Diskrete Cosinustransformation DCT -Implementierung c
https://stackoverflow.com/questions/8310749
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IM versuche, eine vorwärts- und inverse diskrete Cosinus -Transformation (DCT) in C zu implementieren. Der Code besteht darin, einen einzelnen Eingangsblock von Pixeln über die Funktion DCT () auf die Transformationsmatrix zu transorm und dann über die IDCT zu den ursprünglichen Pixelwerten zurückzukehren (IDCT ( ) Funktion. Bitte beachten Sie den beigefügten Code. Mein Ausgabeformular Die IDCT sind aufeinanderfolgende Werte von 244, 116, 244, 116 usw. Aus dem Aussehen der IDCT -Werte sieht es nicht so aus, als ob mein Programm funktioniert. Könnte mir jemand helfen und mir eine Vorstellung davon geben, welche Ergebnisse ich ich sollte nach jeder Funktion erwarten? Offensichtlich sollte ich nach der IDCT Prety nahe der ursprünglichen Eingangsmatrix werden.
Vielen Dank
# include <stdio.h>
# define PI 3.14
void dct(float [][]); // Function prototypes
void idct(float [][]); // Function prototypes
void dct(float inMatrix[8][8]){
double dct,
Cu,
sum,
Cv;
int i,
j,
u,
h = 0,
v;
FILE * fp = fopen("mydata.csv", "w");
float dctMatrix[8][8],
greyLevel;
for (u = 0; u < 8; ++u) {
for (v = 0; v < 8; ++v) {
if (u == 0) {
Cu = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = 1.0;
}
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = (1.0);
}
sum = 0.0;
for (i = 0; i < 8; i++) {
for (j = 0; j < 8; j++) {
// Level around 0
greyLevel = inMatrix[i][j];
dct = greyLevel * cos((2 * i + 1) * u * PI / 16.0) *
cos((2 * j + 1) * v * PI / 16.0);
sum += dct;
}
}
dctMatrix[u][v] = 0.25 * Cu * Cv * sum;
fprintf(fp, "\n %f", dctMatrix[u][v]);
}
fprintf(fp, "\n");
}
idct(dctMatrix);
}
void idct(float dctMatrix[8][8]){
double idct,
Cu,
sum,
Cv;
int i,
j,
u,
v;
float idctMatrix[8][8],
greyLevel;
FILE * fp = fopen("mydata.csv", "a");
fprintf(fp, "\n Inverse DCT");
for (i = 0; i < 8; ++i) {
for (j = 0; j < 8; ++j) {
sum = 0.0;
for (u = 0; u < 8; u++) {
for (v = 0; v < 8; v++) {
if (u == 0) {
Cu = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = 1.0;
}
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = (1.0);
}
// Level around 0
greyLevel = dctMatrix[u][v];
idct = (greyLevel * cos((2 * i + 1) * u * PI / 16.0) *
cos((2 * j + 1) * v * PI / 16.0));
sum += idct;
}
}
idctMatrix[i][j] = 0.25 * Cu * Cv * sum;
fprintf(fp, "\n %f", idctMatrix[i][j]);
}
fprintf(fp, "\n");
}
}
int main() {
float
testBlockA[8][8] = { {255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255} },
testBlockB[8][8] = {{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255} };
dct(testBlockB);
}
Lösung
Es gibt mindestens zwei Tippfehler im CV -konstanten Zuordnung an den IF -Anweisungen:
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = (1.0); // << this should be Cv = 1.0
}
Ich habe aber nicht zu richtig überprüft. Verwendung der Deutsche Wikipedia Über Cosinus -Transformation funktioniert der folgende Code ... Ich wollte keine Zeit damit verbringen, herauszufinden, wie Sie definiert haben, welche Konversionskonstante. Ich denke, Sie müssen sicherstellen, dass Sie die richtigen Konstanten und inversen Funktionen verwenden:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
void dct(float **DCTMatrix, float **Matrix, int N, int M);
void write_mat(FILE *fp, float **testRes, int N, int M);
void idct(float **Matrix, float **DCTMatrix, int N, int M);
float **calloc_mat(int dimX, int dimY);
void free_mat(float **p);
float **calloc_mat(int dimX, int dimY){
float **m = calloc(dimX, sizeof(float*));
float *p = calloc(dimX*dimY, sizeof(float));
int i;
for(i=0; i <dimX;i++){
m[i] = &p[i*dimY];
}
return m;
}
void free_mat(float **m){
free(m[0]);
free(m);
}
void write_mat(FILE *fp, float **m, int N, int M){
int i, j;
for(i =0; i< N; i++){
fprintf(fp, "%f", m[i][0]);
for(j = 1; j < M; j++){
fprintf(fp, "\t%f", m[i][j]);
}
fprintf(fp, "\n");
}
fprintf(fp, "\n");
}
void dct(float **DCTMatrix, float **Matrix, int N, int M){
int i, j, u, v;
for (u = 0; u < N; ++u) {
for (v = 0; v < M; ++v) {
DCTMatrix[u][v] = 0;
for (i = 0; i < N; i++) {
for (j = 0; j < M; j++) {
DCTMatrix[u][v] += Matrix[i][j] * cos(M_PI/((float)N)*(i+1./2.)*u)*cos(M_PI/((float)M)*(j+1./2.)*v);
}
}
}
}
}
void idct(float **Matrix, float **DCTMatrix, int N, int M){
int i, j, u, v;
for (u = 0; u < N; ++u) {
for (v = 0; v < M; ++v) {
Matrix[u][v] = 1/4.*DCTMatrix[0][0];
for(i = 1; i < N; i++){
Matrix[u][v] += 1/2.*DCTMatrix[i][0];
}
for(j = 1; j < M; j++){
Matrix[u][v] += 1/2.*DCTMatrix[0][j];
}
for (i = 1; i < N; i++) {
for (j = 1; j < M; j++) {
Matrix[u][v] += DCTMatrix[i][j] * cos(M_PI/((float)N)*(u+1./2.)*i)*cos(M_PI/((float)M)*(v+1./2.)*j);
}
}
Matrix[u][v] *= 2./((float)N)*2./((float)M);
}
}
}
int main() {
float
testBlockA[8][8] = { {255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255},
{255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255} },
testBlockB[8][8] = {{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255},
{255, 0, 255, 0, 255, 0, 255, 0},
{0, 255, 0, 255, 0, 255, 0, 255} };
FILE * fp = fopen("mydata.csv", "w");
int dimX = 8, dimY = 8;
int i, j;
float **testBlock = calloc_mat(dimX, dimY);
float **testDCT = calloc_mat(dimX, dimY);
float **testiDCT = calloc_mat(dimX, dimY);
for(i = 0; i<dimX; i++){
for(j = 0; j<dimY; j++){
testBlock[i][j] = testBlockB[i][j];
}
}
dct(testDCT, testBlock, dimX, dimY);
write_mat(fp, testDCT, dimX, dimY);
idct(testiDCT, testDCT, dimX, dimY);
write_mat(fp, testiDCT, dimX, dimY);
fclose(fp);
free_mat(testBlock);
free_mat(testDCT);
free_mat(testiDCT);
return 0;
}
BearbeitenDer DCT basiert auf dem Kreuzprodukt der Formel DCT-II im Wiki. Die IDCT basiert auf dem Kreuzprodukt der Formel DCT-III mit dem Normalisierungsfaktor 2/n pro Dimension (da dies das im Text erwähnte DCT-II ist).BearbeitenIch bin mir ziemlich sicher, dass der Faktor im inversen DCT SQRT (2) und nicht 1/sqrt (2) in Ihrer Version sein sollte.
Andere Tipps
Du nicht
#include <math.h>
Das könnte bedeuten, dass der Compiler Dinge über die mathematischen Funktionen annimmt, die nicht wahr sind, zum Beispiel, dass sie alle zurückkehrenint. Bitte beachten Sie, dass alle Funktionen, die Sie anrufen, irgendwo deklariert werden müssen. C hat keinen "integrierten". sin() mehr als es eingebaut ist printf() (Für letztere geben Sie korrekt ein stdin.h, Natürlich).
Sie können auch verwenden M_PI Sobald Sie aufgenommen haben <math.h>.
Zusätzlich zu früheren Antwort zu Tippfehler in CV -Konstante (sowohl in DCT () als auch in IDCT () -Funktionen) haben Sie verwendet inverse DCT -Formel (2.) falsch. Sie mussten sich jedes Mal in der Schleife mit Lebenslauf und Cu vermehren. Der richtige Code von IDCT () sollte also sein:
void idct(float dctMatrix[8][8]){
double idct,
Cu,
sum,
Cv;
int i,
j,
u,
v;
float idctMatrix[8][8],
greyLevel;
FILE * fp = fopen("mydata.csv", "a");
fprintf(fp, "\n Inverse DCT");
for (i = 0; i < 8; ++i) {
for (j = 0; j < 8; ++j) {
sum = 0.0;
for (u = 0; u < 8; u++) {
for (v = 0; v < 8; v++) {
if (u == 0) {
Cu = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = 1.0;
}
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cv = (1.0); //mistake was here - the same is in dct()
}
greyLevel = dctMatrix[u][v];
// Multiply by Cv and Cu here!
idct = (greyLevel * Cu * Cv *
cos((2 * i + 1) * u * PI / 16.0) *
cos((2 * j + 1) * v * PI / 16.0));
sum += idct;
}
}
// not "* Cv * Cu" here!
idctMatrix[i][j] = 0.25 * sum;
fprintf(fp, "\n %f", idctMatrix[i][j]);
}
fprintf(fp, "\n");
}
}
In diesem Fall liegen die Ausgangswerte nahe 255, 0, 255, 0 usw.
