设一幅灰度级为8 (分别用S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8表示)的图像中,各灰度所对应的概率分别是0.30,0.20,0.16,0.14,0.09,0.07 ,0.03和0.01,将其进行哈夫曼编码,写出编码过程及最终的编码结果,并求出编码效率。
时间: 2023-07-10 14:10:34 浏览: 52
首先,我们需要按照概率从小到大对灰度级进行排序,得到以下结果:
```
S8: 0.01
S7: 0.03
S6: 0.07
S5: 0.09
S4: 0.14
S3: 0.16
S2: 0.20
S1: 0.30
```
接下来,我们需要构建哈夫曼树。首先,将概率最小的两个灰度级 S8 和 S7 合并,得到节点 N1,其概率为 0.04。然后,将概率最小的两个节点 N1 和 S6 合并,得到节点 N2,其概率为 0.11。以此类推,最终得到如下的哈夫曼树:
```
+--------+
| S1 |
| 0.30 |
+--------+
/ \
/ \
+--------+ +--------+
| S2 | | N6 |
| 0.20 | | 0.22 |
+--------+ +--------+
/ \ / \
/ \ / \
+--------+ | +--------+ |
| N5 | | | S4 | |
| 0.11 | | | 0.14 | |
+--------+ | +--------+ |
/ \ | | |
/ \ | | |
| | | | |
| | | | |
| +--------+ +--------+
| | S6 | | S5 |
| | 0.07 | | 0.09 |
| +--------+ +--------+
| | |
| | |
| +--------+ +--------+
| | S7 | | S3 |
| | 0.03 | | 0.16 |
| +--------+ +--------+
| | |
| | |
+ +--------+ +--------+
| S8 | | N1 |
| 0.01 | | 0.04 |
+--------+ +--------+
| |
| |
+--------+ +--------+
| N2 | | N4 |
| 0.11 | | 0.18 |
+--------+ +--------+
/ \ / \
/ \ / \
+--------+ | +--------+ |
| N3 | | | S2 | |
| 0.07 | | | 0.20 | |
+--------+ | +--------+ |
| | | |
| | | |
+--------+ +--------+
| S6 | | N5 |
| 0.07 | | 0.22 |
+--------+ +--------+
| |
| |
+--------+ +--------+
| S7 | | N6 |
| 0.03 | | 0.33 |
+--------+ +--------+
| |
| |
+--------+ +--------+
| S8 | | S1 |
| 0.01 | | 0.30 |
+--------+ +--------+
```
接下来,对于每个叶节点,从它到根节点的路径上,左分支记为 0,右分支记为 1,得到如下的编码表:
```
S8: 0000
S7: 0001
S6: 001
S5: 010
S4: 011
S3: 100
S2: 101
S1: 11
```
因此,最终的编码结果为:
```
S8: 0000
S7: 0001
S6: 001
S5: 010
S4: 011
S3: 100
S2: 101
S1: 11
```
编码效率可以通过平均编码长度来计算,计算公式为:
```
编码效率 = 平均编码长度 / 灰度级数 = (0.01*4 + 0.03*4 + 0.07*3 + 0.09*3 + 0.14*3 + 0.16*3 + 0.20*3 + 0.30*2) / 8 ≈ 2.32
```
因此,编码效率为 2.32。