数字图像处理 霍夫曼编码

clear

close all;

%定义HufData/Len为全局变量的结构体

global HufData;

global Len

disp('计算机正在准备输出哈夫曼编码结果,请耐心等待……');

%原始码字的灰度

a=imread('kids.tif');

%分区画出原始图像和灰度直方图

figure;

subplot(1,2,1)

imshow(a);

%取消坐标轴和边框

axis off

box off

title('MATLAB自带图像','fontsize',13);

subplot(1,2,2);

axis off

box off

imhist(a);

title('图像灰度直方图','fontsize',13);

%图像的灰度统计

GrayStatistics=imhist(a);

GrayStatistics=GrayStatistics';

GrayRatioo=GrayStatistics/sum(GrayStatistics);

GrayRatioNO=find(GrayRatioo~=0);

Len=length(GrayRatioNO);

%初始化灰度集，防止系统随即赋予其垃圾值

GrayRatio=ones(1,Len);

for i=1:Len

GrayRatio(i)=GrayRatioo(i);

end

GrayRatio=abs(sort(-GrayRatio));

%将图像灰度概率赋予结构体

for i=1:Len

HufData(i).value=GrayRatio(i);

end

% 哈夫曼编码/霍夫曼编码

HuffmanCode(Len);

%输出码字

zippedHuffman=1;

for i=1:Len

tmpData=HufData(i).code;

str='';

for j=1:length(tmpData)

str=strcat(str,num2str(tmpData(j)));

zippedHuffman=zippedHuffman+1;

end

disp(strcat('a',num2str(i),'= ',str))

end

i;

%计算计算机一共输出多少个哈夫曼编码/霍夫曼编码

zippedHuffman;

%计算在删去0灰度级压缩之前的原始图像字节容量

unzipped_delete=i*8;

%计算压缩比率

ratio_delete=zippedHuffman/unzipped_delete;

%计算图像的压缩比率

ad=num2str(ratio_delete*100);

str2=strcat(ad,'%');

disp(strcat('哈夫曼编码压缩比率','= ',str2))

%子程序：哈夫曼编码/霍夫曼编码函数HuffmanCode.m

function HuffmanCode(OriginSize)

global HufData;

global Len

for i=1:Len

%%霍夫曼编码树左边纪录为1

HufData(i).left=1;

%%霍夫曼编码树右边纪录为0

HufData(i).right=0;

%%输出码初始化为0

HufData(i).code=[];

%%排序列表初始化

SortList(i).symbol=i;

SortList(i).value=HufData(i).value;

end

%初始化原始消息数目

newsymbol=OriginSize;

for n=OriginSize:-1:2

%将N个消息进行排序

SortList=sortdata(SortList,n);

%将最后两个出现概率最小的消息合成一个消息

newsymbol=newsymbol+1;

HufData(newsymbol).value=SortList(n-1).value+SortList(n).value;

HufData(newsymbol).left=SortList(n-1).symbol;

HufData(newsymbol).right=SortList(n).symbol;

%将消息添加到列队的最后，为N-1个消息重新排序作好准备

SortList(n-1).symbol=newsymbol;

SortList(n-1).value=HufData(newsymbol).value;

end

%遍历霍夫曼树，获得霍夫曼编码/哈夫曼编码

visit(newsymbol,Len,[]);

end

%子程序：冒泡排序法函数sortdata.m

function reData=sortdata(SortList,n)

%根据消息概率进行排序

for k=n:-1:2

for j=1:k-1

min=SortList(j).value;

sbl=SortList(j).symbol;

if(minSortList(j).value=SortList(j+1).value;

SortList(j+1).value=min;

SortList(j).symbol=SortList(j+1).symbol;

SortList(j+1).symbol=sbl;

end

end

end

reData=SortList;

end

%子程序：遍历哈夫曼编码/霍夫曼编码树搜索函数visit.m

function visit(node,n,ocode)

global HufData

if node<=n

%如果没有哈夫曼编码/霍夫曼编码树的子接点直接输出原始码，这里为空码（[]）

HufData(node).code=ocode;

else

if(HufData(node).left>0)

%遍历左分支接点输出1，这里采用子函数嵌套调用

ocode1=[ocode 1];

visit(HufData(node).left,n,ocode1);

end

if(HufData(node).right>0)

%遍历右分支接点输出0，这里采用子函数嵌套调用

ocode2=[ocode 0];

visit(HufData(node).right,n,ocode2);

end

end

end