免费智能真题库 > 历年试卷 > 多媒体应用设计师 > 2018年上半年 多媒体应用设计师 上午试卷 综合知识
  第10题      
  知识点:   基本思想   编码   统计编码
  关键词:   算法   统计编码   图像编码   编码   图像        章/节:   变换编码       

 
(10)不属于图像编码算法中的统计编码
 
 
  A.  哈夫曼编码
 
  B.  香农编码
 
  C.  算术编码
 
  D.  小波编码
 
 
 

   知识点讲解    
   · 基本思想    · 编码    · 统计编码
 
       基本思想
        小波变换的基本思想是将信号展开成一族基函数的加权和,即用一族函数表示或逼近信号或函数。这一族函数是通过基本函数的平移和伸缩构成的。
        小波变换用于图像编码的基本思想就是把图像进行多分辨率分解,分解成不同空间、不同频率的子图像,然后再对子图像进行系数编码。小波变换本身并不具有压缩功能,之所以将它用于图像压缩,是因为生成的小波图像的能量主要集中于低频部分,水平、垂直和对角线上的高频部分则较少,可以将这一特性与一定的编码算法相结合,达到高效压缩图像的目的。小波变换作为一种多尺度、多分辨率的分析方法,由于小波具有很好的时频或空频局部特性,特别适合于按照人类视觉系统特性设计图像压缩编码方案,也非常有利于图像的分层传输。实验证明,图像的小波变换编码在压缩比和编码质量方面优于传统的DCT变换编码。
 
       编码
               编码过程
               在给定了软件设计规格说明书后,下一步的工作就是编写代码。一般来说,编码工作可以分为四个步骤:
               (1)确定源程序的标准格式,制订编程规范。
               (2)准备编程环境,包括软硬件平台的选择,包括操作系统、编程语言、集成开发环境等。
               (3)编写代码。
               (4)进行代码审查,以提高编码质量。为提高审查的效率,在代码审查前需要准备一份检查清单,并设定此次审查须找到的bug数量。在审查时,要检查软件规格说明书与编码内容是否一致;代码对硬件和操作系统资源的访问是否正确;中断控制模块是否正确等。
               编码准则
               在嵌入式系统中,由于资源有限,且实时性和可靠性要求较高,因此,在开发嵌入式软件时,要注意对执行时间、存储空间和开发/维护时间这三种资源的使用进行优化。也就是说,代码的执行速度要越快越好,系统占用的存储空间要越小越好,软件开发和维护的时间要越少越好。
               具体来说,在编写代码时,需要做到以下几点:
               .保持函数短小精悍。一个函数应该只实现一个功能,如果函数的代码过于复杂,将多个功能混杂在一起,就很难具备可靠性和可维护性。另外,要限制函数的长度,一般来说,一个函数的长度最好不要超过100行。
               .封装代码。将数据以及对其进行操作的代码封装在一个实体中,其他代码不能直接访问这些数据。例如,全局变量必须在使用该变量的函数或模块内定义。对代码进行封装的结果就是消除了代码之间的依赖性,提高了对象的内聚性,使封装后的代码对其他行为的依赖性较小。
               .消除冗余代码。例如,将一个变量赋给它自己,初始化或设置一个变量后却从不使用它,等等。研究表明,即使是无害的冗余也往往和程序的缺陷高度关联。
               .减少实时代码。实时代码不但容易出错、编写成本较高,而且调试成本可能更高。如果可能,最好将对执行时间要求严格的代码转移到一个单独的任务或者程序段中。
               .编写优雅流畅的代码。
               .遵守代码编写标准并借助检查工具。用自动检验工具寻找缺陷比人工调试便宜,而且能捕捉到通过传统测试检查不到的各种问题。
               编码技术
                      编程规范
                      在嵌入式软件开发过程中,遵守编程规范,养成良好的编程习惯,这是非常重要的,将直接影响到所编写代码的质量。
                      编程规范主要涉及的三方面内容:
                      .命名规则。从编译器的角度,一个合法的变量名由字母、数字和下画线三种字符组成,且第一个字符必须为字母或下画线。但是从程序员的角度,一个好的名字不仅要合法,还要载有足够的信息,做到“见名知意”,并且在语意清晰、不含歧义的前提下,尽可能地简短。
                      .编码格式。在程序布局时,要使用缩进规则,例如变量的定义和可执行语句要缩进一级,当函数的参数过长时,也要缩进。另外,括弧的使用要整齐配对,要善于使用空格和空行来美化代码。例如,在二元运算符与其运算对象之间,要留有空格;在变量定义和代码之间要留有空行;在不同功能的代码段之间也要用空行隔开。
                      .注释的书写。注释的典型内容包括:函数的功能描述;设计过程中的决策,如数据结构和算法的选择;错误的处理方式;复杂代码的设计思想等。在书写注释时要注意,注释的内容应该与相应的代码保持一致,同时要避免不必要的注释,过犹不及。
                      性能优化
                      由于嵌入式系统对实时性的要求较高,因此一般要求对代码的性能进行优化,使代码的执行速度越快越好。以算术运算为例,在编写代码时,需要仔细地选择和使用算术运算符。一般来说,整数的算术运算最快,其次是带有硬件支持的浮点运算,而用软件来实现的浮点运算是非常慢的。因此,在编码时要遵守以下准则:
                      .尽量使用整数(char、short、int和long)的加法和减法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用乘法。
                      .尽量避免使用除法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用浮点数。
                      下图是一个例子,其中两段代码的功能完全一样,都是对一个结构体数组的各个元素进行初始化,但采用两种不同的方法来实现。下图(a)采用数组下标的方法,在定位第i个数组元素时,需要将i乘以结构体元素的大小,再加上数组的起始地址。下图(b)采用的是指针访问的方法,先把指针fp初始化为数组的起始地址,然后每访问完一个数组元素,就把fp加1,指向下一个元素。在一个奔腾4的PC上,将这两段代码分别重复10 700次,右边这段代码需要1ms,而左边这段代码需要2.13ms。
                      
                      算术运算性能优化的例子
 
       统计编码
        (1)哈夫曼(Huffman)编码。
        哈夫曼编码是对统计独立信源达到最小平均码长的编码方法,具有唯一可译性。基本原理是:按信源符号出现的概率大小进行排序,出现概率大的分配短码,出现概率小的则分配长码。编码的过程为:
        ①将信源符号按概率递减顺序排列。
        ②把两个最小的概率加起来,作为新符号的概率。
        ③重复步骤(1)和(2),直到概率和达到1为止。
        ④在每次合并消息时,将被合并的消息赋予1和0或0和1。
        ⑤寻找从每一信源符号到概率为1的路径,记录下路径上的1和0。
        ⑥对每一符号写出从码树的根到终结点1、0序列。
        (2)算术编码。
        算术编码是一种二元码的编码方法,在不考虑信源统计的情况下,只要监视在很短的一段时间内码出现的频率,不管统计是平稳的或是非平稳的,编码的码率总能趋近于信源熵值,每次迭代时的编码算法只处理一个数据符号,并且只有算术运算。
        算术编码方法将被编码的符号串(数值串)表示成实数0到1之间的一个区间(区间长度为该符号出现的概率)。初始先设为整个区间,当出现一个新的待编码符号时,把完整的0到1区间映射到上一次形成的区间,然后新区间取为0到1上的新符号对应区间所映成的像。解码时则根据区间的覆盖性来逐一解出原符号串。
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