本發(fā)明涉及一種低功耗數(shù)據(jù)壓縮算法。
背景技術(shù)：
人體的各項(xiàng)體征數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于人體的健康有著重要意義，尤其是對(duì)人體心臟數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有的有效心電監(jiān)測(cè)只能在醫(yī)院進(jìn)行，無法進(jìn)行日常監(jiān)護(hù)，因此不方便人們長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)時(shí)了解自身身體狀況。
本技術(shù)：
人提出要設(shè)計(jì)一款便攜式的無線心電監(jiān)測(cè)可穿戴設(shè)備，該設(shè)備的要求是：可滿足三天的連續(xù)使用時(shí)間，體積小，監(jiān)控準(zhǔn)確。要達(dá)到這些要求就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，如何設(shè)計(jì)一種功耗低、實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確度較高的壓縮算法尤為關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種低功耗的數(shù)據(jù)壓縮算法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是低功耗數(shù)據(jù)壓縮算法，有兩個(gè)方案。
第一個(gè)方案是采用有損壓縮；所述有損壓縮去除該算法的乘除操作，保留該算法的加減計(jì)算；以存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)分區(qū)空間大小為上限，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮為不大于前述上限的數(shù)據(jù)包。
所述有損壓縮采用fan算法，保留fan算法的加減計(jì)算，去除fan算法的乘除計(jì)算；將fan算法的乘法計(jì)算變換為2n的形式。
第二個(gè)方案是：采用至少兩個(gè)壓縮維度可互補(bǔ)、壓縮比增大的壓縮算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，前述壓縮算法中至少包含一個(gè)無損壓縮算法；以存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)分區(qū)空間大小為上限，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮為不大于前述上限的數(shù)據(jù)包。
當(dāng)采用的壓縮算法包含有損算法時(shí)，先進(jìn)行有損壓縮，然后進(jìn)行無損壓縮。
采用有損算法時(shí)，去除該算法的乘除操作，保留該算法的加減計(jì)算。
所述有損算法只采用一個(gè)；所述無損算法包含一個(gè)或多個(gè)。
選擇的無損算法為只包含加減和移位計(jì)算的算法。
作為一種優(yōu)選，包括以下步驟：
s1：有損壓縮：采用fan算法，保留fan算法的加減計(jì)算，去除fan算法的乘除計(jì)算。
s2：無損壓縮：對(duì)s1步中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行哈夫曼二階差分編碼。
所述s1步中，將fan算法的乘法計(jì)算變換為2n的形式。
所述2n的的確定方法為：選擇與原fan算法中的乘數(shù)最接近的數(shù)值。
采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的積極的效果：(1)本發(fā)明提供了兩種方案，一種是采用有損壓縮，另一種是采用有損和無損的結(jié)合，由于都是采用實(shí)時(shí)壓縮，而不是全部數(shù)據(jù)取完再壓縮，這樣能夠降低每次的計(jì)算量，由此實(shí)現(xiàn)低功耗。
(2)本發(fā)明的有損算法只進(jìn)行加減計(jì)算和移位計(jì)算，這樣計(jì)算復(fù)雜度低，計(jì)算量低，功耗低，非常適合可穿戴設(shè)備數(shù)據(jù)的壓縮。
(3)本發(fā)明可以采用包含無損算法的兩種或兩種以上的維度互補(bǔ)，壓縮比增加的壓縮算法來進(jìn)行壓縮，由于兩種方法的壓縮原理不同，因此壓縮效果可以有效疊加，從而增加壓縮比，節(jié)約存儲(chǔ)空間，因此可以采用小容量的存儲(chǔ)裝置，降低設(shè)備的功耗。
(4)本發(fā)明采用兩種壓縮算法時(shí)，可以有效的為數(shù)據(jù)加密，保護(hù)數(shù)據(jù)的私密性，避免數(shù)據(jù)被非法破解。
(5)本發(fā)明優(yōu)選采用去除了乘除，只采用加減和移位(2的倍數(shù)的簡(jiǎn)單乘法)的fan算法，信號(hào)質(zhì)量由fan算法中進(jìn)行控制，可以非常方便地根據(jù)需要調(diào)整壓縮比和失真率的關(guān)系，最大程度保證ecg信號(hào)質(zhì)量。
(6)由于心電數(shù)據(jù)是一個(gè)波形，數(shù)據(jù)變化一般較為緩慢，做二階差則可以提升哈夫曼編碼的效率，運(yùn)算更快，更實(shí)時(shí)，更簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
本實(shí)施例詳細(xì)介紹算法步驟：
數(shù)據(jù)采集量非常大，采樣頻率達(dá)到250hz，即一秒鐘采樣250次。采用實(shí)時(shí)壓縮，根據(jù)設(shè)備的緩存容量，將緩存空間分隔為比如100-200字節(jié)，每次壓縮后的壓縮包的大小小于前述字節(jié)，根據(jù)算法得到的壓縮比，就可以確定多少數(shù)據(jù)壓縮一次。
s1：有損壓縮：采用fan算法，保留fan算法的加減計(jì)算，去除fan算法的乘除計(jì)算，將fan算法的乘法計(jì)算變換為2n的形式；fan算法的大概思想是以折線來替代ecg波形曲線，因此是一個(gè)有損的壓縮算法。比如一條ecg波形曲線有100個(gè)點(diǎn)組成，fan算法以“起始點(diǎn)+長(zhǎng)度”的方式來代替記錄這100個(gè)點(diǎn)。如果曲線較為平滑，則壓縮比較高。例如按照下表的方式進(jìn)行原fan算法乘數(shù)的修改：
根據(jù)可以容忍的失真率，可以獲得不同的壓縮比。
s2：無損壓縮：對(duì)s1步中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行哈夫曼二階差分編碼。哈夫曼是無損壓縮，所以解壓后的數(shù)據(jù)可以用來還原fan算法的壓縮。所謂二階差分是指，將多個(gè)數(shù)據(jù)做兩次相鄰數(shù)據(jù)的差，對(duì)第二次的差進(jìn)行哈夫曼編碼，比如38、36、35、32、28五個(gè)數(shù)字，一階差為2、1、3、4，二階差為1、-2、-1。這里用二階差分編碼的原因是二階差分可以獲得較為平滑的相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而提高壓縮比。
經(jīng)過多次驗(yàn)證，本實(shí)施例的fan算法壓縮比為1：2.2左右，二階差分哈夫曼編碼的壓縮比為1：2.5左右，經(jīng)過兩次壓縮后，壓縮比可以達(dá)到1：3.5左右。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。