[發明專利]一種管道毫秒級在線數據的復合壓縮/解壓縮方法

有效

• 申請號: 201510633774.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105187071B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 張化光;馬大中;馮健;李曉瑜;胡旭光;劉金海;汪剛;陳楊
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

1.一種管道毫秒級在線數據的復合壓縮方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：采集管道實時毫秒級運行信號，并將其轉換為數字電信號；

步驟2：對步驟1的管道運行數字電信號進行多小波變換，得到具有高頻小波系數部分和低頻小波系數部分的小波系數矩陣；

步驟3：針對高頻小波系數部分對應的數字電信號，采用改進的SPIHT算法進行有損壓縮，得到最終的高頻小波系數部分對應的毫秒級管道數據壓縮結果；包括如下步驟：

步驟3-1：初始化過程；

包括：建立三個有序表：不重要系數表LIP、重要系數表LSP和不重要集合表LIS；

對高頻小波系數部分對應的數字電信號進行逐層小波分解，共進行M次，其中第二層至第M層小波分解得到的數據可以看做是第一層小波分解得到的后代；

將分解得到的第一層所有數據同時放入不重要系數表LIP和不重要集合表LIS中；

將重要系數表LSP置為空集；

初始量化閾值T＝2ⁿ，其中n為閾值指數，0≤i≤m-1，m為經過M層小波分解后得到的小波系數的總個數，c(i)為逐層分解過程中得到的小波系數；

步驟3-2：采用排序掃描的方法，找到重要的高頻小波系數；

方法為：1)利用重要性判斷方法分別判斷不重要系數表LIP中每個小波系數是否重要，是，則向排序位流Sn輸入重要性判斷結果“1”和符號位，然后將該小波系數添加到重要系數表LSP的尾部，從不重要系數表LIP中將該小波系數刪除；否，則向排序位流Sn輸入重要性判斷結果“0”，表明該系數不重要；

所述排序位流Sn是記錄小波系數重要性和符號位的隊列；

2)以D(i)表示不重要集合表LIS中小波系數的后代的集合，其中i為小波系數的序號；分別判斷不重要集合表LIS中每個小波系數對應后代的重要性，方法為：首先利用重要性判斷方法判斷D(i)的重要性，若不重要，則向排序位流Sn輸入重要性判斷結果“0”；若重要，向排序位流Sn輸入重要性判斷結果“1”，并且將集合D(i)分裂為直接后代O(i)和間接后代L(i)；

然后，再次利用重要性判斷方法對直接后代O(i)的兩個系數分別進行重要性判斷，并向排序位流Sn輸入重要性判斷結果和符號位，將重要小波系數的后代集合添加到重要系數表LSP的尾部，不重要的小波系數添加到不重要系數表LIP的尾部；

再然后，檢查間接后代L(i)是否為空集，若非空，則將間接后代L(i)添加到不重要集合表LIS的尾部，若間接后代L(i)為空集，則將L(i)從不重要集合表LIS中刪除；

又然后，利用重要性判斷方法判斷不重要集合表LIS中間接后代L(i)的重要性，若不重要，則向排序位流Sn輸入表示不重要的符號“0”，若重要，則向排序位流Sn輸入表示重要性的符號“1”；將間接后代L(i)的直接后代添加到不重要集合表LIS的尾部，將間接后代L(i)從不重要集合表LIS中刪除；

所述重要性判斷方法為：如果小波系數大于等于閾值T，則該小波系數關于閾值T是重要的，否則是不重要的；

步驟3-3：精細掃描得到本級壓縮結果：將重要系數表LSP中的每個系數，除最近一次排序掃描新加入到LSP的小波系數外，計算重要系數表LSP中的每個小波系數的壓縮值，即對應的二進制數，并且將該二進制數對應于2^n權位處的符號‘1’或‘0’送到精細位流Rn；所述精細位流Rn用于記錄壓縮的二進制的值；

步驟3-4：將閾值指數減1，且在排序位流Sn和精細位流Rn中插入除0和1外的任何數字作為特殊值用來區分每級壓縮的標志，轉至步驟3-2；

步驟3-5：重復執行步驟3-2至步驟3-4，直到n＝0時，壓縮結束，得到最終的高頻小波系數部分對應的毫秒級管道數據壓縮結果；

步驟4：針對低頻小波系數部分對應的數字電信號，基于LZ77編碼方法進行無損壓縮，得到最終的低頻小波系數部分對應的毫秒級管道數據壓縮結果。

2.根據權利要求1所述的管道毫秒級在線數據的復合壓縮方法，其特征在于：

所述步驟2中選擇CL4多小波作為多小波變換的小波基對管道運行數字電信號進行多小波分解，得到所述的具有高頻小波系數部分和低頻小波系數部分的小波系數矩陣。