[发明专利]数字数据无损压缩的方法和设备

说明书

                         发明背景

本发明总体上涉及数字数据压缩，尤其涉及用于进行数字数据无损压缩和解压缩的方法和设备。

在许多重要的工业和商业应用中，使用用数字数据形式表示的信息。众所周知，数字数据与模拟数据不同，它是用一系列组成“字节”和“字”的1和0(称为二进制数字或“位”)表示的。例如，可以将文本和图像表示成数字数据组进行存储或传输。

有些类型的信息形成数字数据的交错量。例如，诸如脑瘤X射线等精细图像很容易需要几百万字节的数字数据。为了降低数据的存储和传输成本，已研究出“压缩”数字数据的方法，将原始信息转换成一组新的具有较小位数的数字数据。然后对压缩数据进行“解压缩”逆处理，以便恢复原始信息。

两种主要类型的数字数据压缩是“有损”压缩和“无损”压缩。有损数据压缩允许解压缩数据与原始数据不同，只要解压缩数据满足一些逼真标准。例如，当把图像转换成数字数据，然后对其压缩时，即使存储差异，也足以从解压缩数据中获得人眼看来与原始图像相同的图像。因此，有损压缩方法只能用于某些类型的数据，诸如视频和音频等。有损压缩的优点是，可以比无损压缩获得更高程度的压缩。压缩程度一般表示成一个比率。例如，如果原始数据的大小为压缩数据的二倍，则称该压缩方法具有2∶1压缩率。

与有损数据压缩相反，无损数据压缩在对数据进行压缩，然后解压缩时，提供了与原始数据完全相同的数据。无损压缩的优点是，可以用于要求完全恢复原始数据的各类信息。

无损数据压缩在20世纪50年代早期通过当时在贝尔实验室工作的DavidHuffman的工作，而广为人知。Huffman的方法事实上已成为无损压缩领域所有工作的基础。但是，尽管发展了40年，但目前关于无损数据压缩的方法和设备仍只能获得大约2∶1的平均压缩率。

许多已知的对文本数据进行无损压缩的现有技术依赖于预先已知(边工作时确定)字母符号在原始数据中出现的大概频率。例如，对于英文文本，目前的无损压缩方法通常依赖于这样的认识，即字母E和N出现的次数通常比字母Q和Z出现的次数多。于是，利用该信息开发一种代码结构，该代码结构将较短的代码分配给出现次数多的符号，而将较长的代码分配给出现次数较少的字母。尽管已知的方法在许多场合很有用，但希望提供这样的无损数字数据压缩方法和设备，这类方法和设备可以获得比现有技术高的压缩率，并且不要求预先知道有关源数据内容的信息。

本发明的目的是提供下述无损数字数据压缩/解压缩方法和设备，在这些方法和设备中，可以一个字节一个字节地恢复所有经编码的数据，原始信息不损失。本发明提供了可以获得很大压缩率的无损压缩方法和设备。

                          发明内容

本发明的优点和目的在以下说明中得到部分叙述，并且部分将从说明中显现出来，或者通过实施本发明而学习到。利用后附权利要求书中特别指出的元件及其组合，可以实现和获得本发明的优点和目的。

为了获得这些优点，并且依照本发明的目的，如这里所实施和概述的，本发明提供了无损数字数据压缩的方法和设备。具体地说，在第一方面，本发明是一种数字数据压缩方法。该方法包括以下步骤：接收要压缩的数字数据；将数字数据分成组，每组具有由1和0组成的预定序列；根据预定过程处理一序列，通过删除位获得具有可变长度的压缩序列值；并且将压缩序列值存储在临时存储区中。该方法还包括以下步骤：产生一删除代码，该代码表示被删除位的数目；根据预定标准产生一分隔代码；按预定关系将删除代码和分隔代码与压缩序列值一起存储在临时存储区中；以及对每个序列执行先前的步骤，获得中间数据组。该方法还包括以下步骤：将中间数据组分成序列；以及根据预定标准，通过多次迭代重复执行先前的步骤。最后的步骤是提供最后一次迭代的中间数据组，将其作为接收数字数据的压缩形式。