Transformada discreta del Coseno DCT aplicación C
https://stackoverflow.com/questions/8310749
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Estoy tratando de implementar una hacia adelante y la inversa de la transformada Discreta del Coseno (DCT) en C.El código es transorm un solo bloque de entrada de los píxeles de la matriz de transformación a través de la dct() la función y, a continuación, volver a la original de los valores de píxeles a través de la idct() función.Por favor, consulte el código adjunto.Mi forma de salida de la idct son valores consecutivos de 244, 116, 244, 116, etc.Desde la mirada de la idct valores, doesnt como mi programa de trabajo..Podría alguien ayudarme y darme una idea de qué resultados debo esperar después de cada función?Obviamente después de que el idct, yo debería estar recibiendo prety cerca de la entrada original de la Matriz.
Gracias
# 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);
}
Solución
Hay al menos dos errores tipográficos en la asignación constante de CV en las declaraciones IF:
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = (1.0); // << this should be Cv = 1.0
}
Sin embargo, no revisé correctamente. Utilizando el Wikipedia alemana Acerca de la transformación de coseno, el siguiente código funciona ... No quería pasar tiempo en descubrir cómo definió qué constante de conversión. Supongo que debe asegurarse de usar las constantes correctas y las funciones inversas:
#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;
}
EditarEl DCT se basa en el producto cruzado de la fórmula DCT-II en el wiki. El IDCT se basa en el producto cruzado de la fórmula DCT-III con el factor de normalización 2/N por dimensión (ya que este es el inverso a DCT-II como se menciona en el texto).EditarEstoy bastante seguro de que el factor en el DCT inverso debería SQRT (2) y no 1/SQRT (2) en su versión.
Otros consejos
No
#include <math.h>
Eso podría significar que el compilador asume cosas sobre las funciones matemáticas que no son ciertas, por ejemplo, que todos regresanint. Tenga en cuenta que todas las funciones que llame debe declararse en algún lugar, C no tiene un "incorporado" sin() más de lo que tiene un incorporado printf() (Para este último incluye correctamente stdin.h, por supuesto).
Además, puedes usar M_PI Una vez que hayas incluido <math.h>.
Además de la respuesta anterior acerca de los errores tipográficos en la Cv constante (en ambos dct() y idct() funciones), que ha utilizado inverse DCT fórmula (2º) incorrectamente.Había que multiplicar por Cv y Cu cada vez en el bucle.Así, el código correcto de idct() debe ser:
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");
}
}
En este caso los valores de salida son cerca de 255, 0, 255, 0, etc.
