[发明专利]低功耗数据压缩算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低功耗数据压缩算法。

背景技术

人体的各项体征数据的实时监测，对于人体的健康有着重要意义，尤其是对人体心脏数据的监测。现有的有效心电监测只能在医院进行，无法进行日常监护，因此不方便人们长时间的实时了解自身身体状况。本申请人提出要设计一款便携式的无线心电监测可穿戴设备，该设备的要求是：可满足三天的连续使用时间，体积小，监控准确。要达到这些要求就需要对数据进行压缩，如何设计一种功耗低、实时且准确度较高的压缩算法尤为关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功耗的数据压缩算法。

实现本发明目的的技术方案是低功耗数据压缩算法，有两个方案。

第一个方案是采用有损压缩；所述有损压缩去除该算法的乘除操作，保留该算法的加减计算；以存储空间的存储分区空间大小为上限，将数据实时压缩为不大于前述上限的数据包。

所述有损压缩采用Fan算法，保留Fan算法的加减计算，去除Fan算法的乘除计算；将Fan算法的乘法计算变换为2ⁿ的形式。

第二个方案是：采用至少两个压缩维度可互补、压缩比增大的压缩算法对数据进行压缩，前述压缩算法中至少包含一个无损压缩算法；以存储空间的存储分区空间大小为上限，将数据实时压缩为不大于前述上限的数据包。

当采用的压缩算法包含有损算法时，先进行有损压缩，然后进行无损压缩。

采用有损算法时，去除该算法的乘除操作，保留该算法的加减计算。

所述有损算法只采用一个；所述无损算法包含一个或多个。

选择的无损算法为只包含加减和移位计算的算法。

作为一种优选，包括以下步骤：

S1：有损压缩：采用Fan算法，保留Fan算法的加减计算，去除Fan算法的乘除计算。

S2：无损压缩：对S1步中得到的数据进行哈夫曼二阶差分编码。

所述S1步中，将Fan算法的乘法计算变换为2ⁿ的形式。

所述2ⁿ的的确定方法为：选择与原Fan算法中的乘数最接近的数值。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的积极的效果：(1)本发明提供了两种方案，一种是采用有损压缩，另一种是采用有损和无损的结合，由于都是采用实时压缩，而不是全部数据取完再压缩，这样能够降低每次的计算量，由此实现低功耗。

(2)本发明的有损算法只进行加减计算和移位计算，这样计算复杂度低，计算量低，功耗低，非常适合可穿戴设备数据的压缩。

(3)本发明可以采用包含无损算法的两种或两种以上的维度互补，压缩比增加的压缩算法来进行压缩，由于两种方法的压缩原理不同，因此压缩效果可以有效叠加，从而增加压缩比，节约存储空间，因此可以采用小容量的存储装置，降低设备的功耗。

(4)本发明采用两种压缩算法时，可以有效的为数据加密，保护数据的私密性，避免数据被非法破解。

(5)本发明优选采用去除了乘除，只采用加减和移位(2的倍数的简单乘法)的Fan算法，信号质量由Fan算法中进行控制，可以非常方便地根据需要调整压缩比和失真率的关系，最大程度保证ECG信号质量。

(6)由于心电数据是一个波形，数据变化一般较为缓慢，做二阶差则可以提升哈夫曼编码的效率，运算更快，更实时，更简单。

具体实施方式

(实施例1)

本实施例详细介绍算法步骤：

数据采集量非常大，采样频率达到250Hz，即一秒钟采样250次。采用实时压缩，根据设备的缓存容量，将缓存空间分隔为比如100-200字节，每次压缩后的压缩包的大小小于前述字节，根据算法得到的压缩比，就可以确定多少数据压缩一次。

S1：有损压缩：采用Fan算法，保留Fan算法的加减计算，去除Fan算法的乘除计算，将Fan算法的乘法计算变换为2ⁿ的形式；Fan算法的大概思想是以折线来替代ECG波形曲线，因此是一个有损的压缩算法。比如一条ECG波形曲线有100个点组成，Fan算法以“起始点+长度”的方式来代替记录这100个点。如果曲线较为平滑，则压缩比较高。例如按照下表的方式进行原Fan算法乘数的修改：

根据可以容忍的失真率，可以获得不同的压缩比。