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,對其進行系統(tǒng)的觀測可以得到磁層和日地空間電磁活動的大量信息。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間復雜度均滿足實時傳輸要求的幀內(nèi)

2、模式作為極光網(wǎng)絡(luò)傳輸與觀測軟件的核心算法,并將此系統(tǒng)實際應(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個部分:
　　1.基于運動補償技術(shù)的無損壓縮算法。極光數(shù)據(jù)是時間序列圖像,具有非剛體的運動特性。針對此特點,首次提出一種基于運動補償技術(shù)的上下文預(yù)測無損壓縮算法。分別實驗了基于塊和基于像素的兩種運動補償方法,分析并比較了這兩種方法的優(yōu)缺點。上下文預(yù)測模型結(jié)合運動補償?shù)玫降倪\動向量來預(yù)測當前像素,可以得到

3、更好地無損壓縮效果。
　　2.基于幀內(nèi)預(yù)測的無損壓縮算法與熵編碼改進。2012年,極光采集使用了新的技術(shù)與標準,基于幀間預(yù)測的壓縮在時間復雜度上無法滿足實時傳輸?shù)囊?提出一種低復雜度的基于幀內(nèi)預(yù)測的無損壓縮算法,分別在預(yù)測部分與熵編碼部分進行了創(chuàng)新:在預(yù)測部分,使用動態(tài)參數(shù)對32bit位深度極光圖像的上下文概率模型進行選擇;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間復雜度上滿足實時傳輸?shù)囊?在對極光圖像