Discrete Cosine Transform DCT attuazione C
https://stackoverflow.com/questions/8310749
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Nel tentativo di attuare un avanti e Inverse Discrete Cosine Transform (DCT) in C. Il codice è transorm un unico blocco di ingresso del pixel a matrice di trasformazione attraverso la funzione DCT () e poi di nuovo i valori dei pixel originali tramite la funzione IDCT (). Si prega di vedere il codice allegato. La mia forma di uscita del idct sono valori consecutivi di 244, 116, 244, 116 ecc Dallo sguardo dei valori iDCT, L'aspetto esterno non come il mio programma funziona .. Qualcuno potrebbe darmi una mano e mi danno un'idea di quali risultati i dovrebbe essere in attesa dopo ogni funzione? Ovviamente dopo l'IDCT, dovrei ottenere prety vicino all'ingresso originale Matrix.
Grazie
# 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);
}
Soluzione
Ci sono almeno due errori di battitura nella assegnazione Cv costante al if:
if (v == 0) {
Cv = 1.0 / sqrt(2.0);
} else {
Cu = (1.0); // << this should be Cv = 1.0
}
Non è stata controllata troppo correttamente però. Utilizzando il Wikipedia tedesca su Cosine Transform, in seguito a lavori di codice ... Non ho voglia di tempo speso per capire come si è definito che cosa costante di conversione. Credo che è necessario fare in modo di utilizzare le costanti e le corrette funzioni inverse:
#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;
}
Modifica DCT si basa sulla CrossProduct di formula DCT-II nel wiki. l'IDCT si basa sulla CrossProduct di formula DCT-III con il fattore di normalizzazione 2 / N per dimensione (poiché questo è l'inverso di DCT-II come indicato nel testo). Modifica Sono abbastanza sicuro che il fattore nel DCT inversa dovrebbe sqrt (2) e non 1 / sqrt (2) nella vostra versione.
Altri suggerimenti
non
#include <math.h>
Questo potrebbe significare che il compilatore sta assumendo cose circa le funzioni matematiche che non sono vere, per esempio, che tutti returnint. Si prega di notare che tutte le funzioni si chiamano bisogno di essere dichiarato da qualche parte, C non ha una "built-in" sin() più di quanto ha un built-in printf() (per quest'ultimo si include correttamente stdin.h, ovviamente).
Inoltre, è possibile utilizzare M_PI una volta che hai incluso <math.h>.
In aggiunta alla risposta precedente circa errori di battitura nel Cv costante (sia DCT () e le funzioni IDCT ()), è utilizzato DCT inversa formula (2 °) in modo non corretto. Si doveva moltiplicare per Cv e Cu ogni volta nel ciclo. Quindi, il codice corretto di IDCT () dovrebbe essere:
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 questo caso i valori di uscita sono vicino a 255, 0, 255, 0, ecc.
