Система стискання графічних даних на основі методу дельта-кодування для вбудованих систем

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorПавловський, Володимир Ілліч
dc.contributor.authorОридорога, Михайло Васильович
dc.date.accessioned2024-12-25T20:37:59Z
dc.date.available2024-12-25T20:37:59Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність теми. У сучасних умовах, коли обсяг цифрових даних стрімко зростає, виникає необхідність створення ефективних алгоритмів їх стискання. Це особливо актуально для вбудованих систем, які часто мають обмежені апаратні ресурси, такі як обсяг пам’яті, обчислювальна потужність та енергоспоживання. Дельта-кодування є одним із перспективних методів стискання, що забезпечує зменшення обсягу даних шляхом запису лише різниць між значеннями. Однак базовий алгоритм дельта-кодування має певні обмеження, які знижують його ефективність у випадках обробки складних графічних даних. Розробка модифікованого алгоритму дельта-кодування, який враховує специфіку вбудованих систем та дозволяє гнучко адаптувати параметри стискання, є актуальною науковою задачею. Мета дослідження полягає в поліпшенні методу стискання графічних даних на основі дельта-кодування з метою зменшення обсягу збережених даних у вбудованих системах з обмеженими ресурсами. Об’єктом дослідження є процес стискання графічних даних у вбудованих системах. Предметом дослідження є алгоритми дельта-кодування та методи їх адаптації до вбудованих систем. Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети використано методи математичного моделювання для побудови адаптивного алгоритму, методи порівняльного аналізу для оцінки ефективності різних модифікацій алгоритму дельта-кодування, а також експериментальний метод для тестування розробленого алгоритму на реальних графічних даних. Наукова новизна полягає в наступному: Вперше запропоновано модифікований алгоритм дельта-кодування, що працює зокрема на восьмибітових мікроконтролерах AVR, який включає адаптивне плаваюче вікно та підтримку кількох методів обчислення дельти, що дозволяє охопити ширшу вибірку зображень і обрати найефективніший метод стискання за рахунок вибору оптимального підходу для кожного блоку даних. Розроблено метод сегментації графічних даних на квадрати для локалізації обчислень, що забезпечує скорочення обсягу даних і підвищення швидкості кодування та декодування. Проведено аналіз ефективності різних варіантів алгоритму для різних форматів графічних даних (RGB, ARGB, L/R) з оцінкою впливу на швидкодію та обсяг пам'яті. Практична цінність отриманих результатів полягає у можливості впровадження розробленого алгоритму у вбудовані системи для стискання графічних даних з урахуванням їх обмежених ресурсів. Модифікації алгоритму дозволяють реалізувати програмні та апаратні рішення, що забезпечують оптимальне співвідношення між якістю відновлених даних, швидкодією та споживанням енергії. Апробація роботи Оридорога, М.В., Павловський, В.І. (2024). Система компресії графічних даних для вбудованих систем із застосуванням модифікованого методу дельта-кодування. VII Всеукраїнська науково-практична інтернет-конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Сучасні інформаційні системи та технології», 2024: збірник тез доповідей / [редкол.: укр. Дичка І.А. та ін.]. – К.: Видавничий центр, 2024. – С. 342-345. – Режим доступу до ресурсу: [http://aist.sumdu.edu.ua]. Оридорога, М.В., Павловський, В.І. (2024) Система стискання графічних даних на основі методу дельта-кодування для вбудованих систем. Прикладна математика та комп’ютинг. ПМК, 2024: сімнадцята наук. конф. магістрантів та аспірантів, 28–30 листопада 2024 р.: зб.тез доп./[редкол.: Дичка І.А. та ін.]. – К. : Просвіта, 2024. – с. 646-650. Структура та обсяг роботи. Робота складається із вступу та шости розділів. Загальний обсяг роботи: 82 аркуша основного тексту, 11 ілюстрацій, 2 таблиць. При підготовці використовувалася література з 18 різних джерел. Ключові слова: стискання графічних даних, дельта-кодування, оптимізація стискання, вбудовані системи, пристрої низького споживання.
dc.description.abstractotherRelevance of the subject. In the modern era of rapidly growing digital data volumes, developing efficient compression algorithms is becoming increasingly crucial. This is particularly important for embedded systems, which often operate under limited hardware resources such as memory, computational power, and energy consumption. Delta encoding is one of the promising methods for compression that reduces data volume by storing only the differences between values. However, the basic delta encoding algorithm has limitations that diminish its efficiency when dealing with complex graphic data. Developing a modified delta encoding algorithm that accounts for the specifics of embedded systems and allows for flexible compression parameter adjustment is an urgent scientific task. The object of research is the process of compressing graphic data in embedded systems. The subject of research is delta encoding algorithms and their adaptation methods for embedded systems. The purpose of the work is to develop an effective method for compressing graphic data based on delta encoding, utilizing multiple delta calculation methods to reduce data volume while considering the limited resources of embedded systems. Scientific novelty is as follows: A modified delta encoding algorithm has been proposed for the first time, functioning even on 8-bit AVR microcontrollers. It includes adaptive floating windows and supports multiple delta calculation methods. This ensures broader applicability to various types of images and allows for selecting the most efficient compression method for each data block. A method of segmenting graphic data into squares has been developed, enabling localized computations, reducing data volume, and improving the encoding and decoding speed. An analysis of the algorithm's efficiency across various graphic data formats (RGB, ARGB, L/R) has been conducted, assessing its impact on processing speed and memory usage. The practical value. The developed algorithm can be integrated into embedded systems for graphic data compression, considering their resource constraints. Its modifications allow for the implementation of both software and hardware solutions, achieving an optimal balance between restored data quality, performance, and energy consumption. Approbation of the work. The results and conclusions of the research "Graphical Data Compression System for Embedded Systems Using a Modified Delta-Coding Method" were presented and discussed at the VII All-Ukrainian Scientific and Practical Online Conference for Students, Postgraduates, and Young Scientists "Modern Information Systems and Technologies" (Kyiv, 2024). The conference proceedings are published in the collection of abstracts [Editorial board: I.A. Dychka et al.]. – Kyiv: Publishing Center, 2024. – pp. 342-345. – Available at: [http://aist.sumdu.edu.ua]. The research "Graphic Data Compression System Based on the Delta-Coding Method for Embedded Systems" was presented and published in the collection of abstracts of the XVII Scientific Conference of Master's and Postgraduate Students "Applied Mathematics and Computing" PMK-2024 (Kyiv, November 28-30, 2024) [Editorial board: I.A. Dychka et al.]. – Kyiv: Prosvita, 2024. – pp. 646-650. Structure and scope of the work. The thesis consists of an introduction, four chapters, and conclusions. The introduction outlines the general characteristics of the work, assesses the current state of the problem, substantiates the relevance of the research, formulates the objectives and tasks, highlights the scientific novelty, and practical value, and provides information on the approbation of the results. The total work comprises XX pages of core text, XX illustrations, and XX tables, referencing XX sources. Keywords: graphic data compression, delta encoding, optimization, embedded systems, low-power device.
dc.format.extent82 с.
dc.identifier.citationОридорога, М. В. Система стискання графічних даних на основі методу дельта-кодування для вбудованих систем : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Оридорога Михайло Васильович. – Київ, 2024. – 82 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/71341
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectстискання графічних даних
dc.subjectдельта-кодування
dc.subjectоптимізація стискання
dc.subjectвбудовані системи
dc.subjectпристрої низького споживання
dc.subjectgraphic data compression
dc.subjectdelta encoding
dc.subjectoptimization
dc.subjectembedded systems
dc.subjectlow-power device
dc.subject.udc004.932.2:004.6:519.688
dc.titleСистема стискання графічних даних на основі методу дельта-кодування для вбудованих систем
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Orydoroha_MV_KV31mp_magistr_2024.docx
Розмір:
1003.74 KB
Формат:
Microsoft Word XML
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи