Využití celulárních automatů pro kompresi dat

Abstract

V této práci se zabýváme možnostmi využití celulárních automatů pro bezeztrátovou kompresi dat. Popisujeme klasifikaci celulárních automatů a jejich dosavadní využití. Zkoumáme vlastnosti jednotlivých typů elementárních celulárních automatů (tzv. Wolframova pravidla), popisujeme jejich třídy ekvivalence, možnosti jak dopředné, tak i zpětné simulace, zkoumáme pravidla se zajímavým chováním. Stavy získané těmito pravidly hodnotíme z hlediska jejich uspořádanosti (např. poměr živých buněk či aproximace entropie). Implementujeme některé standardní kompresní algoritmy a porovnáváme je z hlediska využitelnosti pro nejlépe ohodnocené stavy. Aplikací získaných poznatků navrhujeme nový kompresní algoritmus, testujeme jej na textových a obrazových datech a výsledky srovnáváme s tradičními kompresními algoritmy. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

In this thesis we research the possibilities of using cellular automata for lossless data compression. We describe the classification of cellular automata and their current usage. We study the properties of various types of elementary cellular automata (i.e. Wolfram rules), describe their equivalence classes, the ways of forward as well as backward simulation, we examine the rules with interesting behavior. The states provided by these rules are evaluated in terms of their orderliness (e.g. the ratio of living cells or approximation of entropy). We implement some standard compression algorithms and compare them in terms of usability for best rated states. By application of acquired knowledge we propose a new compression algorithm, test it on text and image data and compare the results with traditional compression algorithms. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)