基于函数级进化型硬件的无损图像压缩

为实现无损图像压缩,设计了基于函数级进化型硬件(FEHW:Function-level Evolutional Hardware)无损图像压缩系统.该系统由进化单元、函数单元和分类单元组成,运用遗传算法(GA:GeneticAlgorithm)自适应地改变其配置结构,在压缩过程中以函数进化的方式,进行像素预测和误差预测,以此增强无损图像压缩的性能.运用LOCO(Low Complexity Lossless Compression),JPEG(Joint Photographic Experts Group),CALIC(Context-based Adaptive Losssless Image Coding)和GA无损压缩算法进行了仿真,给出了不同算法对9种标准图像无损压缩的比较结果,该方法平均压缩率为4.885 bit/pixel.     

基于容差动态调整的旋转门(SDT)改进算法

提出了一种基于容差动态调整的旋转门(SDT)改进压缩算法,该算法通过在数据压缩过程中,根据相近两个压缩区间的标准差对容差进行动态调整,并记录在压缩区间内对压缩精度影响较大的原始数据点,实现了压缩率的提高,压缩误差的降低。应用结果表明,该算法与标准的SDT算法相比,压缩率可以提高0.10%,而压缩精度却提高了56.7%。     

基于文档重排的索引压缩技术

对于提高网络搜索引擎系统的性能而言,有效的存取倒排索引表和快速的响应搜索操作起着关键的作用,故提出了一种能够有效提高索引压缩率的文档重排算法--Star-Scan算法.该算法是利用聚类算法将相似的文档排列到一起,从而减少编码文档编号(DocID)之间的差值所需要的字节数,达到提高索引压缩率的效果.在TREC12数据集上进行的多个实验表明,与随机排列相比,通过Star-Scan算法重新排列后的倒排表在Delta编码方式上压缩率平均提高了大约30.22%,从而有效地提高了搜索引擎的效率.     

QC-LDPC码编码器的FPGA实现

准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码具有优异的纠错性能,已被纳入空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的近地轨道通信标准。分析了QC-LDPC码的特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法。该方法利用循环矩阵特性简化生成矩阵的存储模式,减少了资源消耗,同时利用循环移位寄存器和累加器实现矩阵乘法,降低了编码算法复杂度。在Xilinx xc4vsx55 FPGA上,采用VHDL语言实现了CCSDS标准中(8176,7154)LDPC编码器的设计。仿真结果表明,设计的编码器资源占用较少,吞吐量约为228 Mbit/s。     

基于CCSDS标准的串行级联卷积码高速并行译码方法

针对CCSDS标准中串行级联卷积码（SCCC）的自适应编码调制方式的定义,分析比较了Log-MAP算法和基于乘性修正的Max-Log-MAP算法的译码性能和实现复杂度;提出了一种可支持多种编码方式的通用、低复杂度、高编码增益的并行译码方法.基于FPGA硬件平台进行原理验证,实现了一个可同时支持8种编码方式的高速并行、高吞吐量、低时延的SCCC译码器,译码器最高吞吐量可达300 Mbit/s.      

数据压缩技术在海洋资料浮标通信系统中的应用

为减少海洋资料浮标通信系统数据传输的时间和费用,本文针对传输数据类型,采用位拼接、LZW和改进的LZW算法结合的方法对数据进行实时无损压缩。该压缩技术平均压缩率在40%以下,降低了浮标通信所需时间。实际应用证明,该技术提高了数据压缩效率,缩减了通信成本,保证了系统的可靠性。     

基于FPGA的IP over CCSDS协议中长帧拆分的实现与仿真

在借鉴IP over CCSDS(consultative committee for space data systems)space links等相关建议的基础上,就TCP/IP协议和CCSDS AOS(高级在轨系统)空间数据链路协议之间的转换,提出了一种基于FPGA(field-programmable gate array)的IP over CCSDS协议长帧拆分算法的设计实现方法,并给出了仿真验证结果.     

最优距离聚类和特征融合表达的关键帧提取

为了提高视频关键帧提取的质量和效率,提出一种基于最优距离聚类和特征融合表达的视频关键帧提取算法。在视频帧间差异性分析基础上,寻找并确定最优帧间距离阈值,采用无监督聚类算法对帧间距离进行聚类,获得类别数目最优的类图像集;计算图像的颜色复杂度和信息熵并融合,按照类中图像特征值"平均"的思想提取类代表帧,组成视频关键帧。对4个监测视频进行实验,结果显示:该算法提取关键帧的平均保真度为96.72%、平均压缩率为96.42%,运行时间也较短,与两种典型的基于聚类的关键帧提取方法相比,在相同的压缩率情况下,算法保真度大幅度提高,而运行时间较小或相当。该算法解决了无监督聚类对阈值的依赖性问题,兼顾了视频中运动目标变化和环境异常两种情况,具有良好的性能和适应性。     

基于MPEG-4和IP组播技术的分布式视频监控系统

介绍了一个基于MPEG-4标准和IP组播技术的数字图像监控系统。该系统采用MPEG-4标准对图像进行编码和解码,利用IP组播技术实现了图像的多点传输。该系统的实际应用表明,基于MPEG-4标准和IP组播技术的系统具有更高的压缩率和网络带宽利用率等特点。     

基于泰勒级数估计的油井数据无损压缩

为了实现油井数据的高效传输,提出一种新的无损压缩算法.利用泰勒级数分解拟合出油井数据曲线,进行后向估计,通过传输拟合值与实际值的估计误差,实现数据的无损压缩.实测油井数据仿真表明该算法压缩率可达25%~40%,其整体性能优于霍夫曼编码、LZW编码等无损压缩算法至少20%,并具有时间空间复杂度低的特点.通过大港油田数据远程传输系统验证,该算法可将传输网络数据负荷降低至45%.      

图像压缩建议标准中的变换

研究了一种新的可用于无损图像压缩的小波变换,该变换是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)图像压缩建议标准中采用的一种近似"9/7"整数离散小波变换。全文以典型的Cameraman图像为例,示出了各级变换后的图像,最后给出了去相关性和变换后各层子图像能量分布的理论公式,把文中研究的变换与JPEG2000中无损图像压缩的缺省滤波器"5/3"整数小波从这两个角度做比较,给出比较结果,得出了近似"9/7"整数离散小波是一种性能较好的变换方式的结论。     

深空通信中基于Turbo码的混合ARQ方案

为解决把空间数据系统咨询委员会（CCSDS）推荐的Turbo码直接用于深空通信基于小波变换的图像压缩数据纠错效率低的问题，提出了一种适合于其传输的混合ARQ方案。它是根据图像小波变换后数据重要性不同的特点，利用CCSDS推荐的用于深空通信的Turbo码本身的纠错性能，并充分结合了不同混合ARQ方案的优点提出的。通过与不同混合ARQ方案的FER和系统吞吐量的性能仿真结果比较分析表明，该方法由于充分考虑了深空通信本身的特点。因而在满足数据容错性要求的同时，提高了传输效率。     

LDPC Decoder for CCSDS Code by Flipping Bits and Fetching Words

The well-known CCSDS(consultative committee for space data systems) LDPC(low density parity check) code for near-earth applications is discussed and used for a case study of Mc Eliece system. First, a data error is picked out with the CCSDS LDPC code. The problem with its generator matrix is illustrated and overcome by a shortened code with some middle code bits deleted. In correspondence, its parity check matrix is also revised with the new quasi-cyclic(QC)-LDPC code. Second, a fast decoding scheme for general QC-LDPC codes is proposed based on flipping bits and fetching words. Besides, a lightweight CCSDS LDPC code based Mc Eliece system can be set up with such codes. The repaired CCSDS LDPC code is supposed to be still useful for communications and storages, and the normalized decoding algorithm is also efficient for general QC-LDPC codes.     

KL-变换/JPEG和JPEG/KL-变换压缩性能分析

对ＫＬ－变换（ＫＬＴ）／ＪＰＥＧ和ＪＰＥＧ／ＫＬＴ构成的多光谱图象数据压缩系统的性能及优缺点进行了分析比较。在充分利用多光谱图象数据统计特征的基础上，将ＫＬＴ应用于多光谱数据压缩系统来消除谱相关性。仿真实验结果表明，ＫＬＴ／ＪＰＥＧ压缩系统的综合性能优于ＪＰＥＧ／ＫＬＴ压缩系统     

基于Huffman编码的XML数据压缩方法

针对一定网络带宽下生产过程报表系统对大型数据源访问速率不高的问题,提出了一种基于Huffman编码的XML数据压缩方法。通过构造数据处理类获取XML文档中重复率高的节点单元,采用Huffman编码对节点单元进行编码,将编码后文档利用LZMA算法压缩,构建了Huffman-LZMA压缩算法,并将该压缩算法应用于生产过程报表系统设计。实际应用结果表明,该压缩算法对生产过程报表数据源的压缩率达到约88%,有效的节省了网络带宽和存储空间,提高了报表系统的访问速率。     

基于KLT／WT／WTVQ的三维多光谱数据压缩方法

提出了三维多谱图像数据压缩的新方法。在对多光谱图像数据进行Karhunen-Leove变换（KLT）消除谱相关性,再应用小波变换（WT）对KLT后的多光谱图像数据进行消除空间相关性。采用特殊矢量量化编码,叫作小波树矢量量化（WTVQ）编码对每个谱象数据进行压缩,获得较高的压缩性能。实验结果表明：KLT／WT／WTVQ压缩方法比KLT／JPEG和KLT／WT／FSVQ压缩方法在相同的PSNR条件下,CR提高20以上,整体压缩性能有较大的提高;在同样压缩比（CR）条件下,压缩速度提高3倍。     

CCSDS基于小波变换图像压缩标准的速率-失真模型

为了能更好地利用有限地深空通信下行信道资源,更准确地分析图像有损压缩的失真大小,提出了一种适合于CCS-DS基于小波变换图像压缩标准的速率-失真模型。该模型基于Mallat关于变换编码中速率与失真的分析,通过测试不同图像算法的速率与失真关系,得到模型中需要的各种参数。仿真结果表明,该模型能很好地与图像压缩标准的速率-失真近似。     

基于Clifford代数的多光谱图像边缘检测

为了充分利用多光谱图像不同图层之间的关联性,采用Clifford代数描述多光谱图像.在Clifford代数空间中,定义了多光谱图像的Clifford微分与Clifford梯度.在此基础上,提出了一种新的多光谱图像边缘检测与融合算法.该算法首先计算出各像素点的Clifford梯度,进而得到Clifford梯度范数;然后以此为依据,判断像素点是否为边界点,从而得到多幅边缘检测图像;最后,将这些图像融合,便可得到最终的边缘图像.与基于最大熵的多光谱图像边缘检测算法的比较结果表明,算法由于利用了多光谱图像不同图层之间的关联性,因而可以更好地保留边缘信息,获得更完整的边缘检测效果.     

基于整数小波变换的MODIS多光谱图像无损压缩

为了解决MODIS多光谱图像数据的存储和传输问题,提出了一种基于整数小波变换和结合波段相关性判定的谱间预测的算法,对MODIS多光谱图像数据进行无损压缩.通过整数小波变换和波段相关性判定,有效地去除了MODIS图像数据的空间和谱间冗余,其压缩效果优于当今最流行的WinRAR、WinZip压缩软件,与基于三维预测(3D-DPCM)的方法相比,该方法也能得到较好的效果,有较高的压缩比.     

一种基于快速否定应答的空间网络文件传输协议

针对空间网络中存在的高误码率、长延时、链路速率非对称等问题,提出了一种基于否定确认机制的远程文件管理协议(remote file process protocol,RFPP)协议。RFPP协议采用了信令纠错、否定确认(negative acknowledgment,NAK)快速重传和NAK帧结构压缩等机制,分析表明RFPP比CCSDS文件传输协议(CCSDS file delivery protocol,CFDP)具有更高的传输效率。在低轨卫星非对称链路仿真场景下,RFPP比CFDP的效率提高了7.6%。RFPP协议已成功应用于灵巧通信试验卫星,实测信道利用率大于90%。