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  • 第二次作业

    1、 参考书《数据压缩导论(第4版)》Page 66

         

      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。

         

            (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。

            (c)  使用adap_huff重复(a)和(b)。

        答案:(a)。

             ① 对Sena图像时行编码。

           

             ②对Sensin图像时行编码。

         

            ③对Omaha图像时行编码.

         

    综上观察得表:

    压缩前 压缩后 计算
    文件名 大小 文件名 大小 压缩比
    ①SENA.IMG 64kb ①sena.huff 57kb 89.0625%
    ②SINAN.IMG 64kb ②sinan.huff 61kb 95.3125%
    ③OMAHA.IMG 64kb ③omaha.huff 58kb 90.625%

     

      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。

           (b)求这个信源的霍夫曼码。

           (c)求(b)中代码的平均长度及其冗余度。

            解:

            (a)H=-0.15*log20.15-0.04*log20.04-0.26*log20.26-0.05*log20.05-0.50*log20.50

                  =0.547177bit

            (b)求这个信源的霍夫曼码。

              答:将A排序得:a0.50)>a(0.26)>a(0.15)>a(0.05)>a(0.04)

             

         (c) 求(b)中代码的平均长度及其冗余度。

          答:根据平均码长计算公式L=i=1,2,3....np(ai)*l(ai)以及(b)中求出的码长得:

            L=p(a)×l(a)+p(a)×l(a)+p(a)×l(a)+p(a)×l(a)+p(a)×l(a)

             =0.15×3+0.04×4+0.26×2+0.05×4+0.50×1

                              =1.83(bits)

           冗余度:r=L-H  

              H=-0.15*log2(0.15)+[-0.04*log2(0.04)]+[-0.26*log2(0.26)]+[0.05*log2(0.05)]+[-0.50*log2(0.50)]

                                              =1.83 - H

                                              

      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:

              答:步骤过程:

               1.将信源符号案出现概率的大小排序。

               2.将两个最小的概率组合相加,并继续这一步骤始终将较高的概率分支放在上部,直到概率达到1为止。

               3.对每对组合中的上边一个指定为1,下边一个指定为0(或者相反)。

               4.画出由概率1出到每个信源符号概率的路径,顺序记下沿路径的1和0,所得即为该符号的霍夫曼编码。

             对其进行霍夫曼编码:

                 其概率由大到小排列为a4 (0.35)>a2(0.3)> a(0.25)> a1 (0.1)

        

           (b)最小方差过程。

           

             解释这两种霍夫曼码的区别。

             综上两种霍夫曼编码计算得出,其平均码长均为2

           方差第一种:S2=0.1(3-2)2+0.3(2-2)2+0.25(3-2)2+0.35(1-2)2=0.70

         方差第二种:S2=0.1(2-2)2+0.3(2-2)2+0.25(2-2)2+0.35(2-2)2 =0

              最小方差过程就是在不同的霍夫曼编码中,选择编码的方差最小情况。即选择最优二叉树。所以第二种最优。

    2、 参考书《数据压缩导论(第4版)》   Page 30

          6. 在本书配套的数据集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,并计算其二阶熵。试解释一阶熵和二阶熵之间的差别。

           (c)对于(b)中所用的图像文件,计算其相邻像素之差的熵。试解释你的发现。

          答案:    分别对.IMG格式,.txt格式,.RAW格式的一二差分熵的计算:

    文件名 一阶熵 二阶熵 差分熵  
       EARTH.IMG 4.770801 2.568358 3.962697  
       text.txt 4.315677 3.122731 6.099982  
        BERK.RAW 7.151537 6.705169 83976150  
          .......       ........   ........     .......  
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