Codificación y compresión de datos - Cinvestav

Codificación y compresión de datos
Dr. José Juan Garcı́a Hernández
Laboratorio de Tecnologı́as de Información
CINVESTAV, Tamaulipas, México
1.
Objetivo General
Presentar los fundamentos de la compresión de datos y de la codificación de los mismos
para su protección contra errores durante la transmisión en redes de información.
1.1.
Metas
Que el alumno tenga la capacidad de utilizar técnicas eficientes de compresión de
datos de acuerdo al contexto que la aplicación requiera.
Proporcionar las técnicas y herramientas usadas en la transmisión de información
en redes de comunicación afectadas por ruido.
2.
Descripción
Se presentarán diversas técnicas de compresión de datos y señales con y sin pérdidas
dirigidas a comprimir texto plano y señales multimedia. Se analizarán los conceptos de
entropı́a, cantidad de información, información mutua. Se discutirán esquemas para la
codificación para la detección y la corrección de errores. Los parámetros fundamentales
que describen a un código corrector serán definidos e interpretados dentro del cuadro de
la transmisión digital de la información.
Se explorarán esquemas de inserción de datos y la protección de los mismos utilizando
códigos correctores de errores.
3.
3.1.
Contenido del curso
Introducción a la Teorı́a de la Información.
Reseña histórica y objetivos de la Teorı́a de la Información.
Fuentes de información.
1
3 Contenido del curso
3.2.
Entropı́a y cantidad de información.
Medida de información: entropı́a de Shannon.
Entropı́a condicional, entropı́a conjunta.
Información mutua.
3.3.
Compresión entrópica de datos.
Teorema de codificación de fuentes de Shannon.
Códigos decodificables de forma única. Desigualdad de Kraft-McMillan.
Teorema de codificación de sı́mbolos.
Códigos óptimos y códigos de Huffman.
3.4.
Compresión con pérdidas
Compresión de señales de audio.
Compresión de imágenes digitales.
Estándares de compresión.
3.5.
Capacidad de canal y Segundo teorema de Shannon.
Definición de capacidad de un canal.
Teorema de codificación de fuentes con ruido (segundo teorema de Shannon).
3.6.
Códigos detectores y correctores de errores.
Códigos sistemáticos.
Redundancia.
Códigos de detección de un error.
Códigos de corrección de un error.
Códigos no binarios
2
4 Evaluación
3.7.
3
Marcas de agua digitales
Comunicaciones secretas, medios digitales como canales subliminales.
Espectro disperso.
Comunicación con información lateral.
Teorı́a de la Información en la esteganografı́a.
Problemas abiertos.
3.8.
Casos de estudio
Corrección de errores de datos esteganográficos en presencia de ataques intencionales
y no intencionales.
4.
Evaluación
Exámenes: 50 % Presentaciones: 20 % Proyecto: 30 %
Referencias
[1] Fazlollah Reza. An Introduction to Information Theory (Dover, 1961).
[2] Claude E. Shannon. The Mathematical Theory of Commmunication (University of
Illinois Press, 1998).
[3] Richard E. Blahut. Algebraic Codes for Data Transmision (Cambridge University
Press, 2002), 1st edition.
[4] I. Cox, M. Miller, J.Bloom, and J. Fridrich. Digital Watermarking 2nd Ed. (Morgan
Kaufmann Publisher, 2007).
[5] M. Barni and F. Bartolini. Watermarking Systems Engineering: Enabling Digital Assets Security and Other Applications (Marcel Dekker, 2007).