專利名稱：一種采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于字符型通信報文的有效壓縮方法，根據(jù)字符型通信報文具
有一個有限字符集合的特點，引入了視頻壓縮領(lǐng)域幀間、幀內(nèi)壓縮處理的思想，并結(jié)合
Huffman編碼等相關(guān)技術(shù)，取得了良好的壓縮效果。本發(fā)明適用于任何基于有限字符集合通信報文壓縮的諸如共享、存儲、傳輸?shù)葓?br> 合，尤其是對報文傳輸實時性要求比較高的情況下，經(jīng)實際驗證均可良好地滿足其應(yīng)用需求。
背景技術(shù)：
術(shù)語解釋
術(shù)語描述
BCD碼亦稱二進制碼十進制數(shù)或二-十進制代碼，用4位二進制數(shù)來表示I位十
進制數(shù)中O 9這十個數(shù)碼，是-·種二進制的數(shù)字編碼形式。
通信報文通信報文指通信、交換、存儲中的數(shù)據(jù)單元，即數(shù)據(jù)塊，通信報文包含 了將要發(fā)送、存儲等的完整數(shù)據(jù)信息。
幀內(nèi)壓縮也稱為空間壓縮(SpatialCompression),其定義最初來源于圖像壓縮， 當(dāng)壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數(shù)據(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信 Θ
幀間壓縮通過比較時間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)進行壓縮，也稱為時間壓縮 (Temporal Compression),其定義最初來源于圖像壓縮。其原理是基 于視頻或動畫的連續(xù)前后兩幀之間具冇很大的相關(guān)性，或者說前后兩幀 信息變化很小的特點，也即連續(xù)的視頻其相鄰幀之間具有冗余信息，根 據(jù)這一特性，壓縮相鄰幀之間的冗余量從而提高壓.縮量，減小壓縮比。
I幀屬于幀內(nèi)壓.縮幀，又稱為內(nèi)部畫面(IntraPicture)，在壓縮過程中進行
全幀壓縮編碼，并作為P幀壓縮的參考幀。
P幀屬于幀間壓縮幀，在壓縮過程中對相對于I幀的變化部分進行編碼，壓
縮比較高。
殘差所謂殘差是指觀測值與預(yù)測值(擬合值)之間的差，即是實際觀測值與
權(quán)利要求
1.一種采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于，包括如下步驟 假設(shè)該字符型報文的字符集合為A，其字符個數(shù)為n，字符概率為Pi，則有 Bi G A步驟I，讀入一幀報文 假設(shè)所述一幀報文為Message，字符序列為B，序列元素個數(shù)為m，即b」G A，其中 步驟2，判斷是否為I幀報文 如果為初次編碼，則所述一幀報文Message必為I幀，在編碼過程中，則根據(jù)I、P幀分類方法，并結(jié)合具體應(yīng)用環(huán)境判決所述一幀報文是否屬于I幀；若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟4，否則執(zhí)行下一步驟3 ； 步驟3，求殘差 所述一巾貞報文為P巾貞,若I、P巾貞分類方法選擇I巾貞殘差，則將P巾貞與I巾貞做差，求殘差Residual,即Residual = P-I 且求Residual的具體過程或采用局部求殘差法，即兩幀報文只有局部相關(guān)，其局部報文表達相同信息，只是由于報文格式不同，分別位于一幀報文的相同或不同位置，從局部角度對兩幀報文求殘差；或采用全局求殘差法，即兩幀報文全局均相關(guān)，從全局角度對兩幀報文求殘差；若I、P巾貞分類方法選擇迭代殘差，則將P巾貞與前一巾貞做差，求殘差Residual,即Residual = Pn-Mlri，其中Mlri是指Pn的前一幀報文且其同樣或采用局部求殘差法，或采用全局求殘差法； 步驟4, Huffman編碼 對I幀報文或者殘差Residual進行動態(tài)Huffman編碼，并輸出碼流； 使用動態(tài)Huffman編碼的詳細過程如下 步驟41，初始化編碼樹 動態(tài)Huffman編碼只需要對數(shù)據(jù)流進行單遍掃描，不需要預(yù)先掃描報文以獲取各符號的出現(xiàn)概率，為了對所有符號一致對待，編碼樹的初始狀態(tài)只包含一個葉節(jié)點，包含符號NYT，權(quán)重值為O ; 步驟42，讀入字符 依次讀入所需編碼報文Message’中各字符； 步驟43，判斷是否為新字符 若是第一次遇到的字符，則執(zhí)行下一步驟44，否則跳轉(zhuǎn)到步驟45 ； 步驟44，更新NYT并編碼輸出 用包含新符號和新NYT的子樹替換原NYT，并輸出有NYT引導(dǎo)的編碼； 步驟45，對符號編碼并輸出； 步驟46,更新編碼樹； 步驟47，判斷是否有下一個字符 若是則跳轉(zhuǎn)到步驟42，繼續(xù)編碼下一字符，否則執(zhí)行下一步驟48 ；步驟48，結(jié)束 結(jié)束此次編碼； 步驟5，判斷是否有下一幀報文 若是則跳轉(zhuǎn)到步驟1，否則執(zhí)行下一步驟6 ; 步驟6，結(jié)束本次編碼過程。
2.如權(quán)利要求I所述的采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于解碼是編碼的逆過程。
3.如權(quán)利要求I所述的采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于所述I幀為幀內(nèi)編碼幀，本發(fā)明特指進行幀內(nèi)編碼的報文；所述P幀為幀間編碼幀，指進行幀間編碼的報文。
4.如權(quán)利要求I所述的采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于將一I中貞報文和位于下一 I巾貞報文之前的P巾貞報文的集合稱為一個報文簇。
5.如權(quán)利要求I所述的采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于所述Residual，即殘差，具體指相鄰或相近報文之間的差值。
6.如權(quán)利要求I所述的采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，其特征在于1幀、P幀分類方法包括I幀殘差和迭代殘差，其中 1)I巾貞殘差 對于一個報文簇I1P1P2-Pn，其中P1PfPn的編碼均以I1為參照物，編碼過程中殘差是指P幀報文相對于I幀報文的變化部分，即Residual = Pi-I1,其中 I ^ i ^ n 依據(jù)這種編碼思路對報文進行I、P幀的分類，具體包括以下兩種方法，且其適合用于報文傳輸、分發(fā)、共享場合； a)固定間隔選取I幀法 采用固定間隔選取I幀，在I幀之間均采用P幀，其格式為I1P1Pf PnI2，其中n取常量，適用于報文信息量變化較為平緩的場合； b)自適應(yīng)選取I幀法 根據(jù)報文變化情況自適應(yīng)的選取I幀，在I幀之間均采用P幀，其格式為I1P1PfPnI2,當(dāng)程序執(zhí)行過程中Pn的下一幀I2與Pn之間殘差較大時，強制將Pn下一幀設(shè)定為I幀12，與方式a)相比，n為變量，適用于報文信息量變化較為頻繁或者劇烈的場合； 2)迭代殘差 對于一個報文簇I1P1Pf Pn，其中P幀的編碼均以其前一幀報文為參照物，編碼過程中殘差是指P幀報文相對于其前一條報文的變化部分，即Residual = P1-I1或 Residual = Pi-PiH,其中 2 < i < n 依據(jù)這種編碼思路對報文進行I、P幀的分類，同樣分為固定間隔選取I幀和自適應(yīng)選取I幀兩種方法，且其適合用于報文存儲場合； a)固定間隔選取I幀法 采用固定間隔選取I幀，在I幀之間均采用P幀，其格式為I1P1Pf PnI2，其中n取常量，適用于報文信息量變化較為平緩的場合；此外，若n取極限值，即只是在編碼初選取一個I幀，其余均作為P幀，且編碼時均以前一幀報文為參照物，這種方法對于報文存儲場合較為適用； b)自適應(yīng)選取I幀法 根據(jù)報文變化情況自適應(yīng)的選取I幀，在I幀之間均采用P幀，其格式為I1P1PfPnI2,當(dāng)程序執(zhí)行過程中Pn的下一幀I2與Pn之間殘差較大時，強制將Pn下一幀設(shè)定為I幀12，與方式a)相 比，n為變量，適用于報文信息量變化較為頻繁或者劇烈的場合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用幀間編碼的字符型通信報文壓縮方法，包括讀入一幀報文，判斷是否為I幀報文，若是，則直接進行Huffman編碼，若否，則求殘差并對殘差進行Huffman編碼，然后判斷是否有下一幀報文等步驟。本發(fā)明將視頻壓縮編碼中幀內(nèi)、幀間編碼的思想引入到字符型報文壓縮中，通過去相鄰或相近報文間的冗余信息大幅提高了報文的壓縮比；將動態(tài)Huffman編碼具體應(yīng)用到I幀報文和P幀殘差部分的無損壓縮上面，充分發(fā)揮了動態(tài)Huffman編碼的優(yōu)點，在顯著減少報文數(shù)據(jù)量，降低報文長度的同時，帶來延時減小、存儲容量降低、對傳輸要求較低等好處，使報文得以快速、有效、無誤地傳輸、共享和分發(fā)，可大幅節(jié)約存儲、通信等資源。
文檔編號H04L1/00GK102811114SQ20121024208
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者常傳文, 李瑋, 茅文深, 林明, 徐偉, 王遠斌, 嵇亮亮, 葉玲, 樓曉祥 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所