極光數(shù)據(jù)無損壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸.pdf

1、極光是太陽風(fēng)攜帶的高能帶電粒子與地球高空大氣層中的中性氣體碰撞后產(chǎn)生的物理現(xiàn)象,對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的觀測(cè)可以得到磁層和日地空間電磁活動(dòng)的大量信息。我國在極地科考站設(shè)有極光采集設(shè)備,亟需極光數(shù)據(jù)的壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸。
　　本文首先介紹了極光圖像研究的背景以及圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌l(fā)展與現(xiàn)狀,分析了極光網(wǎng)絡(luò)傳輸對(duì)圖像壓縮技術(shù)的需求及要求。然后提出了基于幀內(nèi)幀間預(yù)測(cè)模式的兩種極光圖像無損壓縮算法。最后選擇了壓縮比與時(shí)間復(fù)雜度均滿足實(shí)時(shí)傳輸要求的幀內(nèi)

2、模式作為極光網(wǎng)絡(luò)傳輸與觀測(cè)軟件的核心算法,并將此系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于我國北極黃河站與上海極地研究中心的極光網(wǎng)絡(luò)傳輸。本文的主要內(nèi)容分為3個(gè)部分:
　　1.基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的無損壓縮算法。極光數(shù)據(jù)是時(shí)間序列圖像,具有非剛體的運(yùn)動(dòng)特性。針對(duì)此特點(diǎn),首次提出一種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的上下文預(yù)測(cè)無損壓縮算法。分別實(shí)驗(yàn)了基于塊和基于像素的兩種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法,分析并比較了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。上下文預(yù)測(cè)模型結(jié)合運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)玫降倪\(yùn)動(dòng)向量來預(yù)測(cè)當(dāng)前像素,可以得到

3、更好地?zé)o損壓縮效果。
　　2.基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)的無損壓縮算法與熵編碼改進(jìn)。2012年,極光采集使用了新的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn),基于幀間預(yù)測(cè)的壓縮在時(shí)間復(fù)雜度上無法滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?提出一種低復(fù)雜度的基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)的無損壓縮算法,分別在預(yù)測(cè)部分與熵編碼部分進(jìn)行了創(chuàng)新:在預(yù)測(cè)部分,使用動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)32bit位深度極光圖像的上下文概率模型進(jìn)行選擇;在熵編碼部分,采用范圍編碼算法與分離編碼方案。本文提出的方法在時(shí)間復(fù)雜度上滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?在對(duì)極光圖像