The Design of finite-state machines for quantization using simulated annealing

Abstract

ÖZET TAVLAMA BENZETİMİ KULLANARAK NİCEMLEME AMAÇLI SONLU DURUM MAKİNELERİ TASARIMI Ercan Engin Kuruoğlu Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Ender Ayanoğlu Ağustos 1993 Bu çalışmada, sonlu durum makinelerine dayanan bazı veri sıkıştırma dizgelerinde eniyiye yakın kodçözücü tasarımı sorununa bir çözüm önerisi irdelenmiştir. Tezin bu konudaki araştırmalara temel katkısı, kodçözücü durum değiştirme tablosu tasarımında tavlama benzetimi olarak bilinen katışımsal eniyileştirme algoritmasının kullanılmasıdır. Çıktı tablosunun eniyileştirilmesinde kullanılan genelleştirilmiş Lloyd algoritması da tavlama benzetimi ile birlikte çalıştırılarak çıktı tablosu ve durum değiştirme tablosunu beraber eniyileştiren bir tasarım algoritması oluşturulmuştur. Sonlu durum vektör nicemleyicisi, çit kaynak kodlaması ve öngörülü çit kaynak kodlaması için elde edilen benzetim sonuçları önerilen algoritma ile daha önce yayınlanmış çalışmalara göre daha yüksek başarımlı kodçözücülerin tasarlandığını göstermektedir. Çit kodlamalı nicemleme için de yeni gözlemlerde bulunulmuştur. Anahtar sözcükler : veri sıkıştırma, sonlu durum vektör nicemleyicisi, çit kaynak kodlaması, öngörülü çit kaynak kodlaması, çit kodlamalı nicemleme, tavlama benzetimi, sonlu durum makineli kodçözücü.

ABSTRACT THE DESIGN OF FINITE-STATE MACHINES FOR QUANTIZATION USING SIMULATED ANNEALING Ercan Engin Kuruoğlu M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ender Ayanoğlu August 1993 In this thesis, the combinatorial optimization algorithm known as simulated an nealing (SA) is applied to the solution of the next-state map design problem of data compression systems based on finite-state machine decoders. These data compression systems which include finite-state vector quantization (FSVQ), trellis waveform coding (TWC), predictive trellis waveform coding (PTWC), and trellis coded quantization (TCQ) are studied in depth. Incorporating gen eralized Lloyd algorithm for the optimization of output map to S A, a finite-state machine decoder design algorithm for the joint optimization of output map and next-state map is constructed. Simulation results on several discrete-time sources for FSVQ, TWC and PTWC show that decoders with higher per formance are obtained by the SA+GLA algorithm, when compared to other related work in the literature. In TCQ, simulation results are obtained for sources with memory and new observations are made. Keywords : data compression, finite-state vector quantization, trellis waveform coding, predictive trellis waveform coding, trellis coded quantization, simulated annealing, finite-state machine decoders. HI