【正文】 機(jī)功率；通過空間域的壓縮，可緊縮數(shù)據(jù)存儲容量（降低存儲費(fèi)用）。 通過充分利用人眼的視覺特性和圖像本身的統(tǒng)計特性來減小圖像信息的冗余度， 可以在保證圖像質(zhì)量的條件下實現(xiàn)圖像壓縮。 目前，圖像編碼的方法繁多 [37]，發(fā)展也相當(dāng)迅速，根據(jù)不同應(yīng)用目的而制定的圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)（ CCITT ， JPEG， JBIG， MPEG） [4,5]相繼推出，使得圖像編碼的理論和技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，關(guān)于圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)在第 2 節(jié)有較為詳細(xì)的介紹。同時，隨著數(shù)學(xué)、物理學(xué)、腦成像技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，使得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ Artificial Neural Network， ANN）理論的研究再一次成為人工智能領(lǐng)域研究的熱點 [1]， [2]。這都 促使人們 去 尋找神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和圖像壓縮技術(shù)的結(jié)合點，克服傳統(tǒng)圖像壓縮方法存在的問題，從而在理論和技術(shù)上開辟圖像壓縮的新途徑。而 學(xué)習(xí)矢量量化 網(wǎng)絡(luò) (LVQ)的基本思想源于 SOFM 網(wǎng)絡(luò)，區(qū)別在于 LVQ 是一種有監(jiān)督的網(wǎng)絡(luò)[18],[20],[21]。 因此，研究基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的矢量量化圖像壓縮理論與方法在學(xué)術(shù)價值和實際應(yīng)用方面都具有 極其 重要的意義。 各種圖像壓縮方法介紹 城地大概地大概地 在開始進(jìn)行圖像壓縮的工作之前，有必要先了解已有的圖像壓縮方法及其分類。 1） ① 根據(jù)解碼后圖像與原始圖像的比較，圖像壓縮編碼的方法一般可以分為兩大類型：無損壓縮和有損壓縮 [3],[5],[7],[23]。 有損壓縮不能完全恢復(fù)數(shù)據(jù)，而是利用人的視覺特性使解壓縮后的圖像看起來和原始圖像一樣。 城地大概地大概地 伴隨著數(shù)學(xué)理論，如小波變換、分形幾何理論、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等以及相關(guān)學(xué)科，如模式識別、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、感知心理學(xué)等的深入發(fā)展，新穎高效的現(xiàn)代 3 壓縮方法 相繼產(chǎn)生。 圖像壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用促進(jìn)了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的 制定 ，這些標(biāo)準(zhǔn)的 制定 工作主要是由 ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）和 ITU（國際電信聯(lián)盟，其前身為 CCITT）進(jìn)行 [3],[5],[7]。這些標(biāo)準(zhǔn)實際上是針對每種圖像的比較成熟的壓縮方法。靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JEPG 是 1991 年 3 月 提出的，包含三個范疇： 基本順序過程，基于 DCT 的擴(kuò)展過程和無失真過程。目前，新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG2021 己經(jīng)推出，該標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是小波變換編碼技術(shù)，圖像壓縮效果對比 JPEG 算法有很大的提高。矢量量 化（ Vector Quantization， VQ）技術(shù)是標(biāo)量量化的多維推廣，它把標(biāo)量量化的分別量化單個采樣值推廣到多個采樣值當(dāng)成整體量化。隨后，現(xiàn)代的矢量量化研究得到了日益廣泛的關(guān)注。二十世紀(jì)九十年代，半導(dǎo)體技術(shù)和微電子工藝日臻成熟，DSP(Digital Signal Processing)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域， DSP 芯片的高速 4 運(yùn)行和并行處理能力為各種數(shù)據(jù)壓縮算法提供了理想的實現(xiàn)環(huán)境，各國學(xué)者也針對 DSP 的結(jié)構(gòu)特點對傳統(tǒng)的矢量量化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，研 究各種適合于硬件實現(xiàn)的矢量量化算法 [25]。其中最重要的一點就是如何設(shè)計出性能優(yōu)良的碼書，這是整個矢量量化器設(shè)計成功與否的關(guān)鍵，是決定矢量量化器性能的主要因素。而碼字索引分配的研究內(nèi)容主要是在碼書生成的過程中如何讓碼字以一種更合理的順序排序，以便將信道傳輸過程中由于信道噪聲導(dǎo)致的數(shù)據(jù)變更在數(shù)據(jù)接收端引起的額 外誤差降低到最小，同時盡可能地 減少 計算復(fù)雜度和搜索時間。這些算法大致可以歸為四類 [4]： ? LBG 改進(jìn)算法，包括針對初始 碼書 選擇的改進(jìn)方法以及針對設(shè)計速度的加速算法 [13],[14],[23],[24],[27]； ? 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的碼書設(shè)計 算法，如自組織特征映射 (SOFM)網(wǎng)絡(luò)、學(xué)習(xí)向量機(jī) (LVQ)網(wǎng)絡(luò)等 [9],[10],[11],[12],[15],[16],[24]； ? 基于全局優(yōu)化技術(shù)的碼書 設(shè)計算法，如隨機(jī)松弛算法、模擬退火算法、遺傳算法和禁止搜索算法等 [24]； ? 基于模糊聚類理論的碼書設(shè)計算法 [24]。在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，主要研究了三種傳統(tǒng)矢量量化碼書設(shè)計算法： LBG、 SOFM 和 LVQ，進(jìn)行 了 大量 實驗 ， 驗證了算法的可行性， 對 實驗 結(jié)果作分析和對比，并在此基礎(chǔ)上提出一種聯(lián)合改進(jìn)算法實現(xiàn)更好的壓縮性能。 ? 第二章全面系統(tǒng)地 介紹 了矢量量化的理論基礎(chǔ) …… . 第 2 章 矢量量化基礎(chǔ)知識 矢量量化基本原理 人類獲取到的信息 80%來源于圖像媒體， 15%來源于語音 [5]。 … .. 圖 11 四種算法的重建圖像 （ 64,44 ??? Nk ） 從圖 11 可看出，改進(jìn)算法重建圖像的效果最好， LVQ 算法的重建圖像效果最差， 而 LBG 算法和 SOFM 算法的效果相當(dāng)。 表 11 四種算法的 性能 比較 （ 64,44 ??? Nk ） 6 壓縮比 CR 峰值信噪比 PSNR(dB) 訓(xùn)練時間 t(s) LBG 算法 SOFM 算法 LVQ 算法 7 結(jié) 論 矢量量化技術(shù)是一種有效的有損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，其主要優(yōu)點是壓縮比大以及解碼簡單，矢量量化技術(shù)能夠有效地降低比特率和存儲空間 。矢量量化碼書設(shè)計算法一直是眾多學(xué)者研究的對象，人們試圖找出全局最優(yōu)的碼書使得輸出信號受損降低，但是目前還沒有一個算法能真正做到全局最優(yōu)，都是盡量逼近全局最優(yōu)。 本文所做的主要工作如下： 1. 介紹了圖像壓縮的目的和意義，對圖像壓縮方法的分類和常用圖像壓縮方法做了簡單回顧， 總結(jié)了矢量量 化技術(shù)的研究現(xiàn)狀。 3. 深入研究了經(jīng)典的矢量量化碼書設(shè)計算法 —— LBG 算法，探討了LBG 算法的理論基礎(chǔ)、算法步驟， 總結(jié)了 LBG 算法的優(yōu)缺點，還介紹 了常見的初始碼書生成方法。 4. 研究了基于自組織特征映射 SOFM 的矢量量化碼書設(shè)計算法，介紹了 SOFM 網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，基本算法步驟 ，簡要介紹了 針對 SOFM 算法缺點已經(jīng)提出的改進(jìn)算法。 5. 研究了學(xué)習(xí)矢量量化碼書設(shè)計算法 —— LVQ 算法，介紹 LVQ 網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)和基本算法的步驟 ，總結(jié) LVQ 算法的優(yōu)缺點，簡要介紹了針對 LVQ算法缺點已經(jīng)提出的改進(jìn)算法。 6. 在前文工作的基礎(chǔ)上提出一 種基于 SOFM 和 LBG 的聯(lián)合改進(jìn)算法，通過實驗驗證了改進(jìn)算法，并與前三種算法對比，證明了改進(jìn)算法 從 PSNR和碼書訓(xùn)練時間的角度考慮，都優(yōu)于前面三種算法。今后進(jìn)一步的研究方向主要有以下幾個方面 : 1) 研究選取不同的初始碼書對矢量量化碼書設(shè)計算法效果的影響 。 3) 在碼書優(yōu)化算法 方面 ， 大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)的碼書設(shè)計與優(yōu)化還有待于進(jìn)一步地研究 ，矢量量化碼書生成的速度仍有待提高。 4) 采用 Visual C++編程實現(xiàn) SOFM 網(wǎng)絡(luò)和 LVQ 網(wǎng)絡(luò)用于矢量量化碼書設(shè)計。在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上對整個算法進(jìn)行工程實現(xiàn)， 將 進(jìn)一步提高算法的工程應(yīng)用前景。并且， 只有研究和實現(xiàn)了整個矢量量化圖像壓縮的過程才能盡快將這項新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實際中 。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$U*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$U*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpa zadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z