[發明專利]基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法

在審

• 申請號: 202211089596.8
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115913246A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 奚彩萍;武彥霞
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 李寰

1.一種基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，包括壓縮端與解壓縮端，所述壓縮端由輸入數據流、查找表、瞬時熵編碼、最高標志位、序列化器五個部分組成，所述解壓縮端由反序列化器、最高標志位、瞬時熵解碼、查找表、輸出數據流五個部分組成；

設定查找表總行數為K，被占用的行數為k，每行的數據符號都是N位，查找表每行都有與之對應的一個M位的行索引，M的計算如下：

解壓縮端使用與壓縮端相同的查找表，對壓縮的數據進行解碼并輸出原始數據符號，瞬時熵編碼是通過計算原始數據符號的瞬時熵自適應對數據流進行編碼的過程，瞬時熵E的計算取決于查找表被占用的行數k，則

熵編碼通過刪除查找表中匹配成功的行標識字符串的高位將其縮減為E位，序列化器將得到的數據流重構為D位的壓縮數據流，解壓縮端接收到壓縮數據流，利用瞬時熵解碼對壓縮后的數據進行反序列化和提取，輸出原始符號。

2.根據權利要求1所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，該算法具體包括壓縮流程、解壓縮流程和查找表更新流程。

3.根據權利要求2所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，所述壓縮流程具體步驟為：輸入數據流到達壓縮端時，壓縮端接收輸入數據流中的前N位原始數據符號，將該數據符號在查找表中進行匹配，如果未匹配到相同的數據符號，這時瞬時熵E＝M，則表明該符號還沒有被查找表占用，只是輸出該符號而沒有壓縮，同時該數據符號被存儲到查找表中的最低位，更新查找表，如果匹配成功，表明該符號已被查找表占用，將對應的行標識字符串作為待壓縮數據，計算瞬時熵來縮減壓縮數據對其熵編碼，生成壓縮后的數據。

4.根據權利要求3所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，在壓縮流程中，設定一個最高標志位來區分數據是否被壓縮，如果數據未被壓縮，則標志位置“0”，輸出0+原始數據；如果數據被壓縮，則標志位置“1”，輸出1+壓縮后的數據；當所有的輸入數據都經過上述處理后，序列化器接收上述操作產生的所有數據，重構為D位的壓縮數據流輸出。

5.根據權利要求4所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，所述解壓縮流程具體步驟為：當解壓縮端接收到D位壓縮數據流的第一位時，開始解碼操作，如果最高標志位為1，表明出現的是壓縮后的數據，反序列化器會根據壓縮端得到的瞬時熵E，從D位壓縮數據流中提取E位數據并將其擴展到M位，解壓出行標識字符串后將對應表項中的數據作為原始符號輸出，如果最高標志位為0，表明出現的是原始數據符號，從壓縮數據流中提取N位，作為原始數據符號輸出。

6.根據權利要求5所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，所述查找表更新流程具體步驟為：在壓縮端，當輸入數據符號與查找表的匹配未成功時，需要將該數據符號存入查找表的最低位，更新查找表；當輸入數據符號與查找表匹配成功后，需要將匹配成功的數據符號移動到查找表的最低位，更新查找表。

7.根據權利要求6所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，在查找表更新流程中，當表被占滿時，此時瞬時熵

定義一個匹配計數器C，當輸入數據符號與表中數據符號匹配達到C次后，查找表中的最高位被彈出并丟棄，C的值可自定義。

8.根據權利要求6所述的基于自適應瞬時熵的無損數據壓縮算法，其特征在于，在查找表更新流程中，匹配成功的數據符號位于被占用的表行的較高位，當被占用行數較大時，將匹配成功的數據符號移動到最低位。