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交通大学信息科学与工程学院
综合性设计性实验报告
专 业： 通信工程专业11级
学 号： 2
姓 名： 徐 国 健
实验所属课程： 移动通信原理与应用
实验室(中心)： 信息技术软件实验室
指 导 教 师 ： 益才
2014年5月
教师评阅意见：
签名： 年 月 日
实验成绩：
一、题目
二值图像的游程编码及解码
二、仿真要求
对一幅图像进行编码压缩，然后解码恢复图像。
三、仿真方案详细设计
实验过程分为四步：分别是读入一副图象，将它转换成为二进制灰度图像，然后对其进行游程编码和压缩，最后恢复图象（只能恢复为二值图像）。
1、二值转换
所谓二值图像,就是指图像上的所有像素点的灰度值只用两种可能，不为“0”就为“1”，也就是整个图像呈现出明显的黑白效果。
2、游程编码原理
游程编码是一种无损压缩编码，对于二值图有效。游程编码的基本原理是：用一个符号值或串长代替具有相同值的连续符号，使符号长度少于原始数据的长度。据进行编码时，沿一定方向排列的具有相同灰度值的像素可看成是连续符号，用字串代替这些连续符号，可大幅度减少数据量。游程编码分为定长行程编码和不定长行程编码两种类型。游程编码是连续精确的编码，在传输过程中，如果其中一位符号发生错误，即可影响整个编码序列，使行程编码无法还原回原始数据。
3、游程编码算法
一般游程编码有两种算法，一种是使用1的起始位置和1的游程长度，另一种是只使用游程长度，如果第一个编码值为0，则表示游程长度编码是从0像素的长度开始。这次实验采用的是前一种算法。两种方法各有优缺点：前一种存储比第二种困难，因此编程也比较复杂。而后一种需要知道第一个像素值，故压缩编码算法中需给出所读出的图的第一个像素值。
压缩流程图： 解压流程图：
开始开始
开始
开始
读出压缩
读出压缩数据image
将原图像矩阵重构为一行二进制数据
建立一行len列
建立一行len列的0向量image，len为图片长宽之积
建立结构树image1，包含了image.pos和image.wgh，分别代表起始位置和宽度
i=len
i=len循环
判断第一个值是否为1
判断第一个值是否为1
让image从
让image从1游程到宽度范围内变为1
image
image.pos和image.wgh位置置1
利用函数重构原来的图像矩阵
利用函数重构原来的图像矩阵
j=1
j=1
结束i=2:len
结束
i=2:len
一个游程
一个游程完后，j=j+1
遍历temp1，
遍历temp1，将游程1的起始位置和宽度存在image.pos（j）和image.wgh(j)中。
将i
将image1转化为image，去掉多于存储空间
结束
结束
四、仿真结果及结论
上图为压缩编码后的图像
五、总结与体会
通过这次试验，我来了解一些关于游程编码的基本原理，所谓游程编码，其实它就是一种统计类型的编码，更是一种无损压缩编码。原理是用一个符号值或串长代替具有相同值的连续符号，使符号长度少于原始数据的长度。只在各行或者各列数据的代码发生变化时，一次记录该代码及相同代码重复的个数，从而实现数据的压缩，，而起始位置和宽度是关键。二值图像是指只有黑（用255表示）白（用0表示）两种亮度值的图像。把灰度值接近于255或者0的其他灰度都相应转化成255和0，即灰度图像就变成了黑白二值图像，通过对游程编码的原理可以看到一个灰度值由两个数值里来编码，这样效率很差，即便是游程足够长，用等长编码效率都不是太好。通过这次试验我对编码有了更深的一些认识，但还不足以独立实现，需要大量查阅资料，总的来说，我对原理很明确，对具体编码这一块儿还不是太熟，以后会在这方面多多实践。
六、主要仿真代码
实验代码：
image1=imread('D:\我的图片\实验图.jpg'); %读入图像
imshow(image1); %显示原图像
title('原始彩色图像');
imgGray = rgb2gray(image1); % 转为黑白图像
figure; % 建立一个新窗口
imshow(imgGray); % 显示转化后的黑白图像
title('转化后的黑白图像');
imwrite(imgGray,'gray.jpg');
image2=imgGray(:); %将原始图像写成一维的数据并设为image2
[c,r]=size(imgGray(:,:,1));
image2=imgGray(:); %同上
image2length=length(image2); %统计长度
for i = 1:1:image2length %f转换为二值图像
if image2(i) >=127
image2(i) = 255;%纯黑色为255
end
if image2(i) <127
image2(i) = 0; %纯白色为0
end
end
image3=reshape(image2,c,r); %重建二维数组图像，并设为image3
figure,imshow(image3)
title('压缩后的二值图像');
% 以下程序为对原图像进行游程编码，压缩
X=image3(:); %令X为新建的二值图像的一维数据组
x=1:1:length(X); % 显示游程编码之前的图像数据
figure,plot(x,X(x));
title('编码前的图像数据');
j=1;
image4=[];
image4(1)=1;
for z=1:1:(length(X)-1)
if X(z)==X(z+1)
image4(j)=image4(j)+1;
else
data(j)=X(z);
j=j+1;
image4(j)=1;
end
end
data(j)=X(length(X)); % 最后一个像素数据赋给data
image4length=length(image4); % 统计游程编码后的所占字节长度
y=1:1:image4length ; % 显示编码后数据信息
figure,plot(y,image4(y));
title('编码后的数据信息');
CR=image2length/image4length;% 比较压缩前于压缩后的大小
% 下面程序是游程编码解压
l=1;
for m=1:image4length
for n=1:1:image4(m);
rec_image(l)=data(m);
l=l+1;
end
end
u=1:1:length(rec_image); % 查看解压后的图像数据
figure,plot(u,rec_image(u));
title('解压后的图像数据');
rec2_image=reshape(rec_image,c,r); % 重建二维图像数组
figure,imshow(rec2_image); % 显示解压恢复后的图像
title('解压恢复后的图像');