[發明專利]一種模擬信號輸入的壓縮方法

無效

• 申請號: 200910164866.5
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101719218A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 李曉坤
• 申請（專利權）人: 李曉坤
• 主分類號: G06K9/22
• 分類號: G06K9/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及計算機領域模擬信號輸入的一種壓縮方法，例如手寫輸入的數據的壓縮。

背景技術

自然界的信號都是模擬信號，是用連續變化的物理量表示的信息，一般通過A/D轉換量化為數字信號輸入計算機，在計算機中是數字數據，如鼠標的連續移動，在計算機中成為離散的坐標點數據。常見的計算機模擬信號輸入是音頻和手寫輸入，音頻的壓縮已經有多種方式，而手寫輸入的壓縮還不完善，例如數字筆等設備的輸入。通常數字筆的各種信息量化后分通道輸入，如墨水標記語言InkML標準把手寫輸入定義為16個通道，其中有表示筆尖位置的X、Y通道等。為了保證輸入模擬信號的精度，該類設備的讀取速度都比較高，常見的數字筆讀取速度都高于100點/秒，每次輸入都包含所有通道的一個數據，數據量很大，不方便直接存儲。現有的壓縮方式都是丟棄部分數據，或者對數據的壓縮效果不好。如專利號為：01819444的數字墨水壓縮技術，提出的壓縮方法就是先顯示墨跡，然后使用二次差分方法壓縮墨跡；只保存了墨跡，丟棄了其他數據。微軟數字墨水技術中的默認存儲方式是墨水序列化(ISF)，也是主要用差分方法描述墨跡，把其他的壓力、傾斜度、筆旋轉、時間等數據分離出來使用其他壓縮方法壓縮，同樣是著重于墨跡壓縮，而對其他數據的壓縮效果不好。而此類數據是模擬信號輸入，主要內容是模擬輸入的模糊性信息，主要用于顯示或者辨識，并不在于信息的完整無損，而且大部分數字化的過程就是有損失的。如果換種思路進行壓縮，也許能得到更好的壓縮效果。

發明內容

本發明的主要目的是對量化模擬信號后得到的數字數據的一種壓縮方法，將量化得到的數字數據轉換成數學函數記錄，保留了原模擬信號輸入的可辨識性，且能達到更好的壓縮效果。

本發明的技術方案是：

模擬信號是連續變化的，量化成的數字數據在時間坐標系上是連續分布的離散點，可以使用曲線擬合的方法擬合各離散點，得到描述輸入信號輸入隨時間變化的數學函數；壓縮數據就使用數學函數來記錄。其壓縮步驟是：將數字數據與輸入時間組合成二維數組，然后使用曲線擬合的方法處理二維數組，得到描述模擬信號輸入的數學函數。

在數學上，兩個連續數列組合成的二維數組在平面上也是連續的，能使用曲線擬合的方式進行壓縮；因此不記錄輸入時間的單通道模擬輸入量化后得到的數字數據可以先看做是一個數列，然后將數列與數列的序號組合成二維數組進行曲線擬合。解壓時通過序號就能從函數中還原原數列。在多通道模擬輸入時，可以使用時間、序號或任一通道與其他通道組合成二維數組進行壓縮，其實質相當于函數形式的變換。例如一個手寫輸入有筆尖位置(X、Y)、壓力(F)、時間(T)四個通道，在時間坐標系壓縮后得到的是X＝F_(T)、Y＝F_(T)、Z＝F_(T)，經過函數變換可以得到T＝F_(X)、Y＝F_(X)、Z＝F_(X)，相當于X通道與其他通道組合成二維數組進行壓縮。曲線擬合速度受擬合點數量的影響最大，可以采取忽略某些點的方式提高處理速度，例如隔點采樣，同時會降低壓縮后的質量。

重構時通常按照時間或者序號采樣，相當于模擬信號的再一次數字量化。使用時間壓縮時，通常還采用原輸入的采樣方式；而采用序號壓縮時，序號標記了采樣點，可以直接由序號確定原數字數據的近似值；當原采樣方式比較復雜時采用序號能夠直接確定原采樣點，相當于省去了采樣過程，能加快數字化的速度。

本文的創新點是使用曲線擬合方式確定數學函數來描述模擬信號輸入，達到壓縮的效果。

本發明的有益效果是：對模擬信號輸入進行了有損壓縮，其壓縮過程就對輸入進行了一次平滑處理，并且在壓縮后保持了模擬信號輸入的辨識信息和視覺效果，可直接應用于數字墨水技術的識別、存儲等方面；壓縮后使用數學函數記錄，具有矢量數據特性，能夠任意放大而保持平滑和不失真。對于最簡單的筆畫記錄，每個筆畫需要筆尖位置和壓力的X、Y、Z三個通道就可以表示手寫形狀，擬合后可以表示為Y＝F_(X)、Z＝F_(X)兩條曲線，兩條曲線長度接近筆畫長度，也就是短于筆畫輪廓曲線長度，因此擬合得到的記錄數據略小于輪廓曲線字體數據的大小，遠遠優于現有的手寫輸入壓縮方式。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1：一段筆畫輸入

圖2：時間壓縮過程示意圖

圖3：序號壓縮示意圖

具體實施方式