[发明专利]一种人体生理信号的混合数据压缩方法

说明书

本发明公开了一种人体生理信号的混合数据压缩方法，该方法是先对一帧待压缩数据Data0使用波形压缩算法进行压缩，消除数据间的冗余信息，得到第一压缩数据Data1，然后通过BWT算法对Data1进行变换并重新排序，得到变换数据Data2，最后用改进的游程编码算法对Data2进行无损数据压缩，生成最终编码数据流，并对生成的编码数据流与其它相关数据进行整理打包，生成数据包，用于存储或传输。通过本发明的混合数据压缩方法，提高了数据压缩率，压缩后的数据占用更少的存储空间，提高数据传输效率及带宽利用率，该方法计算复杂度低、数据处理时间更短，节约数据存储、维护及传输成本，更适用于实时传输系统中。

技术领域

本发明涉及数据压缩技术，具体是一种人体生理信号的混合数据压缩方法。

背景技术

人体生理信号，即人体内各项生命特征信号，包括心电、脑电、肌电等生理电信号。从医学角度上看，生理信号可以直接反映人体的疲劳程度、生理状况，通过对生理信号的检测与研究，医护人员可以了解人体的各种病理特征，以对患者进行针对性治疗，减轻患者的病情，缩短其康复时间。因此，人体生理信号的检测在医学研究与应用中发挥着重要的作用。

生理信号是一种连续的电信号，通过模数转换器（ADC）获取得到，将时间、幅值连续的模拟生理信号转换成时间离散、幅值也离散的数字信号，ADC的采样率对于生理信号来说非常重要，一种非常小的时间间隔内的信号变化可能包含着重要的信息，一个高采样率的生理信号采集系统可以采集到更加丰富的生理信号信息，为医护人员提供更多的信息，从而可以更深入地了解人体生理信号的特征，对患者的康复、医学研究的发展有着重要的作用。

然而，使用高采样率对生理信号进行采样，意味着在相同的时间内采集到更多的数据，这就存在着其他问题：例如需要更大的存储空间来存储所采集到的数据，增加了数据的存储和维护成本；如果涉及到数据传输，则同一时间间隔内传输的数据量越大，需要更大的传输带宽，或者在同样的传输带宽下数据量越大需要更多的传输时间，因此，为减少数据存储空间和传输数据量，对生理信号数据进行压缩是很有必要的。

数据压缩是通过减少计算机中所存储的数据或通信传播中数据的冗余度，用更少的比特位来表示原始数据，以达到减少数据存储空间或传输数据量的目的。数据压缩分为有损数据压缩和无损数据压缩，其中：有损数据压缩技术是利用人类视觉、听觉对图像、音频中的某些频率成分不敏感的特性，在数据压缩过程中损失一定的信息，导致有损数据压缩不能完全恢复原始数据；无损数据压缩是指对压缩后的数据进行重构（或还原、解压缩），重构后的数据与原始数据完全相同。不同于图像、音频等数据可以进行有损数据压缩，对生理信号的数据压缩要采用无损数据压缩，以保证解压出来的数据与原始数据完全相同。

根据已公开的文献记载可知，目前对数据的压缩一般是先对原始数据进行线性预测或分类，得到一组预测结果或多组分类结果，再对这些结果进行熵编码，得到编码数据流，完成无损数据压缩过程，但这些压缩方案的压缩率对于一个高采样率、多通道的生理信号采集系统来说是不够的，特别是对使用游程编码进行无损数据压缩时，没有很好地解决游程编码对不重复字符进行压缩时出现占用更大存储空间的问题。因此，有文献对游程编码算法进行了改进，即在待压缩数据中增加比特位来指示待压缩数据的重复个数，增加了待压缩数据的比特位，且不同的数据的重复个数不同，不能很好的解决传统游程编码的缺点；或通过储存出现次数加变化值的方式改进了传统游程编码，虽在一定程序上减少了待压缩数据的比特位，但对不重复数据的压缩仍然达不到最佳压缩效果。

发明内容

针对上述问题，本发明根据人体生理信号特性提出了一种混合数据压缩方法，以解决现有生理信号数据压缩算法压缩率低，计算复杂度高的问题。

实现本发明目的的技术方案是：

一种人体生理信号的混合数据压缩方法，包括如下步骤：

（1）对待压缩数据Data0，根据心电、脑电、肌电等生理信号的特性，利用波形压缩算法进行差分运算，消除数据间的冗余信息，得到第一压缩数据Data1；