[发明专利]基于斜率分布的离散波形数据压缩方法

说明书

本发明涉及一种基于斜率分布的离散波形数据压缩方法，该方法包括：首先，将原始离散波形数据转换为斜率序列，并由这些斜率值组成一个集合；其次，根据斜率序列的分布，选择若干个类别中心，将其作为代表性斜率值；再次，在误差允许的范围内，由各代表性斜率值逼近原始离散数据波形中各相邻点的线段，并将各个线段连接在一起，实现对原始离散波形的逼近，进而实现原始离散波形数据的稀疏表示；然后，对原始离散波形数据的稀疏表示进行压缩编码，实现波形信号的压缩处理。结果表明，本发明所提方法在保留有用成分的情况下，可有效实现波形数据的压缩。

技术领域

发明涉及属于数据压缩的技术领域，具体涉及一种基于斜率分布的离散波形数据压缩新方法。

背景技术

波形数据在工业领域的设备监测中占有非常重要的地位，以电力系统为例，很多监测系统均采用波形数据展开对电力设备的监测，比如变压器、断路器、避雷器、绝缘子等等，均通过波形信号展开对其状态的诊断。

采用波形信号监测工业设备的过程中会产生大量数据。以电力系统中的绝缘子为例，可以采用泄漏电流波形信号诊断绝缘子的状态，但是，污秽绝缘子在潮湿情况下会产生大量的报警波形数据，而输电线路上绝缘子众多，一旦发生雨雪天气，同一时间段内产生的波形数据将非常巨大，这对数据传输和存储都提出了极高的要求。因此，提高数据传输效率和增强数据存储能力成为一项必要的措施。

数据压缩方法可以将原始的数据压缩为相对较少的数据，可以有效提高数据传输的有效性和增强存储空间的利用率。数据压缩方法分为无损压缩和有损压缩，采用前者方法压缩信号之后的成分不会发生损失；采用后者方法压缩信号之后成分有所取舍。由于有损压缩舍掉了其中一部分成分，所以，往往压缩效果更好。若在保证不影响信号分析效果的前提下，有损压缩成为一种很好的方法。

当前，已存在许多压缩方法，比如，直接对原始信号采用RLE(Run LengthEncoding)方法进行压缩；再比如，采用小波变换的方法将原始信号变换到时频域后，采用适当的编码方案实现信号的压缩。不同的压缩方法适用于不同特征的信号，即，为了实现更佳的压缩效果，不同的信号应根据自身特点，选择更好的压缩方法。

发明内容

本发明的目标是提供一种压缩离散波形数据的新方法，以便提高传输通道和存储空间的利用率。为此本发明专利中提出了一种适合于压缩离散波形数据的方法，该方法根据离散波形信号的斜率分布，选择少数斜率值作为依据，构建各个线段，达到逼近原始信号的目的，从而实现离散波形信号的压缩。

本发明提供了一种基于斜率分布的离散波形数据压缩方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤1：将原始离散波形数据转换为斜率序列；

步骤2：根据斜率序列的分布，选择M个类别中心；

步骤3：以各类的类别中心为斜率值，逼近原始离散波形中各相邻点之间的线段，所有线段连接在一起，实现逼近整个离散波形的目的，从而实现原始离散波形的稀疏表示；

步骤4：采用哈夫曼方法对原始离散波形的稀疏表示进行压缩编码，实现信号的最终压缩处理。

进一步地，所述步骤1包括下列步骤：

步骤11：采集待分析的离散波形数据，设其长度为N，并令i＝1；

步骤12：若i≤N-1，转步骤13，否则转步骤16；

步骤13：取波形上的相邻数据点(x_i，y_i)和(x_i+1，y_i+1)，两点构成一条线段，令该线段所在的直线为L_i；

步骤14：计算直线L_i的斜率

步骤15：i＝i+1，转步骤12；