Reduced-Complexity Deterministic Annealing for Vector Quantizer Design

Reduced-Complexity Deterministic Annealing for Vector Quantizer Design

Tác giả: Kemal Demirciler, Antonio Ortega

Lĩnh vực: Khoa học Máy tính, Xử lý tín hiệu

Nội dung tài liệu:

Bài báo này giới thiệu một phương pháp giảm độ phức tạp cho thuật toán tôi luyện xác định (DA) trong thiết kế bộ lượng tử hóa vector (VQ). Phương pháp này sử dụng thông tin mềm xử lý với các thước đo gán đơn giản hóa để mô phỏng phân phối Gibbs tối ưu trong phương pháp DA tiêu chuẩn. Các phân phối có độ phức tạp thấp này cho phép tính toán nhanh chóng nhưng vẫn duy trì hiệu suất gần như tối ưu. Nghiên cứu cũng trình bày việc suy ra tổn thất hiệu suất lý thuyết khi sử dụng các thước đo mềm đơn giản thay vì thước đo Gibbs tối ưu, từ đó suy ra các lịch trình tôi luyện tối ưu cho các thước đo mềm này.

Các thuật toán DA có độ phức tạp giảm thiểu được đề xuất giúp cải thiện đáng kể chất lượng của các codebook cuối cùng so với thuật toán Lloyd tổng quát và các kỹ thuật thư giãn ngẫu nhiên tiêu chuẩn. Một ưu điểm nổi bật là các thuật toán này có thể thoát khỏi các cực tiểu cục bộ và không nhạy cảm với việc lựa chọn codebook ban đầu. So với phương pháp DA tiêu chuẩn, các thuật toán DA có độ phức tạp giảm thiểu hoạt động nhanh hơn hơn 100 lần mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất.

Ngoài thiết kế VQ, các kỹ thuật DA còn có thể áp dụng cho các bài toán như phân loại, phân cụm và phân bổ tài nguyên.

Mục lục chi tiết:

• 1. Introduction
• 2. Vector Quantizer Design by Deterministic Annealing
• 3. Reduced-Complexity Deterministic Annealing
• 3.1. Introduction
• 3.2. Reduced-complexity Gibbs distribution for VQ design
• 3.2.1. Fixed number of associations
• 3.2.2. Variable number of associations
• 3.3. Low-complexity soft information measures for VQ design
• 3.4. Optimal temperature schedule
• 4. Experimental Results
• 4.1. Gauss-Markov sources
• 4.2. Speech source
• 4.3. Image source
• 5. Conclusion
• Appendix