好 。
关 键 词 ： 元 胞 自动机 ；二 值 图像 压 缩 ； 矢 量量 化 ；遗 传 规 划
Ｎｏ ｅ ｎ ｒ ｍ ａ ｅ Ｃｏ ｐｒ ｓ ｉ ｎＡ ｌ ｏ ｉｈｍ ｓ ｄ ｏ ｌｕｌ ｒＡｕ ｏ ａ ａ ｖｌ Ｂｉ ａ ｙ Ｉ ｇ ｍ ｅ ｓｏ ｇ ｒｔ Ｂａ ｅ ｎ Ｃｅ ｌ ａ ｔ ｍ ｔ
ＨＵ ＡＮＧ ｅｇＴ ｏ Ｃ Ｎ ａ—ｕ（ ｐｒｍｅｔ ｆ ｍｐ ｔｒ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙＵｎｖ ｒｉ ｆ Ｐ ｎ —ａ ， ＨＥ ＸｉｎＦ Ｄｅａｔ ｎ ｏ Ｃｏ ｕｅ ｉｎｅａｄＴ ｃｎ ｌｇ ， ｉｅｓｙｏ Ｓ ｔ
Ｓ ｉ ｃ ｄ ｅｈ ｏｏｙｏ ｈ ａＨ ｆｉ ３ ０ ７ Ｃ ｉ ） ｃ ｎｅ ｎ ｃ ｌ Ｃ ｉ ， ｅｅ２ ０２ ， ｈ ａ ｅ ａ Ｔ ｎ ｇ ｆ ｎ ｎ
１ 引言
随着通信技术的发展 ，人们对 图像和 视频压 缩技 术提 出了更高 的要求 ，如 ：以二值位 图文件 为主的纸
编码表 明 ：该 算法在压缩适应性 ，时间空间复杂度 ， 控制 图像压缩 的损 失率灵活性等方 面优越 于行程编码 算法。 第 ２ 、４节介绍本文算法的相关知识。第 ５节 、３
２１ 年 第１ ０ ０ ９卷 第 １ 期 ２
计 算 机 系 统 应 用
基于元胞 自动机模型的新型二值 图像压缩算法①
黄鹏涛 陈贤 富 （ 中国科学技术大学 电子科学与技术系 安徽 合肥 ２ ０ ２ ） ３ ０ ７
摘 要 ： 不 同 于传 统 的去 相 关 ，去 冗余 的 压 缩 方 法 ，提 出一 种 基 于元 胞 自动 机模 型 的二 值 图像 压 缩 算 法 。 该 算 法 用遗 传 规 划 算 法搜 索 出较 优 的元 胞 自动机 规 则后 ，对分 块后 的二 值 图像 矢 量进 行
元 胞 自动机 变换 ，利 用 元胞 自动 机 的 变换 状 态 多样 性 等 特 点 ，生成 相 邻 矢 量 ，将 变换 次数 作
为码 本 。 实验 表 明 ：该算 法经 过 ４ 次 以 内的 元胞 自动 机 变 换 即 可生 成较 优 的相 邻 矢量 ，具 有
编码 时 间短 、 重 建 图像 的质 量 好 、压 缩 率 高 、适 应性 强 等特 点 ，并 且 与其 它压 缩 算 法 结合 性
ａ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ｔ ｒ ．Ｔｈｅ ｃ ｄｅ ｉ ｈ ｉ ｒ ｅ ｏ ｇ ｎｅ ａ ｅ ｖ ｃ ｏ ｓ ｏ ｓｔ ｅ ｓｍｐｌ ｅ ＣＡ ｙｃ ｅ ｎｕ ｃ ｌ ｍｂｅ ．Ｔｈ ｉ ｒ ｅ ｓｍｕｌ ｔｏｎ ｒ ｓ ａ ｃ ａｉ ｅ ｅ ｒ ｈ
ｐ ｏ ｒ ｍｍ ｉ ｇ ｈ ｓｂ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｒ ｏ ｔｍａ ｏ —ｉ ｅ ｒ ｃ ｌ ｌ ｒ ａ ｔ ｍａ ａ ｒ ｌ ｓ ｗｈ ｃ ｒ ｇａ ｎ ａ ｅ ｎ ｅ ｌ ｙ ｄ ｔ ｅ ｒ ｈ ｆ ｐ ｉ ｌｎ ｎ ｌ ａ ｅ ｌ ａ ｕ ｏ ｔ ｕ ｅ ｉ ｈ ｏ ｎ ｕ
质档案建 设需要 进一步提高 压缩 率 ，而 传统 的 Ｔ Ｆ ＩＦ
Ｇ４图像压缩算法 、Ｐ Ｇ格式和 Ｎ Ｃ格 式等压 缩算法 Ｄ Ｌ 已相 当成熟 ，压缩率很难再提 高ｆ。人们开始 引入新 １ 】 的理论和方 法 ，探 索图像压缩 技术的新途径 ；随 着人
给 出该算法模 型。第 ６ 、７节给 出实验相 关参 数、实
ｐ ｏ ｓ ｈ ｔ ｈｅ ｌ ｒｔ ｒ ｖｅ ｔ ａ ｔ ａ ｇｏ ｉｈｍ ｉ ｇｏ ｉ ｃ ｍ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ａ ｉ ， ｃ ｍ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ｐ ｅ ， ｄｅ ｏｍｐｒ ｓ ｉ ｓ ｏｄ ｎ ｏ ｅ ｓｏ ｒ ｔｏ ｏ ｅ ｓｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｅ ｓｏｎ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｏｄ ａ ｅ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓ ｄ ｕｓｎ ｈ ｒｃ ｒ ｃ ｓｏ ｎ ｈｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｂ ｏ ｒ ｓ ｅ ｉ ｇ ｏｔ ｅ ｏｍ ｐ ｅ ｓ ｏ ｌ ｏ ｉｈｍ ｓ ｅ ｃ ｒ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｒｔ ｔ ．Ｔｈｅ ｓ ａ ｃ ｅ ｅｒｈ ｄ
于元胞 自动机 的二值 图像压缩算法利 用矢量量化的思
想 ，但避开 了码本的设计和搜索 ，达到 了类似 的压缩 效果。将该 算法对样本和测试图像的压缩效果与行程
① 收稿时间：０ － ３ ２ ： ２ １ ０ － １收到修改稿时间：０１ － ４ ２ ０ ２ ０— ５ ０
Ａ ｓ ａｔ ｂ ｔ ｃ： ｒ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｒｐ ｒ ｅ ｌ ｌｒＡｕｏ ｔ Ｃ ｈｓ ａ ｅ ｅ ｏｔ ａｎ ｗ Ｃｅｌ ａ ｔｍａａ（ Ａ）ｍｏ ｅ ｆｒｉ ｇ ｏ ｒｓｉｎ Ｔ ｅｇ ｎ ｔ ｓ ｕ ｄ ｌ ｏ ｍａ ｅｃ ｍｐｅｓｏ ． ｈ ｅ ｅｉ ｃ
ＣＡ ｕｌ ｓａ ｓ ｏ ｏ ｉｆ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅ ｉ ｌｏ ｇｏ ｄ ｆ ｒｄ ｆｅ ｅ ｔｃ ｍｐｒ ｓｏ ｅｓ ｉ ｎ．
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ： ｅｌｌｒａ ｔ ｍ ａａ ｂ ｎ ｒ ｍ ａ ｅｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｖｅ ｔ ｒｑ ａ ｔｚ ｔ ｎ； ｎ ｔｃｐ ｏ ｒ ｍｍ ｉ ｇ ｙ ｒ ｓ ｃ ｌ ａ ｕ ｏ ｔ ； ｉ ａｙ ｉ ｇ ｏ ｕ ｒ ｓ ｉｎ； ｃｏ ｕ ｎ ｉａｉ ｏ ｇｅ ｅｉ ｒ ｇ ａ ｎ
验数据 以及该算 法的优劣性分析。第 ８节给 出本 算法
的未来工作 以及 在该领域的意义、发展 前景。
工智能 、并行计算等相关技术 的发 展 ，探索智能计算
在 图像压缩 中的应 用也成为一个研动机模型
元胞 自动机ｔ（ Ａ 最早 由冯 ． ２Ｃ ） １ 诺伊曼于 ２ 世 纪 ４ ０ ０ 年代末提 出的模型 ，由元胞 空间、状态 、邻 居及 规则 组成 的时间和 空间都离散 的并行动 力系统 ，是一种基