电力图形系统应用中SVG文件压缩算法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电力图形系统应用中 SVG 文件压缩 算法 摘要：针对可缩放矢量图形 （SVG）作为矢量图形格式优势明显， 但存储时占用内存较大和 SVG 文件数 据大量冗余的特点，提出分别使用 Huffman 算法和 LZSS 算法对电力系统 图形数据载体 SVG 文件进行压缩，在 满足压缩时间的前提下，LZSS 算法相 对于 Huffman 算法压缩率更高。LZSS 算法性能能满足电力系统应用 SVG 文 件压缩要求。 中国论文网 /8/view-12904774.htm 关键词：电力图形系统；SVG 文 件；Huffman；LZSS 中图分类号：TN919.8 文献标识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 码：A 文章编号：1007-9416（2017） 01-0115-04 随着电力系统规模的扩大和系统 结构越发复杂，利用计算机技术开发出 界面友好图形化软件对于提高电力系统 自动化具有重要的意义。SVG 作为 W3C 推出的一种基于 XML 文本性矢量 描述语言，被 IEC61970 推荐为图形文 件的基本格式，逐步成为行业标准1。 SVG 文件的优点为。 （1）表达能力强，删除和添加 方便； （2）支持图形无失真缩放； （3）支持动画和互动。 SVG 文件是纯粹的 XML，拥有 XML 的所有特性，SVG 作为电力图形 系统数据载体已逐步成为一种趋势2。 SVG 文件以树的形式管理 SVG 元素， SVG 元素都是基本图元与其属性构成的 文本，基本图元有直线、圆、椭圆、文 本、圆弧等，每一种图元都有相应的属 性，如颜色、线宽、填充等。例如一个 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 圆的 SVG 元素定义为，描述圆心为 （30，60） ，半径为 10 个像素点，边框 为黑色，线宽为 2，填充为红色的圆。 在电力图形系统中复杂的图形除去 SVG 文件固有格式的元素外，剩余的都是由 这些基本的图元构成。 信息论之父 Claude Shannon 认为 信息都存在冗余，SVG 文件存在很多相 同的属性文本，信息冗余量很大，有必 要对 SVG 文件进行压缩。本文分别从 统计编码 Huffman 编码和字典编码 LZSS 两种编码方案对 SVG 文件进行压 缩，实验表明 LZSS 压缩算法的压缩比 更高。 1 Huffman 编码和 LZSS 编码原 理 1.1 Huffman 编码 Huffman 编码是一种基于统计的 变长编码，在编码前统计各模式的频率， 根据不同模式的频率采用不同长度码字 对其编码（对于出现频率高的模式，其 编码的长度最短） 。Huffman 采用前缀 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 码的方法表示每一个字符，前缀码有时 也称前缀树3，其特点是任何一个字符 的编码都不能作为另外一个字符编码的 前缀，这样可以大大简化解码过程，解 码器只需要识别一个完整的前缀码就能 解码当前字符，而不需要进一步读取后 面的编码。Huffman 编码的平均长度， 在类似的编码方案中，Huffman 编码获 得的编码效果最好4。 Huffman 编码过程是通过 Huffman 树的构建过程完成的。首先将 字符的统计结果按照字符出现频率的降 序排列，记待编码的数据为个数为 n 的 字符集，集合；字符出现频率为， ，集 合为 Huffman 编码的二进制输出，为字 符对应的二进制编码。编码带权路径长 度，为编码输出的二进制长度。构造一 个 Huffman 树的简单过程如图 1。 表 1 展示了 8 个字符 AK 出现 频率和经过 Huffman 编码后对应的二进 制输出。 编码输出的带权路径长度为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 =2.58，而采用二进制编码需要的带权 路径长度为 3。根据表中字符出现的频 率选择出现频率最小的两个字符 A，B 构造树，其左孩子为 A，出现频率为 0.01，右孩子为 B，出现频率 0.05，根 节点为左右孩子出现频率之和 0.06；并 将字符 A，B 从字符集中删除。同时将 作为新的字符加入字符集中，此时频率 最小的两个节点是和字符 F，同样按照 构造树方式构造出整个 Huffman 树如图 1。 1.2 LZSS 编码原理 LZSS 编码原理不同于基于统计 方式的 Huffman 编码，它是基于字典压 缩算法 LZ77 算法的改进，不再需要统 计字符出现频率5。LZ77 使用已出现 的字符串的相关信息来表示当前需要被 编码的字符串，在此过程中使用滑动窗 口完成字符流的输入和字符串的匹配。 在编码过程中，字符缓冲区的大小设定 为 N，已压缩好字符串的长度为 M（MN） ，称为正文窗口，剩下长度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 为（N-M）的缓冲区一般称为超前查看 缓冲区6，使用的数据结构如图 2。 压缩开始前，缓冲区设为空，字 符串以字符流的方式从右至左进入超前 查看缓冲区，找出超前查看缓冲区和正 文窗口的匹配的最长字符串，假设找到 最长匹配字符串，其起始位置为 s，长 度为 L（长度可以为 0） ，出现第一个不 匹配的字符位置为 e，这样从当前编码 位置开始到第一个不匹配的字符可以编 码为，且满足。如果编码信息占用空间 比个字节小，便实现了字符串的压缩。 具体算法流程如图 3。 LZ77 压缩算法存在时间和空间 的性能约束： 在压缩时间上存在性能瓶颈：超 前查看缓冲区字符与正文字典匹配采用 的是线性的匹配方式，超前查看窗口的 大小为，正文窗口大小为 M，表 2 给出 了常用字符串匹配算法的平均时间复杂 度7。 表 2 给出的算法时间复杂度最好 -精选财经经济类资料-