——码本的生成。这里介绍一种算法---LBG算法。

LBG算法的思想：

1.随意选取n个图像块作为码矢量；

2.由这n个码矢量对所有的图像块进行划分，即分成n个集合，使每个集合中的图像块，都是与各码矢量距离中，与对应的码矢量的距离最小的；

3.由这n个集合的重心，得到n个新的码矢量；

4.如果这些个码矢量与原来的码矢量变化不大（收敛），就完成码书的训练，否则重新进行2、3步。

程序调试：

运行环境：win7+VS2012

一、 trvqsp_img：获得图像矢量量化的码书。

这个程序可以用来训练矢量量化器。使用LBG算法获得图像压缩码书，初始化使用Linde,  Buzo, and Gray提出的分割方法。

1. 调用参数格式：

trvqsp_img ts_img codefile [-b cb_size] [ -t block_height] [-w block_width] [-x row_size][-y col_size] [-h]

ts_img：是训练图像，也即待量化压缩的图像，假定为8位灰度级，使用光栅扫描顺序存储。

Codefile：以二进制格式存放码书的文件，有一个包含12个字节的文件头记录：向量的维度,以及码书的大小。

-b cb_size：码书的大小

-t block_height：块的高度（以像素为单位）

-w block_width：块的宽度（以像素为单位）

实际上由block_width 、block_height决定着码书向量的大小，也即每个输出块的大小。因此向量的维数是block_height *block_width。

-x row_size：输入图像的宽

-y col_size：输入图像的高

-h 帮助

二、 vqimg_enc：根据码书对图像进行矢量量化。

这个程序可以使用矢量量化来压缩图像。需使用trvqsp_img获得的码书文件，码书的大小以及码块的大小包含在指定的码书文件中。这个程序使用的是定长编码，所以可以使用变长编码来优化程序。如果没有指定一个输出文件则从命令框中输出。

1. 调用格式：

vqimg_enc [-i imagein] [-o cmpfile] [-c codebook] [-x row_size] [-y col_size] [-h]

-i imagein：输入的待编码的图像文件名

-o cmpfile：输出的量化压缩后的文件名

-c cmpfile：码书文件

-x row_size：输入图像的宽

-y col_size：输入图像的高

-h 帮助

三、 vqimg_dec：根据码书文件和压缩后的文件重构原始图像。

重建压缩图像使用vqimg_enc。解码需要提供码书文件，而码书文件则通过压缩文件的文件头提供其名称，不需要人为输入。图像是8位灰度级图像，使用光栅扫描顺序存储。

1. 调用格式：

vqimg_dec [-i cmpfile] [-o imageout] [-h]

-i cmpfile：压缩文件名

-o imageout：重建图像文件名

-h 帮助

 对项目进行单步调试,通过设置断点的方式对程序进行单步调试，了解到：

该解决方案的中包含三个主程序且他们各自的运行过程如下：
（1）、trvqsp_img:用于获得图像矢量量化的码书；
程序中运行过程：
（1、打开图像文件与码书文件
（2、读取相应参数
（3、图像存到缓冲区trimg
（4、codebook_size变为之前2倍。对codebook赋值，奇数行不变，偶数行加上一个eps扰动。
（5、measure>门限值且迭代次数小于100次时，迭代codebook行，如果有匹配训练集行，该行赋值为匹配训练集行的均值；如果没有，则该行赋值为上次码书匹配最多行并加扰动；对训练集每一行找到码书中平方差最小的行，累加起来。
（6、重复步骤（5直到不满足条件
（7、（4-（6直到codebook_size不再