Problemas con DCT y IDCT algoritmo en Java

Question

Aquí tengo mi clase de algoritmo DCT con métodos "applyIDCT" "applyDCT" y. Técnicamente después de hacer una DCT hacia adelante (transformada discreta del coseno) en una tabla 2x2 de números enteros aleatorios entre 0 y 255, e inmediatamente hacer una DCT inversa en estos números, deberíamos volver a los números enteros originales que teníamos en el primer lugar. En mi caso, esto no es así. ¿Qué estoy haciendo mal aquí?

public class DCT {
    private static final int N = 2;
    private double[] c = new double[N];

    public DCT() {
          this.initializeCoefficients();
    }

    private void initializeCoefficients() {
        for (int i=1;i<N;i++) {
            c[i]=1;
        }
        c[0]=1/Math.sqrt(2.0);
    }

    public double[][] applyDCT(double[][] f) {
        double[][] F = new double[N][N];
        for (int u=0;u<N;u++) {
          for (int v=0;v<N;v++) {
            double sum = 0.0;
            for (int i=0;i<N;i++) {
              for (int j=0;j<N;j++) {
                sum+=Math.cos(((2*i+1)/(2.0*N))*u*Math.PI)*Math.cos(((2*j+1)/(2.0*N))*v*Math.PI)*f[i][j];
              }
            }
            sum*=((c[u]*c[v])/4.0);
            F[u][v]=sum;
          }
        }
        return F;
    }

    public double[][] applyIDCT(double[][] F) {
        double[][] f = new double[N][N];
        for (int u=0;u<N;u++) {
          for (int v=0;v<N;v++) {
            double sum = 0.0;
            for (int i=0;i<N;i++) {
              for (int j=0;j<N;j++) {
                sum+=((c[u]*c[v]))*Math.cos(((2*i+1)/(2.0*N))*u*Math.PI)*Math.cos(((2*j+1)/(2.0*N))*v*Math.PI)*F[i][j];
              }
            }
            sum/=4.0;
            //sum*=((c[u]*c[v])/4.0);
            f[u][v]=sum;
          }
        }
        return f;
    }
}

Y aquí es la clase principal que va con ella:

public class Main {
    private static final int N = 2;
    private static double[][] f = new double[N][N];
    private static Random generator = new Random();

    public static void main(String[] args) {
        // Generate random integers between 0 and 255
        int value;
        for (int x=0;x<N;x++) {
            for (int y=0;y<N;y++) {
              value = generator.nextInt(255);
              f[x][y] = value;
              System.out.println(f[x][y]+" => f["+x+"]["+y+"]");
            }
        }

        DCT dctApplied = new DCT();
        double[][] F = dctApplied.applyDCT(f);
        System.out.println("From f to F");
        System.out.println("-----------");
        for (int x=0;x<N;x++) {
            for (int y=0;y<N;y++) {
             try {
                 System.out.println(F[x][y]+" => F["+x+"]["+y+"]");
                 } catch (Exception e) {
                    System.out.println(e);
                 }
            }
        }

        double f[][] = dctApplied.applyIDCT(F);
        System.out.println("Back to f");
        System.out.println("---------");
        for (int y=0;y<N;y++) {
            for (int z=0;z<N;z++) {
              System.out.println(f[y][z]+" => f["+y+"]["+z+"]");
            }
        }
    }
}

Éstos son ejemplo de los resultados:

149.0 => f[0][0]
237.0 => f[0][1]
122.0 => f[1][0]
147.0 => f[1][1] 

From f to F
-----------
81.87499999999999 => F[0][0]
-14.124999999999993 => F[0][1]
14.62500000000001 => F[1][0]
-7.875 => F[1][1] 

Back to f
---------
9.3125 => f[0][0]
14.812499999999998 => f[0][1]
7.624999999999999 => f[1][0]
9.187499999999998 => f[1][1]

Como se muestra arriba, "Volver a f" no muestra los mismos valores que figuran en f inicialmente ...

Answer 1

Me han resuelto este problema, lo siento si mi pregunta era clara, pero esto es lo que no estaba bien: El método IDCT tenía que tener el coeficiente dentro de la i y j para bucles:

public double[][] applyIDCT(double[][] F) {
        double[][] f = new double[N][N];
        for (int i=0;i<N;i++) {
          for (int j=0;j<N;j++) {
            double sum = 0.0;
            for (int u=0;u<N;u++) {
              for (int v=0;v<N;v++) {
                sum+=(c[u]*c[v])/4.0*Math.cos(((2*i+1)/(2.0*N))*u*Math.PI)*Math.cos(((2*j+1)/(2.0*N))*v*Math.PI)*F[u][v];
              }
            }
            f[i][j]=Math.round(sum);
          }
        }
        return f;
    }

Esto sólo funciona para un bloque 8x8 de los datos, o de lo contrario tendría que cambiar esto:

(c[u]*c[v])/4.0)

en algo como esto:

(2*c[u]*c[v])/Math.sqrt(M*N)

Donde M y N son las Dimensiones de la tabla ...

Estos son los resultados con un bloque de 2x2 de los datos:

Original values
---------------
54.0 => f[0][0]
35.0 => f[0][1]
128.0 => f[1][0]
185.0 => f[1][1]

From f to F
-----------
200.99999999999994 => F[0][0]
-18.99999999999997 => F[0][1]
-111.99999999999997 => F[1][0]
37.99999999999999 => F[1][1]

Back to f
---------
54.0 => f[0][0]
35.0 => f[0][1]
128.0 => f[1][0]
185.0 => f[1][1]