[发明专利]一种管道毫秒级在线数据的复合压缩/解压缩方法

摘要

本发明公开了一种管道毫秒级在线数据的复合压缩/解压缩方法，属于数据压缩领域。其中方法包括首先对数据进行小波分解，采用阈值对高频和低频小波系数进行筛选，然后对筛选后的高频小波系数对应的数据采用SPIHT算法进行有损压缩，对筛选后的低频小波系数对应的数据采用LZ77算法进行无损压缩，最终得到压缩结果。在上位机中采用dSPIHT和dLZ77方法对数据进行解压缩。本发明的压缩方法能够在保证信息完整的前提下，降低压缩比，对于大量管道的毫秒级数据的存储节约了空间，提高数据传输的速度；本发明的解压缩方法既能够保证解压速度，也能够保证还原信息的准确性和完整性。

主权项

一种管道毫秒级在线数据的复合压缩方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：采集管道实时毫秒级运行信号，并将其转换为数字电信号；步骤2：对步骤1的管道运行数字电信号进行多小波变换，得到具有高频小波系数部分和低频小波系数部分的小波系数矩阵；步骤3：针对高频小波系数部分对应的数字电信号，采用改进的SPIHT算法进行有损压缩，得到最终的高频小波系数部分对应的毫秒级管道数据压缩结果；包括如下步骤：步骤3‑1：初始化过程；包括：建立三个有序表：不重要系数表LIP、重要系数表LSP和不重要集合表LIS；对高频小波系数部分对应的数字电信号进行逐层小波分解，共进行M次，其中第二层至第M层小波分解得到的数据可以看做是第一层小波分解得到的后代；将分解得到的第一层所有数据同时放入不重要系数表LIP和不重要集合表LIS中；将重要系数表LSP置为空集；初始量化阈值T＝2n，其中n为阈值指数，0≤i≤m‑1，m为经过M层小波分解后得到的小波系数的总个数，c(i)为逐层分解过程中得到的小波系数；步骤3‑2：采用排序扫描的方法，找到重要的高频小波系数；方法为：1)利用重要性判断方法分别判断不重要系数表LIP中每个小波系数是否重要，是，则向排序位流Sn输入重要性判断结果“1”和符号位，然后将该小波系数添加到重要系数表LSP的尾部，从不重要系数表LIP中将该小波系数删除；否，则向排序位流Sn输入重要性判断结果“0”，表明该系数不重要；所述排序位流Sn是记录小波系数重要性和符号位的队列；2)以D(i)表示不重要集合表LIS中小波系数的后代的集合，其中i为小波系数的序号；分别判断不重要集合表LIS中每个小波系数对应后代的重要性，方法为：首先利用重要性判断方法判断D(i)的重要性，若不重要，则向排序位流Sn输入重要性判断结果“0”；若重要，向排序位流Sn输入重要性判断结果“1”，并且将集合D(i)分裂为直接后代O(i)和间接后代L(i)；然后，再次利用重要性判断方法对直接后代O(i)的两个系数分别进行重要性判断，并向排序位流Sn输入重要性判断结果和符号位，将重要小波系数的后代集合添加到重要系数表LSP的尾部，不重要的小波系数添加到不重要系数表LIP的尾部；再然后，检查间接后代L(i)是否为空集，若非空，则将间接后代L(i)添加到不重要集合表LIS的尾部，若间接后代L(i)为空集，则将L(i)从不重要集合表LIS中删除；又然后，利用重要性判断方法判断不重要集合表LIS中间接后代L(i)的重要性，若不重要，则向排序位流Sn输入表示不重要的符号“0”，若重要，则向排序位流Sn输入表示重要性的符号“1”；将间接后代L(i)的直接后代添加到不重要集合表LIS的尾部，将间接后代L(i)从不重要集合表LIS中删除；所述重要性判断方法为：如果小波系数大于等于阈值T，则该小波系数关于阈值T是重要的，否则是不重要的；步骤3‑3：精细扫描得到本级压缩结果：将重要系数表LSP中的每个系数，除最近一次排序扫描新加入到LSP的小波系数外，计算重要系数表LSP中的每个小波系数的压缩值，即对应的二进制数，并且将该二进制数对应于2^n权位处的符号‘1’或‘0’送到精细位流Rn；所述精细位流Rn用于记录压缩的二进制的值；步骤3‑4：将阈值指数减1，且在排序位流Sn和精细位流Rn中插入除0和1外的任何数字作为特殊值用来区分每级压缩的标志，转至步骤3‑2；步骤3‑5：重复执行步骤3‑2至步骤3‑4，直到n＝0时，压缩结束，得到最终的高频小波系数部分对应的毫秒级管道数据压缩结果；步骤4：针对低频小波系数部分对应的数字电信号，基于LZ77编码方法进行无损压缩，得到最终的低频小波系数部分对应的毫秒级管道数据压缩结果。