编写一个对输入的图像进行哈夫曼编码,显示原图像的熵,编码后 的平均码子长度以及编码效率的代码

时间: 2023-07-19 14:30:46 浏览: 49
以下是一个Python代码示例,用于对输入图像进行哈夫曼编码,并计算原图像的熵,编码后的平均码字长度以及编码效率。 ```python import numpy as np from PIL import Image import heapq import os class Node: def __init__(self, freq, value=None): self.freq = freq self.value = value self.left = None self.right = None def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq def calc_freq(img): # 计算图像中每个像素值的频率 freq = np.zeros(256, dtype=int) for row in range(img.shape[0]): for col in range(img.shape[1]): freq[img[row][col]] += 1 return freq def build_tree(freq): # 构建哈夫曼树 heap = [Node(freq[i], i) for i in range(256)] heapq.heapify(heap) while len(heap) > 1: node1 = heapq.heappop(heap) node2 = heapq.heappop(heap) merged = Node(node1.freq + node2.freq) merged.left = node1 merged.right = node2 heapq.heappush(heap, merged) return heap[0] def build_codebook(node, codebook, code_str): # 构建编码表 if node is None: return if node.value is not None: codebook[node.value] = code_str build_codebook(node.left, codebook, code_str + "0") build_codebook(node.right, codebook, code_str + "1") def encode(img, codebook): # 对图像进行编码 encoded_str = "" for row in range(img.shape[0]): for col in range(img.shape[1]): encoded_str += codebook[img[row][col]] return encoded_str def decode(encoded_str, root): # 对编码后的字符串进行解码 decoded_img = np.zeros((512, 512), dtype=int) node = root for i in range(len(encoded_str)): if encoded_str[i] == "0": node = node.left else: node = node.right if node.value is not None: decoded_img[i // 512][i % 512] = node.value node = root return decoded_img if __name__ == "__main__": img = np.array(Image.open("lena.png").convert("L")) freq = calc_freq(img) root = build_tree(freq) codebook = {} build_codebook(root, codebook, "") encoded_str = encode(img, codebook) decoded_img = decode(encoded_str, root) # 计算原图像的熵 p = freq / np.sum(freq) entropy = -np.sum(p * np.log2(p)) # 计算编码后的平均码字长度 avg_len = 0 for i in range(256): if freq[i] > 0: avg_len += freq[i] * len(codebook[i]) avg_len /= img.shape[0] * img.shape[1] # 计算编码效率 original_size = os.path.getsize("lena.png") encoded_size = (len(encoded_str) + 7) // 8 efficiency = encoded_size / original_size print("Entropy: {:.4f} bits/pixel".format(entropy)) print("Average codeword length: {:.4f} bits".format(avg_len)) print("Efficiency: {:.4f}".format(efficiency)) ``` 需要注意的是,此示例仅适用于灰度图像。对于彩色图像,需要对每个颜色通道分别进行哈夫曼编码。另外,编码后的字符串长度可能不是8的倍数,需要在末尾补0,以便于解码。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

哈夫曼编码-译码器课程设计报告.docx

设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统,重复地显示并处理以下项目,直到选择退出为止。 基本要求: (1)将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt,位于执行程序的当前目录中) (2)分别采用动态和静态存储...
recommend-type

哈夫曼编码(贪心算法)报告.doc

算法设计与分析实验报告,附已通过源码,供学习参考,共勉♪ 目录摘要如下: ...(包括输入格式、算法、输出格式) 5.实验结果与分析 (除了截图外,实验结果还用图表进行了分析) 6.结论 7.程序源码
recommend-type

三元哈夫曼编码 哈夫曼树

详细描述了哈夫曼树的构造方法,同时推广到三元哈夫曼编码,并用C语言于VC++上实现
recommend-type

L-SHADE-E.zip

多种智能优化算法设计开发应用,可供学习交流,不断更新资源
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

MATLAB柱状图在信号处理中的应用:可视化信号特征和频谱分析

![matlab画柱状图](https://img-blog.csdnimg.cn/3f32348f1c9c4481a6f5931993732f97.png) # 1. MATLAB柱状图概述** MATLAB柱状图是一种图形化工具,用于可视化数据中不同类别或组的分布情况。它通过绘制垂直条形来表示每个类别或组中的数据值。柱状图在信号处理中广泛用于可视化信号特征和进行频谱分析。 柱状图的优点在于其简单易懂,能够直观地展示数据分布。在信号处理中,柱状图可以帮助工程师识别信号中的模式、趋势和异常情况,从而为信号分析和处理提供有价值的见解。 # 2. 柱状图在信号处理中的应用 柱状图在信号处理
recommend-type

前端深拷贝 和浅拷贝有哪些方式,你在哪里使用过

前端深拷贝和浅拷贝的方式有很多,下面列举几种常用的方式: 深拷贝: 1. JSON.parse(JSON.stringify(obj)),该方法可以将对象序列化为字符串,再将字符串反序列化为新的对象,从而实现深拷贝。但是该方法有一些限制,例如无法拷贝函数、RegExp等类型的数据。 2. 递归拷贝,即遍历对象的每个属性并进行拷贝,如果属性值是对象,则递归进行拷贝。 3. 使用第三方库如lodash、jQuery等提供的深拷贝方法。 浅拷贝: 1. Object.assign(target, obj1, obj2, ...),该方法可以将源对象的属性浅拷贝到目标对象中,如果有相同的属性,则会
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依