码本均衡矢量编码算法

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1、码本均衡矢量编码算法　　摘要：提高矢量编码的压缩率是矢量编码的一个重要研究方向。提出一种提高矢量编码压缩率的码本均衡算法。它是对LBG算法得到的码本进行修正，将胞腔矢量个数较小的聚类矢量用胞腔矢量个数较大的胞腔矢量取而代之，以此完成再生初始矢量的选择，然后再用LBG算法进行压缩，该算法以较短的码本长度完成矢量压缩，从而提高了压缩率。给出了码本均衡算法的思想和具体算法步骤，仿真结果证明了该方法的有效性。　　关键词：矢量量化；初始码书；LBG算法；聚类算法　　中图分类号：TN919.81?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）13?0038?03　　

2、Abstract：Theimprovementofvectorcodingcompressionratioisanimportantresearchcontentofvectorcoding.Acodebookequilibriumalgorithmtoimprovethevectorcodingcompressionratioisproposedinthispaper.ItcanmodifythecodebookobtainedbyLBGalgorithm.Theclusteringvectorswithlessercelllumensarereplacedbyt

3、heoneswithmorecelllumenstoselecttheregenerativeinitialvectors.AndthenthevectorsarecompressedwithLBGalgorithm.Thealgorithmcanaccomplishthevectorcompressionwithshortercodebooktoimprovethecompressionratio.Theconceptandspecificstepsofthecodebookequilibriumalgorithm7aregiven.Thevalidityofth

4、ealgorithmwasprovedbysimulationresults.　　Keywords：vectorquantization；initialcodebook；LBGalgorithm；clusteringalgorithm　　0引言　　矢量编码理论研究始于20世纪50年代，1956年Steinhaus首次从理论上阐述了最佳矢量量化问题，矢量量化编码研究在世界范围内展开，1980年Y.Linde，A.Buzo与R.M.Gray提出的LBG算法是矢量量化编码研究的一个里程碑[1]。LBG算法在以后的矢量量化编码研究中得到不断完善[2?7]。如今，矢量编码在卫

5、星遥感图片的压缩传输[8]、声音识别[9?11]、语音通信[12]、数字水印[13]等方面得到了应用，而且矢量编码的应用范围还在日益扩展。对矢量编码的研究方兴未艾，其中，提高矢量编码的压缩率是矢量编码的一个重要方向。本文提出一种对LBG算法进一步改进的矢量码本均衡算法，旨在减小矢量编码的码本长度，从而提高矢量编码的压缩率。　　本文在阐述LBG算法思想的基础上，介绍码本均衡算法思想和算法步骤，然后用码本均衡算法对lena图像进行压缩，并研究压缩结果。　　1码本均衡矢量编码算法思想　　LBG算法的思想是：对于一个训练序列，先找出其中心，再用分裂法产生一个初始码书再把训练

6、序列按码书中的元素分组，对这一分组再找每组的中心得到新的码书，转而把新码书作为初始码书再进行上述过程，直至满意为止。7　　研究用分裂法选取初始码本的LBG算法对图像压缩发现，有些胞腔矢量数较少或为零，对应的聚类矢量在图像量化中没有用到，显然不合理；对应胞腔矢量数较少的聚类矢量，在图像量化中用到的概率也较小。码本均衡法的思想是：把胞腔矢量数为零或较小的聚类矢量重新赋值，使它们等于胞腔矢量个数较多的胞腔矢量值，并和其余聚类矢量一并做为一组再生初始码本，用LGB算法重新计算最终码本，并以最终码本重新划分图像灰度矢量空间，则胞腔矢量的最小值将增加，总的图像矢量量化误差将减小

7、，图像质量将会提高，进而以较短的码本长度达到（用LBG算法时的）用较长的码本长度计算的图像压缩质量，由于码本长度减小，使图像矢量编码压缩率提高。更进一步地说，无论是否用分裂法产生初始码本和是否用LBG法产生最终码书，只要胞腔矢量数很小时，都可以用码本均衡法对码本进行进一步修正，以减小满足图像质量要求的码书长度，进而提高图像压缩率。　　2码本均衡矢量编码算法步骤　　根据码本均衡算法思想，设计的码本均衡算法如下：　　（1）初始化：给定技术失真阈值一个训练序列某个初始级码本令=∞。　　（2）给定找到训练序列关于的最小失真分划其中，对任意　　（5）令转步骤（2）。　　（