[发明专利]一种基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法

说明书

本发明公开了一种基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法，利用LZW编码过程中对N bit数据拓展至（N+M）bit，用（N+M）bit的首位作为标志位对LZW编码与改进游程编码进行区分，同时用（M‑1）bit表示采用改进游程编码时N bit数据重复出现的次数，取消了传统游程编码的压缩标志符与重复出现次数符，一方面节省了输出数据量，且较原始方法中数据需连续重复出现4次才具有压缩效果的情况，该方法在数据重复出现2次即具有压缩效果，压缩率最高能提升66.7%；另一方面本方法还节省了LZW编码的字典库资源，减小了LZW编码的字典深度，大大减小了每次LZW编码时的比较次数，大大节省逻辑资源，具备无损压缩、实时压缩、高效压缩、节省资源且适用范围广的突出优点。

技术领域

本发明涉及数据压缩与解压缩算法研究领域，特别是一种基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法。

背景技术

随着大规模集成电路与计算机技术的快速发展，信号采集精度越来越高，数据流越来越大，信号采集板与数字处理终端间通信的压力越来越大，为降低数据传输对硬件资源的需求，对数据进行一定的编码以降低带宽的压缩技术变得尤为重要。

据已有资料来看，预测编码、分型图形编码等有损压缩技术因压缩率较高，而且人体感官对图片、声音、视频等丢失的某些信息不易察觉，因此这一类压缩算法在该领域应用十分广泛，但是在一些对于灵敏度要求较高的领域如雷达探测、安防警戒等，压缩过程丢失的信息可能包含某些目标的关键参数，因此编码压缩的可逆性在这些领域尤为重要。

常见的无损压缩算法主要有哈夫曼编码、算数编码、LZW编码及游程编码等，上述无损压缩算法，还存在着如下不足，有待进行改进：

1、哈夫曼编码与算数编码，均需根据原数据发生的概率进行编码，需要对压缩数据进行统计，处理过程缓慢，实时性差。

2、单纯的LZW编码在压缩过程中因字典深度限制，需要反复建立编码字典，且每次压缩过程均需要与字典中的数据进行比较，耗费系统资源且不利于压缩率的提高。

3、传统的游程编码因编码规则限制使其只有在字符连续出现4次以上才具备压缩效果。因此，该方法在雷达信号压缩领域适用性有限。

目前，在部分文献中，虽然有采用变位宽压缩方法对LZW编码,进行改进或将上述算法中两种算法结合得到的新算法，但针对雷达回波信号采集领域，变位宽的编码输出不方便且数据连续重复出现4次以上的情况亦相对少见，在硬件设计中实现较为困难，因此其在压缩率及适用性的提升上仍有较大改进的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法，该基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法具备无损、实时、压缩率高、节省资源且适用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于LZW编码与改进游程编码的雷达数据无损压缩及解压方法，包括无损压缩和无损解压。

其中，无损压缩为将N bit的原数据，采用LZW编码或改进游程编码，使拓展为（N+M）bit的压缩数据，其中，M 为正整数且2≤M。

针对（N+M）bit的压缩数据，假设取其首位为标志位，用于识别压缩数据的压缩编码方式，同时假设标志位为“0”时，表示采用LZW编码，则“1”表示采用改进游程编码。

当标志位表示采用LZW编码时，标志位后面的（N+M-1）bit，从右至左的有效bit，则对应原数据。

当标志位表示采用改进游程编码时，假设取（N+M）bit压缩数据的最后（M-1）bit表示N bit原数据重复出现的次数，则位于标志位与最后（M-1）bit之间的N bit数据直接对应N bit原数据。