游程编码实验报告

实验一用游程编码实现数据压缩一实验内容⑴了解游程编码的原理。

⑵编写编码和解码程序。

二实验报告(1)程序运行结果(2)游程编码有什么局限性？(3)修改下述的参考程序，使之能用于压缩图像。

三参考程序编码程序<><>( * );(* *);* " ";'\'( * []){ * ;* ;* " \";(<)([]);([],"");()(" \"[]);([],"");()(" \"[]);(" \");("\ \"[][]);();();();}( * ){* ;* ;(,'\\');()(,'');()(,':');();;(,'.');()*'\';("\ \", );();}(* *){;;;;;;;;();;(){;() ;{() ;{(>) {(,"");(,"");;}(){(,"");;;};;;}**}() ;();;}() ;()*;(" ");}解码程序<><>'\'( * []){* ;* ;;;(<) ;([],"");() (" ");([],"");() (" ");();(){(){();();(){(,"");;}}(,"");();}* *}实验二用预测编码实现图像的有损压缩一实验内容⑴了解预测编码的原理。

⑵用语言实现编码解码程序。

关于游程编码的编码方法探究作者：蔡春梅来源：《科技传播》2013年第04期摘要本文首先提出了哈夫曼编码的理论根据，介绍了游程编码的基本思想，并详细推导了游程编码效率的计算方法，最后对该编码方法的优缺点进行了总结。

关键词游程编码；编码方法；编码效率中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0224-02从上式分析，如果，那么可得：综上所述，在游程编码的过程中，当“0”游程与“1”游程的编码效率都比较高时，这个序列的编码效率也会比较高，至少不会低于两个游程中编码较低的那个效率。

所以要想游程的整体编码效率尽可能高，应尽可能提高熵值较大的游程的编码效率。

3结论在编码理论中，游程编码是一种常用的统计编码方法，其编码过程是是将一串连续的相同数据转化为特定的格式达到压缩数据量的目的。

通过本文分析，游程编码是一种实现起来简单、还原后得到的数据与压缩前的数据完全相同的无损压缩技术。

同时，游程编码是一种连续精确地编码，在传输过程中，如果其中一位符号发生错误，则整个编码序列会受到影响，使得游程编码最终无法无失真地完全恢复原始数据。

通过对游程编码的分析，由于其编码原理的限制，得出RLE所能获得的压缩比有多大，最终还是主要取决于图像本身的特点。

如果图像中具有相同颜色的图像块越大，图像块数目越少，获得的压缩比就越高；反之，压缩比就越小。

对于重复色彩特别少的图像，如果仍然使用RLE编码方法，不仅不能压缩图像数据，反而可能使原来的图像数据变得更大。

参考文献[1]陈运.信息论与编码.北京：电子工业出版社，2009.[2]钟玉琢.多媒体技术基础与应用.北京：清华大学出版社，2008.[3]傅祖芸.信息论与基础.北京：电子工业出版社，2006.[4]朱雪龙.应用信息论基础.北京：清华大学出版社，2001.[5]丁晓明.信源编码原理.北京：人民邮电出版社，2003.。

游程编码实现有效性提高的原理及通用编码的思想康乐203201505020摘要：信源编码的目的是提高信息传输效率，其思想是去除消息中的冗余成分。

在无失真的信源编码中，根据信源的统计特性进行编码称为统计编码，而在信源统计特性未知的情况下，就需要一种新的编码方法，称之为通用编码。

本文对统计编码中的游程编码进行了分析，说明其有效性，给出其具有有效性的原理论述，对游程编码的截断效应进行了仿真；同时分析了通用编码的存在性与构造方法，还以字典码为例进行了仿真。

关键词：信源编码游程编码通用编码字典码一、信源编码概述通信的根本问题是将信源的输出在接收端精确的或近似的重现出来。

为此需要解决两个问题。

其一是信源的输出应如何描述，及如何计算它产生的信息量；其二是如何表示信源的输出，即信源编码问题。

由于信源可以根据信息输出的形式分为离散信源和连续信源，因此信源编码也就可以分为离散信源和连续信源。

根据通信的要求，可以将信源编码分为无失真信源编码和限定失真的信源编码。

若要求精确的重现信源的输出，就要保证信源产生的全部信息无损的传递给信宿，这时的信源编码就是无失真信源编码。

许多实际情况下，并不要求完全精确地复制出信源的输出，而且在有干扰的情况下，这也是不可能的。

一般对信源-信宿要定出可接收准则或保真度准则，这就是限定失真的信源编码。

离散信源的输出可以用如下符号序列表示：21012,,,,,U U U U U --其中l U 表示在第l 时刻产生的符号，l 为整数。

l U 为一随机变量，它在有限字母集{}1,k A a a =中选取。

如果使用D 字母的集合{}1,d B b b =作为码表，那么如果组成码字的码符号数目相等，我们就称之为等长编码，否则称之为非等长编码。

非等长编码则可以根据编码是否依赖信源的统计特性分为统计编码与通用编码。

二、 游程编码 2.1 游程编码概念游程编码（RLC, Run Length Coding ），又称“运行长度编码”或“行程编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是栅格数据压缩的重要编码方法。

行程编码以vc方式实现实验目的：了解行程算法的压缩和解压过程，学会计算压缩比以及与行程算法相关的问题。

实验平台：在vc2010下以c++代码的形式完成。

软件设计说明：该程序主要是为了实现压缩和解压的功能。

压缩算法相对较为简单，主要是对输入的要压缩的数据进行遍历，遍历并同时记录相同的数据的数目，当遍历到不相同的数据后停止遍历并将数据和数目压入到vector中保存，考虑到可能会在数据间产生误差，我加入’\’用于区分不同的两个数据，还有若数据的长度为1时，我不将1保存到vector中，以此方式尽可能的减少压缩数据的长度，增加压缩的效果。

函数中使用了<sstream>中的功能，其作用为将int转换为string的类型，便于储存数据，其功能函数如下：void yasuo(vector<string> a) //a传入要压缩的数据{int length=a.size(); //原数据的长度vector<string> temp; //保存压缩后的数据int j=0;int n=1;for(int i=0;i<length-1;i++){string b=a[i];if(i!=length-2){if(a[i]!=a[i+1]){if(n!=1){if(b=="\\"){temp.push_back(b);temp.push_back(b);}elsetemp.push_back(b);string s;stringstream out;out<<n;s = out.str();temp.push_back(s);s="\\";temp.push_back(s);n=1;j=j+2;}else{if(b=="\\"){temp.push_back(b);temp.push_back(b);}elsetemp.push_back(b);string s;s="\\";temp.push_back(s);n=1;j=j+1;}}elsen++;}else{if(a[i]==a[i+1]){n++;if(b=="\\"){temp.push_back(b);temp.push_back(b);}elsetemp.push_back(b);string s;stringstream out;out<<n;s = out.str();temp.push_back(s);n=1;j=j+2;}else{if(n!=1){if(b=="\\"){temp.push_back(b);temp.push_back(b);}elsetemp.push_back(b);string s;stringstream out;out<<n;s = out.str();temp.push_back(s);s="\\";temp.push_back(s);n=1;if(a[i+1]=="\\"){temp.push_back(a[i+1]);temp.push_back(a[i+1]);}elsetemp.push_back(a[i+1]);j=j+2;}else{if(b=="\\"){temp.push_back(b);temp.push_back(b);}elsetemp.push_back(b);string s;s="\\";temp.push_back(s);n=1;if(a[i+1]=="\\"){temp.push_back(a[i+1]);temp.push_back(a[i+1]);}elsetemp.push_back(a[i+1]);j=j+2;}}}}print(temp,a,j); //用于数据的输出}然后是解压算法的设计思路如下，主要是定义三个vector的向量，一个用于记录要压缩的数据，一个用于记录标志’\’的在string中的位置，然后根据’\’的位置求出数据的数目，将数目保存到另外一个vector中，然后根据数据和长度一一对应输出，这样就将数据解压完成。

第1篇实验名称：基于仿真平台的编码算法性能评估实验日期：2023年4月10日实验地点：计算机实验室实验目的：1. 了解编码算法的基本原理和应用场景。

2. 通过仿真实验，评估不同编码算法的性能。

3. 分析编码算法在实际应用中的优缺点。

实验环境：1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 仿真平台：MATLAB 2020a4. 编码算法：Huffman编码、算术编码、游程编码实验内容：1. 编写Huffman编码算法，实现字符序列的编码和解码。

2. 编写算术编码算法，实现字符序列的编码和解码。

3. 编写游程编码算法，实现字符序列的编码和解码。

4. 在仿真平台上，分别对三种编码算法进行性能评估。

实验步骤：1. 设计Huffman编码算法，包括构建哈夫曼树、编码和解码过程。

2. 设计算术编码算法，包括编码和解码过程。

3. 设计游程编码算法，包括编码和解码过程。

4. 编写仿真实验代码，对三种编码算法进行性能评估。

5. 分析实验结果，总结不同编码算法的优缺点。

实验结果及分析：一、Huffman编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。

- 根据频率构建哈夫曼树，叶子节点代表字符，分支代表编码。

- 根据哈夫曼树生成编码，频率越高的字符编码越短。

2. 解码过程：- 根据编码，从哈夫曼树的根节点开始，沿着编码序列遍历树。

- 当遍历到叶子节点时，输出对应的字符。

3. 性能评估：- 编码长度：Huffman编码的平均编码长度最短，编码效率较高。

- 编码时间：Huffman编码算法的编码时间较长，尤其是在构建哈夫曼树的过程中。

二、算术编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。

- 根据频率，将字符序列映射到0到1之间的实数。

- 根据映射结果，将实数序列编码为二进制序列。

2. 解码过程：- 对编码的二进制序列进行解码，得到实数序列。

计算机实验指导书编写：郭曙光西安邮电学院自动化学院智能科学与技术专业2010年5月5号实验一几何投影、游程编码一、实验目的与要求：目的：通过本次实验，学生可以掌握图像几何投影、游程编码的方法。

要求：上机运行，调试通过。

二、实验设备：计算机、Matlab软件、VC++或C语言软件三、实验内容：（1）几何投影：对一幅简单二值图像的水平、垂直及对角线的投影。

（2）游程编码：对一幅简单二值图像进行游程编码。

四、实验原理：（1）几何投影：是指定方向上单条前景像素的个数，例如下图示例：（2）游程编码：是用图像象素值连续为1的个数(象素1的长度)来描述图像。

在游程长度编码中经常运用两种方法，一种是使用1的起始位置和1的游程长度，另一种是仅仅使用游程长度，如果第一个编码值为0,则表示游程长度编码是从0象素的长度开始，如图所示：1的游程：第一行（2,2）（6,3）（13,6）（20,1）第二行（4,6）（11,10）第三行（1,5 ）（11，1）（17，4）1和0的游程长度：第一行0，1, 2，2，3，4，6，1，1第二行0，3，6，1，10第三行1, 5，5，1，5，4五、实验报告内容（1）叙述实验过程，列出代码及代码简要说明；（2）提交实验的原始图像和结果数据及图像。

（3）给出方法用途及结论的简要分析实验二形态算子一、实验目的与要求目的：学习常见的数学形态学运算基本方法，了解腐蚀、膨胀、开运算、闭运算取得的效果，培养处理实际图像的能力。

要求：上机运行，调试通过。

二、实验设备：计算机、Matlab软件、VC++或C语言软件三、实验内容：利用VC++/C或MatLab工具箱中关于数学形态学运算的函数，对二值图像进行膨胀、腐蚀和开运算、闭运算处理。

四、实验原理：膨胀：腐蚀：开运算：闭运算：五、实验报告内容（1）描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果，并进行必要的讨论，必须包括原始图像及其计算/处理后的图像。

实验二游程编码一、实验目的1、掌握游程编码原理；2、理解数据编码压缩和译码输出编码的实现。

二、实验要求实现游程编码和译码的生成算法。

三、实验内容输入一幅二值图像，先统计要压缩编码的文件中的字符字母出现的次数，按字符字母和空格出现的概率对其进行哈夫曼编码，然后读入要编码的文件，编码后存入另一个文件；接着再调出编码后的文件，并对其进行译码输出，最后存入另一个文件中。

四、实验原理1、xx树的定义：假设有n个权值，试构造一颗有n个叶子节点的二叉树，每个叶子带权值为wi，其中树带权路径最小的二叉树成为哈夫曼树或者最优二叉树；2、xx树的构造：weight为输入的频率数组，把其中的值赋给依次建立的HT Node对象中的data属性，即每一个HT Node对应一个输入的频率。

然后根据data属性按从小到大顺序排序，每次从data取出两个最小和此次小的HT Node，将他们的data 相加，构造出新的HTNode作为他们的父节点，指针parent，leftchild，rightchild赋相应值。

在把这个新的节点插入最小堆。

按此步骤可以构造出一棵xx树。

通过已经构造出的哈夫曼树，自底向上，由频率节点开始向上寻找parent,直到parent为树的顶点为止。

这样，根据每次向上搜索后，原节点为父节点的左孩子还是右孩子，来记录1或0，这样，每个频率都会有一个01编码与之唯一对应，并且任何编码没有前部分是同其他完整编码一样的。

五、实验程序#include<stdio.h>#include<string.h>#define NUM 1000char dat,flag,str[NUM],b[NUM];printf("(请输入待编码的字符串)\n\n");printf("原字符串为:");gets(str);//输入待编码的字符串flag=str[0];//记下第一个字符值作为flag游程编码的起始值/************************编码部分**********************************************/printf("\n游程编码为:");for(i=0;i<strlen(str);i++)//输入字符串的循环{if(str[i+1]==str[i])/************************译码部分**********************************************/printf("\n\n译码结果为:");for(j=0;j<h;j++)//对计数数组进行循环，次数为游程改变的次数{ for(z=0;z<a[j];z++)flag='1';else if(flag=='1')flag='0';//让flag轮流从0和1切换赋值}for(x=0;x<k;x++)printf("%c",b[x]);//将译出的码显示出来printf("\n\n\n");}八、结果分析九、实验心得。

摘要为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对信源输出的符号序列所施行的变换。

具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。

最原始的信源编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。

但现代通信应用中常见的信源编码方式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。

信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。

相应地，信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提高抗干扰能力以及纠错能力。

关键词：信源；信道；编码；游程编码1课题描述游程编码又称“运行长度编码”或“行程编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是栅格数据压缩的重要编码方法。

对于二值图有效。

在对图像数据进行编码时，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。

相应地，信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提高抗干扰能力以及纠错能力。

2 信源编码2.1概念一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换；为了减少或消除信源剩余度而进行的信源符号变换，对输入信息进行编码，优化信息和压缩信息并且打成符合标准的数据包2.2信源编码作用信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩：作用之二是将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。

2.3编码方式最原始的信源编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。

但现代通信应用中常见的信源编码方式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。

信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。

编码器实验报告
实验目的：
通过搭建编码器电路和实验观测，研究其工作原理，掌握编码器的编码方式、输出信号特征和应用场景，为后续应用打下理论基础。

实验内容：
1. 搭建编码器电路，包括编码器、电源、显示器等设备；
2. 输入不同的编码方式，观测输出信号特征，包括波形、频率等参数；
3. 研究编码器的应用场景，设计相关应用实例，展示其中的编码原理和作用方式。

实验步骤：
1. 按照电路图搭建编码器电路，并连接显示器；
2. 输入不同的编码方式，观测输出信号波形和频率；
3. 设计应用实例，展示编码器的实际应用场景。

实验结果：
通过实验观测，得出以下结论：
1. 编码器的编码方式有很多种，包括格雷码、自然码、反码等；
2. 编码器的输出信号特征与编码方式、电源电压等参数有关，
可以根据实际需求进行选择；
3. 编码器可以广泛应用于计数器、转速计、位置计等设备中，
具有高精度、可靠性好等优点。

应用实例：
本实验结合计数器进行应用示范：
在计数器的设计中，可以使用编码器来控制计数器的准确性，
实现高精度的计数器功能。

具体实现方式如下：
1. 根据实际需求选择编码方式和电源电压；
2. 搭建编码器电路并与计数器相连；
3. 对计数器进行初始化设置；
4. 使用编码器输入数字，观测计数器对应数值是否准确。

结论：
本实验通过观测编码器的输出信号特征和应用场景，掌握了编码器的基本原理和作用方式。

随着现代技术不断发展，编码器也应用广泛，未来还有更多的应用机会等待我们去探索。

编码器及其应用实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解编码器的工作原理，并通过实际操作和实验数据，探究编码器在不同应用场景中的性能和特点，从而为今后在相关领域的应用提供实践基础和理论支持。

二、实验原理编码器是一种将旋转运动或直线运动转化为数字信号的装置。

根据工作原理的不同，编码器主要分为增量式编码器和绝对式编码器。

增量式编码器通过记录脉冲的数量来确定位置的变化。

每当编码器的轴旋转一定角度，就会产生一个脉冲信号。

通过计算脉冲的数量，可以计算出轴的旋转角度或移动距离。

然而，增量式编码器在断电后重新上电时，无法记住之前的位置信息。

绝对式编码器则在每一个位置都有唯一的编码输出。

即使在断电后重新上电，也能立即准确地知道当前的位置。

三、实验设备本次实验所使用的设备包括：1、旋转编码器：选用了精度为每转 1024 个脉冲的增量式编码器和分辨率为 12 位的绝对式编码器。

2、数据采集卡：用于采集编码器输出的脉冲信号。

3、计算机：安装了相应的数据采集和分析软件。

4、电机驱动系统：用于控制电机的旋转速度和方向，以带动编码器旋转。

四、实验步骤1、设备连接与设置将编码器安装在电机轴上，并确保连接牢固。

将编码器的输出信号连接到数据采集卡的相应通道。

在计算机上打开数据采集软件，设置采集参数，如采样频率、通道选择等。

2、增量式编码器实验启动电机，使其以不同的速度匀速旋转。

观察数据采集软件中脉冲数量的变化，并记录下来。

改变电机的旋转方向，再次观察脉冲数量的变化。

停止电机，然后重新上电，观察编码器是否能准确记录位置变化。

3、绝对式编码器实验同样启动电机，使其旋转到不同的位置。

读取数据采集软件中编码器输出的绝对位置编码，并与实际位置进行对比。

重复多次，验证绝对式编码器的位置准确性和稳定性。

4、应用场景模拟实验搭建一个简单的位置控制系统，使用编码器作为反馈元件。

通过调整控制参数，观察系统的响应性能和精度。

五、实验数据与结果分析1、增量式编码器实验结果在电机匀速旋转时，脉冲数量与旋转角度呈线性关系，符合预期。