[发明专利]一种基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法

权利要求书

1.一种基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，对码本进行分裂初始化时，根据目标码本大小，自适应地选取分裂码字数为2、4或5，在一个码字分裂为4个或5个码字时，其中两对码字的增量部分具有正交特性，在一个码字分裂为5个码字时，原码字将保留在新码字中；在最后一次码字分裂前，若需要生成的新码字数量不足，则选取码本中的若干个码字使用二分法进行码字补偿，使最后一次分裂得到的总码字数达到目标码本大小。

2.根据权利要求1所述的基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）给定目标码本大小N、迭代计算停止门限θ以及训练样本集，计算所有训练样本集的中心，将此中心作为第一个码字，即初始码本；

（2）根据目标码本大小N，确定总分裂次数I，各次分裂码字数M以及最后一次分裂前的码字补偿个数δ；

（3）对码本进行M分裂初始化；

（4）按最近邻原则对训练样本集进行量化分类，划分胞腔，根据得到的胞腔更新码字；

（5）计算码本的平均失真度和相对失真度，判断相对失真度是否符合迭代计算停止门限θ，如果是，进入步骤（6），否则，重新进行步骤（4）；

（6）判断当前码字数是否等于目标码本大小N，如果是，则结束退出；否则执行步骤（3）。

3.根据权利要求2所述的基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对码本进行分裂初始化，当一个码字X分裂为M个新码字Y_i(i=1,…,M,M=2,4,5)时，第1、2个码字分布在原矢量方向上，而第3、4个码字的坐标点分布在与原矢量正交的一个平面上，且关于原始矢量点对称，设x₁和x₂分别为码字X的一对相邻的奇偶维分量，ε为分裂尺度控制系数，Y_i为分裂的第i个码字，对码字的奇偶维分量在正交方向上进行分裂，则：

当M=2时，Y₁=X+ΔX，Y₂=X-ΔX，其中ΔX=(εx₁,εx₂)；

当M=4时，Y_1,2=X±ΔX，Y_3,4=X±Δ′X，其中ΔX=(εx₁,εx₂)，Δ′X=(-εx₂,εx₁)，其中ΔX·Δ′X=0，满足正交性；

当M=5时，X分裂为5个码字，除包含M=4所分裂的4个码字外，保留原码字作为第5个码字。

4.根据权利要求3所述的基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，对于一个k维的矢量，当k为偶数时，通过相邻的奇偶维分量成对或隔位元素成对来构建码字分裂所需要的矢量增量ΔX和Δ′X，使之满足ΔX·Δ′X=0；如果k为奇数，则选出矢量ΔX中的绝对值最小的元素Δx_i，该元素不参加Δ′X构建的元素对配置，从而保证ΔX·Δ′X=|Δx_i|²达到最小，使得ΔX和Δ′X接近正交。

5.根据权利要求3所述的基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，当码本进行最后一次分裂前，若最后一次分裂前的码字补偿个数δ不等于0，则对码本进行码字补偿，码字补偿方法如下：设置另一分裂控制系数ε′，把码本中归属训练样本最多的δ个码字进行二分，从而得到补偿码字，然后进入最后一次的分裂初始化。

6.根据权利要求2所述的基于M码字分裂的矢量量化码本生成方法，其特征在于，所述为所有训练样本集的中心，作为固定码字始终保留在码本中，每次通过选取不同的矢量元素对进行正交分裂，M=2或者M=4时，由代替分裂出的任意一个码字。