粒子群优化算法在图像矢量量化码书设计中的应用

鉴于经典的LBG码书设计算法易陷入局部最优解,首次采用粒子群优化算法来设计图像矢量量化的最优码书,并提出了粒子群矢量量化（PSO-VQ）算法和粒子一致性操作（PCO）。在PSO-VQ算法中,每个粒子表示一个码书,以粒子群进化的方式对初始码书进行迭代而获得最优码书,PCO操作对各初始码书中的码矢量按其灰度均值排序,使不同码书的内部结构基于码矢量灰度均值达到基本一致,确保了结果向全局最优解收敛。实验证明,PSO-VQ算法在解码图像的PSNR值和主观效果上都优于LBG算法,同时拓展了粒子群优化算法的应用领域。     

自适应二阶码书矢量量化算法研究

介绍了矢量量化的基本算法LBG。在此基础上,提出了一种时间复杂性和空间复杂性有所降低的改进算法,节省了存储空间,提高了压缩比。该算法的核心是自适应的生成初始码书以及对初始码书的二次压缩过程。从降低时间复杂度和节省存储空间、提高压缩比的角度,对该算法进行了讨论。     

矢量量化的初始码书算法

矢量量化的初始码书设计是很重要的,影响或决定着其后码书形成算法的迭代次数和最终的码书质量。针对原有的初始码书算法在性能上随机性强与信源匹配程度不高的问题,提出一种对于训练矢量实施基于分量的和值排序,然后做分离平均的初始码书形成算法。算法使用了矢量的特征量,脱离了对于图像结构因数的依赖,能产生鲁棒性较好的初始码书。实验证明了该方法的有效性,与LBG算法结合可进一步提高码书质量。     

矢量量化中码书旋转压缩的研究

普通码书中的码字之间在不同的方向上具有很大的相关性,存在大量的数据冗余。提出了将码书中的码字旋转压缩的理论。该理论是将各个码字按四个方向垂直旋转后进行相似性检查。如果旋转后的码字其中一个方向上与前面的码字存在相似,则将该码字删除,从而达到压缩的目的。编码时将压缩后的码书旋转恢复后进行编码,从而大幅降低了需要存储的码字数量。同时给出了一种将现有1 024阶16维码书旋转压缩成256阶16维的方法,并对该方法得到的码书性能进行了仿真验证。实验结果表明使用压缩后的码书在硬件实现时与普通的矢量量化码书相比减少了75%的存储空间和输入带宽,而PSNR平均只降低0.28 dB。     

基于矢量量化码书的离群点检测方法*

利用矢量量化码书作为数据分类模式最优代表集的特点,提出基于码书的离群点概念,论证了其与经典统计学关于离群点定义的内在联系。在基于学习的矢量量化码书生成算法和最近邻码字搜索算法基础上构造了离群点检测算法。实验结果表明了提出的关于离群点定义的合理性和算法的有效性。     

基于改进人工蜂群的图像矢量量化码书设计算法

为了进一步提高图像矢量量化的码书质量,提出了一种新的图像压缩矢量量化码书设计算法。该算法采用均方误差(MSE)作为码书设计的适应度函数,利用改进的人工蜂群算法进行适应度函数的优化求解,增强了算法的自组织性和收敛性,大大减少了陷入局部收敛的可能性。将一种基于和值特性的快速码字搜索思想引入到码书设计算法中,使算法计算量明显降低。仿真结果表明,该算法具有计算时间短、收敛速度快的优点,并且生成的码书质量好、稳定性强。     

初始码字间距最大化的矢量量化码书设计算法

目前对传统LBG算法的改进措施一般以增加时间开销作为代价.本文提出一种新的矢量量化码书设计改进措施--初始码字间距最大化:初始码书中的码字全部来自输入的训练矢量,且每一个新的初始码字尽可能地远离现有的码字,实验结果表明:本算法完全消除了空胞腔现象,更有效地避免了局部最优,能获得质量更高的码书;收敛速度快,具有较低的时间消耗.本算法在时间开销以及码书质量这两个方面都优于传统LBG和基于人工蚁群优化的码书设计算法等改进算法.     

码书自适应的大规模体数据矢量量化算法

针对大规模体数据矢量量化VQ(Vector Quantisation)编码时间长的问题,提出一种基于图形处理器的码书自适应的大规模体数据矢量量化算法。该算法首先提取原始体数据密度分布特征,据此选取合适的初始码书生成算法,将矢量数据分批先后载入图形处理器进行并行计算,每读入一批数据,根据该批数据的码准值对第一批数据产生的码书进行优化及扩充,随后完成该批数据的编码。实验结果表明,该算法提高了图像的编码速度及还原质量,明显缩短了图像的压缩时间,同时保证了体数据重构质量。     

云模型猫群优化算法的矢量量化码书设计研究

针对标准猫群算法在矢量量化码书设计中收敛速度慢及易陷入局部最优的缺点,将标准猫群优化算法和云模型相结合,提出了一种基于云模型猫群算法。通过运用云发生器建立猫个体变异程度和适应值大小的关系,实现猫群搜索的自适应调节,从而增强种群多样性、提高收敛速度,避免局部最优。仿真实验证明,改进的算法较其他同类型算法在收敛性、类间离散度和矢量量化不均匀度等方面有较大的提升。     

基于图像分类的矢量量化数字水印算法*

通过提取熵和标准差两个特征对图像进行分类,将分类结果采用PNN算法进行矢量量化,将其生成的码书作为LBG算法的初始码书以降低该算法对初始码书敏感的缺点。同时在水印提取过程中,首先对码书进行预处理以减少图像攻击对码书的影响,再提取水印图像。实验证明,使用该方法不仅得到了较高的图像质量,而且对常见的攻击也具有鲁棒性。另外,在传输过程中对码书和索引值的窜改,也具有一定的抗攻击性。     

基于新的空胞腔策略的矢量量化码书设计方法

为了克服传统LBG算法中的空胞腔现象,提出了一种基于码字间距最大化的新的空胞腔策略。利用离码书距离最大的输入矢量来修改胞腔中的码字,旨在形成码字的合理分布,减小矢量量化的平均失真。实验结果表明：提出的策略能有效地消除空胞腔现象,获得性能较好的码书,其峰值信噪比比传统的LBG算法提高了3 dB。     

均值与矢量量化复合快速图像编码算法

矢量量化是一种有效的数据压缩技术,由于其算法简单,具有较高的压缩率,因而被广泛应用于数据压缩编码领域。通过对图像块灰度特征的研究,根据图像的平滑与否,提出了对图像进行均值和矢量量化复合编码算法,该算法对平滑图像块采用均值编码,对非平滑块采用矢量量化编码。这不仅节省了平滑码字的存储空间,提高了码书存储效率,并且编码速度大大提高。同时采用码字旋转反色（2R）压缩算法将码书的存储容量减少到1/8,并结合最近邻块扩展搜索算法（EBNNS）对搜索算法进行优化。在保证图像画质的前提下,整个系统的图像编码速度比全搜索的普通矢量量化平均提高约7.7倍。     

Image restoration of compressed image using classified vector quantization

To reduce communication bandwidth or storage space, image compression is needed. However, the subjective quality of compressed images may be unacceptable and the improvement of quality for compressed images may be desirable. This paper extends and modifies classified vector quantization (CVQ) to improve the quality of compressed images. The process consists of two phases: the encoding phase and the decoding phase. The encoding procedure needs a codebook for the encoder, which transforms a compressed image to a set of codeword-indices. The decoding phase also requires a different codebook for the decoder, which enhances a compressed image from a set of codeword-indices. Using CVQ to improve a compressed image's quality is different from the existing algorithm, which cannot reconstruct the high frequency components for compressed images. The experimental results show that the image quality is improved dramatically. For images in the training set, the improvement of PSNR is about 3 dB. For images, which are outside the training set, the improvement of PSNR is about 0.57 dB, which is comparable to the existing method.     

矢量量化压缩算法在高光谱影像上的研究实现

针对高光谱影像光谱维的数据量大、传统影像压缩方法不易于保存光谱内信息的特点,对矢量量化数据压缩方法中码书设计和码字搜索两个关键技术进行详细地研究,提出针对高光谱影像压缩的改进方法,并在此基础上实现了对高光谱影像的矢量量化压缩算法。最后通过对不同波段组合的AVIRIS的高光谱数据的实验,从压缩后的压缩率、速率和失真率等方面进行观察和对比,证明矢量量化压缩算法对高光谱影像具有显著的压缩效果。     

Efficient vector quantization using genetic algorithm

This paper proposes a new codebook generation algorithm for image data compression using a combined scheme of principal component analysis (PCA) and genetic algorithm (GA). The combined scheme makes full use of the near global optimal searching ability of GA and the computation complexity reduction of PCA to compute the codebook. The experimental results show that our algorithm outperforms the popular LBG algorithm in terms of computational efficiency and image compression performance.     

改进的矢量量化码字快速搜索法

矢量量化技术是一种高效和有竞争力的数据压缩方法,但由于其编解码过程中需要较大的计算量影响了其使用。提出了一种改进的基于子矢量特征值的码字快速搜索算法。算法充分利用矢量的3个特征值即和值、子矢量和值以及方差,建立起一种5步码字排除法,使得算法能够快速排除大部分不匹配码字,实现减少计算量的目的。仿真实验结果表明,算法的计算量要小于ZhiBin算法、Pan算法以及Chen算法,证明了改进算法的有效性。     

直接矢量量化方法在语音编码算法中的应用

介绍了一种降低码书搜索复杂度的方法-直接矢量量化（DVQ）方法,将其应用于LD-CELP语音编码算法中的仿真译码器模块和码书搜索模块,用感觉加权逆滤波器代替仿真译码器模块中的综合滤波器,去除了码书搜索模块中冲激响应h（n）的运算。实验结果表明,利用直接矢量量化方法简化了码书搜索算法的复杂度,提高了码书搜索算法的效率,在运算时间方面比原始LD-CELP算法快3 s~5 s,同时保持了原编码算法合成语音的音质。