極光數據無損壓縮與網絡傳輸.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生的物理現象,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有極光采集設備,亟需極光數據的壓縮與網絡傳輸。
　　本文首先介紹了極光圖像研究的背景以及圖像壓縮與網絡傳輸的發(fā)展與現狀,分析了極光網絡傳輸對圖像壓縮技術的需求及要求。然后提出了基于幀內幀間預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

2、模式作為極光網絡傳輸與觀測軟件的核心算法,并將此系統(tǒng)實際應用于我國北極黃河站與上海極地研究中心的極光網絡傳輸。本文的主要內容分為3個部分:
　　1.基于運動補償技術的無損壓縮算法。極光數據是時間序列圖像,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的上下文預測無損壓縮算法。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。上下文預測模型結合運動補償得到的運動向量來預測當前像素,可以得到

3、更好地無損壓縮效果。
　　2.基于幀內預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與標準,基于幀間預測的壓縮在時間復雜度上無法滿足實時傳輸的要求,提出一種低復雜度的基于幀內預測的無損壓縮算法,分別在預測部分與熵編碼部分進行了創(chuàng)新:在預測部分,使用動態(tài)參數對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的要求,在對極光圖像