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篇1

Abstract:Digitalimagecompressiontechnologyisofspecialintrestforthefasttransmissionandreal-timeprocesssingofdigitalimageinformationontheinternet.Thepaperintroducesseveralkindsofthemostimportantimagecompressionalgorithmsatpresent:JPEG,JPEG2000,fractalimagecompressionandwavelettransformationimagecompression,andsummarizestheiradvantageanddisadvantageanddevelopmentprospect.Thenitintroducessimplythepresentdevelopmentofcodingalgorithmsaboutarbitraryshapevideoobject,andindicatesthealgorithmshaveahighcompressionrate.

Keyword:Digitalimage;Imagecompression;Compresstechnique;Arbitraryshapevisibleobjectcode

一、引言

隨著多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體娛樂、信息高速公路等不斷對信息數(shù)據(jù)的存儲和傳輸提出了更高的要求，也給現(xiàn)有的有限帶寬以嚴(yán)峻的考驗，特別是具有龐大數(shù)據(jù)量的數(shù)字圖像通信，更難以傳輸和存儲，極大地制約了圖像通信的發(fā)展，因此圖像壓縮技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。圖像壓縮的目的就是把原來較大的圖像用盡量少的字節(jié)表示和傳輸，并且要求復(fù)原圖像有較好的質(zhì)量。利用圖像壓縮，可以減輕圖像存儲和傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，使圖像在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)快速傳輸和實時處理。

圖像壓縮編碼技術(shù)可以追溯到1948年提出的電視信號數(shù)字化，到今天已經(jīng)有50多年的歷史了[1]。在此期間出現(xiàn)了很多種圖像壓縮編碼方法，特別是到了80年代后期以后，由于小波變換理論，分形理論，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，視覺仿真理論的建立，圖像壓縮技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，其中分形圖像壓縮和小波圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點。本文對當(dāng)前最為廣泛使用的圖像壓縮算法進行綜述，討論了它們的優(yōu)缺點以及發(fā)展前景。

二、JPEG壓縮

負(fù)責(zé)開發(fā)靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的“聯(lián)合圖片專家組”（JointPhotographicExpertGroup,簡稱JPEG），于1989年1月形成了基于自適應(yīng)DCT的JPEG技術(shù)規(guī)范的第一個草案，其后多次修改，至1991年形成ISO10918國際標(biāo)準(zhǔn)草案，并在一年后成為國際標(biāo)準(zhǔn)，簡稱JPEG標(biāo)準(zhǔn)。

1．JPEG壓縮原理及特點

JPEG算法中首先對圖像進行分塊處理，一般分成互不重疊的大小的塊，再對每一塊進行二維離散余弦變換（DCT）。變換后的系數(shù)基本不相關(guān)，且系數(shù)矩陣的能量集中在低頻區(qū)，根據(jù)量化表進行量化，量化的結(jié)果保留了低頻部分的系數(shù)，去掉了高頻部分的系數(shù)。量化后的系數(shù)按zigzag掃描重新組織，然后進行哈夫曼編碼。JPEG的特點如下：

優(yōu)點：（1）形成了國際標(biāo)準(zhǔn)；（2）具有中端和高端比特率上的良好圖像質(zhì)量。

缺點：（1）由于對圖像進行分塊，在高壓縮比時產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng)；（2）系數(shù)進行量化，是有損壓縮；（3）壓縮比不高，小于50[2]。

JPEG壓縮圖像出現(xiàn)方塊效應(yīng)的原因是：一般情況下圖像信號是高度非平穩(wěn)的，很難用Gauss過程來刻畫，并且圖像中的一些突變結(jié)構(gòu)例如邊緣信息遠(yuǎn)比圖像平穩(wěn)性重要，用余弦基作圖像信號的非線性逼近其結(jié)果不是最優(yōu)的[3]。

2．JPEG壓縮的研究狀況及其前景[2]

針對JPEG在高壓縮比情況下，產(chǎn)生方塊效應(yīng)，解壓圖像較差，近年來提出了不少改進方法，最有效的是下面的兩種方法：

（1）DCT零樹編碼

DCT零樹編碼把DCT塊中的系數(shù)組成log2N個子帶，然后用零樹編碼方案進行編碼。在相同壓縮比的情況下，其PSNR的值比EZW高。但在高壓縮比的情況下，方塊效應(yīng)仍是DCT零樹編碼的致命弱點。

（2）層式DCT零樹編碼

此算法對圖像作的DCT變換，將低頻塊集中起來，做反DCT變換；對新得到的圖像做相同變換，如此下去，直到滿足要求為止。然后對層式DCT變換及零樹排列過的系數(shù)進行零樹編碼。

JPEG壓縮的一個最大問題就是在高壓縮比時產(chǎn)生嚴(yán)重的方塊效應(yīng)，因此在今后的研究中，應(yīng)重點解決DCT變換產(chǎn)生的方塊效應(yīng)，同時考慮與人眼視覺特性相結(jié)合進行壓縮。

三、JEPG2000壓縮

JPEG2000是由ISO/IECJTCISC29標(biāo)準(zhǔn)化小組負(fù)責(zé)制定的全新靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。一個最大改進是它采用小波變換代替了余弦變換。2000年3月的東京會議，確定了彩色靜態(tài)圖像的新一代編碼方式—JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼算法。

1．JPEG2000壓縮原理及特點

JPEG2000編解碼系統(tǒng)的編碼器和解碼器的框圖如圖1所示[4]。

編碼過程主要分為以下幾個過程：預(yù)處理、核心處理和位流組織。預(yù)處理部分包括對圖像分片、直流電平（DC）位移和分量變換。核心處理部分由離散小波變換、量化和熵編碼組成。位流組織部分則包括區(qū)域劃分、碼塊、層和包的組織。

JPEG2000格式的圖像壓縮比，可在現(xiàn)在的JPEG基礎(chǔ)上再提高10%~30%，而且壓縮后的圖像顯得更加細(xì)膩平滑。對于目前的JPEG標(biāo)準(zhǔn)，在同一個壓縮碼流中不能同時提供有損和無損壓縮，而在JPEG2000系統(tǒng)中，通過選擇參數(shù)，能夠?qū)D像進行有損和無損壓縮?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的JPEG圖像下載時是按“塊”傳輸?shù)模鳭PEG2000格式的圖像支持漸進傳輸，這使用戶不必接收整個圖像的壓縮碼流。由于JPEG2000采用小波技術(shù)，可隨機獲取某些感興趣的圖像區(qū)域（ROI）的壓縮碼流，對壓縮的圖像數(shù)據(jù)進行傳輸、濾波等操作[4]。

圖1JPEG2000壓縮編碼與解壓縮的總體流程

2．JPEG2000壓縮的前景

JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)適用于各種圖像的壓縮編碼。其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)↖nternet、傳真、打印、遙感、移動通信、醫(yī)療、數(shù)字圖書館和電子商務(wù)等[5]。JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)將成為21世紀(jì)的主流靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

四、小波變換圖像壓縮

1．小波變換圖像壓縮原理

小波變換用于圖像編碼的基本思想就是把圖像根據(jù)Mallat塔式快速小波變換算法進行多分辨率分解。其具體過程為：首先對圖像進行多級小波分解，然后對每層的小波系數(shù)進行量化，再對量化后的系數(shù)進行編碼。小波圖像壓縮是當(dāng)前圖像壓縮的熱點之一，已經(jīng)形成了基于小波變換的國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，及如上所述的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2．小波變換圖像壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

目前3個最高等級的小波圖像編碼分別是嵌入式小波零樹圖像編碼（EZW），分層樹中分配樣本圖像編碼（SPIHT）和可擴展圖像壓縮編碼（EBCOT）。

（1）EZW編碼器[6]

1993年，Shapiro引入了小波“零樹”的概念，通過定義POS、NEG、IZ和ZTR四種符號進行空間小波樹遞歸編碼，有效地剔除了對高頻系數(shù)的編碼，極大地提高了小波系數(shù)的編碼效率。此算法采用漸進式量化和嵌入式編碼模式，算法復(fù)雜度低。EZW算法打破了信息處理領(lǐng)域長期篤信的準(zhǔn)則：高效的壓縮編碼器必須通過高復(fù)雜度的算法才能獲得，因此EZW編碼器在數(shù)據(jù)壓縮史上具有里程碑意義。

（2）EBCOT編碼器[8]

優(yōu)化截斷點的嵌入塊編碼方法（EBCOT）首先將小波分解的每個子帶分成一個個相對獨立的碼塊，然后使用優(yōu)化的分層截斷算法對這些碼塊進行編碼，產(chǎn)生壓縮碼流，結(jié)果圖像的壓縮碼流不僅具有SNR可擴展而且具有分辨率可擴展，還可以支持圖像的隨機存儲。比較而言，EBCOT算法的復(fù)雜度較EZW和SPIHT有所提高，其壓縮性能比SPIHT略有提高。

小波圖像壓縮被認(rèn)為是當(dāng)前最有發(fā)展前途的圖像壓縮算法之一。小波圖像壓縮的研究集中在對小波系數(shù)的編碼問題上。在以后的工作中，應(yīng)充分考慮人眼視覺特性，進一步提高壓縮比，改善圖像質(zhì)量。并且考慮將小波變換與其他壓縮方法相結(jié)合。例如與分形圖像壓縮相結(jié)合是當(dāng)前的一個研究熱點[2]。

（3）SPIHT編碼器[7]

由Said和Pearlman提出的分層小波樹集合分割算法（SPIHT）則利用空間樹分層分割方法，有效地減小了比特面上編碼符號集的規(guī)模。同EZW相比，SPIHT算法構(gòu)造了兩種不同類型的空間零樹，更好地利用了小波系數(shù)的幅值衰減規(guī)律。同EZW編碼器一樣，SPIHT編碼器的算法復(fù)雜度低，產(chǎn)生的也是嵌入式比特流，但編碼器的性能較EZW有很大的提高。

五、分形圖像壓縮

1988年，Barnsley通過實驗證明分形圖像壓縮可以得到比經(jīng)典圖像編碼技術(shù)高幾個數(shù)量級的壓縮比。1990年，Barnsley的學(xué)生A.E.Jacquin提出局部迭代函數(shù)系統(tǒng)理論后，使分形用于圖像壓縮在計算機上自動實現(xiàn)成為可能。

1．分形圖像壓縮的原理

分形壓縮主要利用自相似的特點，通過迭代函數(shù)系統(tǒng)（IteratedFunctionSystem,IFS）實現(xiàn)。其理論基礎(chǔ)是迭代函數(shù)系統(tǒng)定理和拼貼定理。

分形圖像壓縮把原始圖像分割成若干個子圖像，然后每一個子圖像對應(yīng)一個迭代函數(shù)，子圖像以迭代函數(shù)存儲，迭代函數(shù)越簡單，壓縮比也就越大。同樣解碼時只要調(diào)出每一個子圖像對應(yīng)的迭代函數(shù)反復(fù)迭代，就可以恢復(fù)出原來的子圖像，從而得到原始圖像[9]。

2．幾種主要分形圖像編碼技術(shù)[9]

隨著分形圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展，越來越多的算法被提出，基于分形的不同特征，可以分成以下幾種主要的分形圖像編碼方法。

（1）尺碼編碼方法

尺碼編碼方法是基于分形幾何中利用小尺度度量不規(guī)則曲線長度的方法，類似于傳統(tǒng)的亞取樣和內(nèi)插方法，其主要不同之處在于尺度編碼方法中引入了分形的思想，尺度隨著圖像各個組成部分復(fù)雜性的不同而改變。

（2）迭代函數(shù)系統(tǒng)方法

迭代函數(shù)系統(tǒng)方法是目前研究最多、應(yīng)用最廣泛的一種分形壓縮技術(shù)，它是一種人機交互的拼貼技術(shù)，它基于自然界圖像中普遍存在的整體和局部自相關(guān)的特點，尋找這種自相關(guān)映射關(guān)系的表達式，即仿射變換，并通過存儲比原圖像數(shù)據(jù)量小的仿射系數(shù)，來達到壓縮的目的。如果尋得的仿射變換簡單而有效，那么迭代函數(shù)系統(tǒng)就可以達到極高的壓縮比。

（3）A-E-Jacquin的分形方案

A-E-Jacquin的分形方案是一種全自動的基于塊的分形圖像壓縮方案，它也是一個尋找映射關(guān)系的過程，但尋找的對象域是將圖像分割成塊之后的局部與局部的關(guān)系。在此方案中還有一部分冗余度可以去除，而且其解碼圖像中存在著明顯的方塊效應(yīng)。

3．分形圖像壓縮的前景[2]

雖然分形圖像壓縮在圖像壓縮領(lǐng)域還不占主導(dǎo)地位，但是分形圖像壓縮既考慮局部與局部，又考慮局部與整體的相關(guān)性，適合于自相似或自仿射的圖像壓縮，而自然界中存在大量的自相似或自仿射的幾何形狀，因此它的適用范圍很廣。

六、其它壓縮算法

除了以上幾種常用的圖像壓縮方法以外，還有：NNT（數(shù)論變換）壓縮、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓縮方法、Hibert掃描圖像壓縮方法、自適應(yīng)多相子帶壓縮方法等，在此不作贅述。下面簡單介紹近年來任意形狀紋理編碼的幾種算法[10]~[13]。

（1）形狀自適應(yīng)DCT（SA-DCT）算法

SA-DCT把一個任意形狀可視對象分成的圖像塊，對每塊進行DCT變換，它實現(xiàn)了一個類似于形狀自適應(yīng)GilgeDCT[10][11]變換的有效變換，但它比GilgeDCT變換的復(fù)雜度要低。可是，SA-DCT也有缺點，它把像素推到與矩形邊框的一個側(cè)邊相平齊，因此一些空域相關(guān)性可能丟失，這樣再進行列DCT變換，就有較大的失真了[11][14][15]。

（2）形狀自適應(yīng)離散小波變換（SA-DWT）

Li等人提出了一種新穎的任意形狀對象編碼，SA-DWT編碼[18]~[22]。這項技術(shù)包括SA-DWT和零樹熵編碼的擴展（ZTE），以及嵌入式小波編碼（EZW）。SA-DWT的特點是：經(jīng)過SA-DWT之后的系數(shù)個數(shù)，同原任意形狀可視對象的像素個數(shù)相同；小波變換的空域相關(guān)性、區(qū)域?qū)傩砸约白訋еg的自相似性，在SA-DWT中都能很好表現(xiàn)出來；對于矩形區(qū)域，SA-DWT與傳統(tǒng)的小波變換一樣。SA-DWT編碼技術(shù)的實現(xiàn)已經(jīng)被新的多媒體編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4的對于任意形狀靜態(tài)紋理的編碼所采用。

在今后的工作中，可以充分地利用人類視覺系統(tǒng)對圖像邊緣部分較敏感的特性，嘗試將圖像中感興趣的對象分割出來，對其邊緣部分、內(nèi)部紋理部分和對象之外的背景部分按不同的壓縮比進行壓縮，這樣可以使壓縮圖像達到更大的壓縮比，更加便于傳輸。

（3）Egger方法

Egger等人[16][17]提出了一個應(yīng)用于任意形狀對象的小波變換方案。在此方案中，首先將可視對象的行像素推到與邊界框的右邊界相平齊的位置，然后對每行的有用像素進行小波變換，接下來再進行另一方向的小波變換。此方案，充分利用了小波變換的局域特性。然而這一方案也有它的問題，例如可能引起重要的高頻部分同邊界部分合并，不能保證分布系數(shù)彼此之間有正確的相同相位，以及可能引起第二個方向小波分解的不連續(xù)等。

七、總結(jié)

圖像壓縮技術(shù)研究了幾十年，取得了很大的成績，但還有許多不足，值得我們進一步研究。小波圖像壓縮和分形圖像壓縮是當(dāng)前研究的熱點，但二者也有各自的缺點，在今后工作中，應(yīng)與人眼視覺特性相結(jié)合。總之，圖像壓縮是一個非常有發(fā)展前途的研究領(lǐng)域，這一領(lǐng)域的突破對于我們的信息生活和通信事業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。

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篇2

1臨床資料

1.1一般資料

96例中男45例，女51例，年齡55～90歲(平均68.5歲)。所有患者均攝X線片和CT掃描，其中82例加行MRI檢查，排除腫瘤所致脊椎繼發(fā)性骨折，均確認(rèn)為骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折。骨質(zhì)疏松程度根據(jù)L3骨小梁變化分級［1］：I度33例，II度45例，III度18例。骨折部位C6～L5，其中胸腰椎92例，頸椎4例；單處骨折70例，2處及2處以上骨折26例。80例有輕微外傷史，其中腰扭傷22例，平地跌倒58例。16例僅有輕微腰背痛，初次就診時患者未意識到已發(fā)生骨折。

1.2治療方法

本組96例患者其中30例行經(jīng)后路椎弓根螺釘復(fù)位固定術(shù)，手術(shù)適應(yīng)證：(1)伴有神經(jīng)損傷；(2)雖然無神經(jīng)癥狀，但脊柱后凸成角＞20°，椎管占位＞椎管矢狀位50%，椎體高度壓縮＞50%；(3)全身情況較好，能耐受手術(shù)，傷前生活能自理者。全身情況較差，不能耐受手術(shù)及重度骨質(zhì)疏松應(yīng)為手術(shù)禁忌證。其余66例行非手術(shù)治療。

2結(jié)果

30例手術(shù)患者術(shù)后X線片示脊柱后凸成角恢復(fù)正常，壓縮椎體回復(fù)或基本恢復(fù)正常高度，其中5例神經(jīng)損傷者6個月后神經(jīng)功能恢復(fù)正常，2例行椎體成形術(shù)。本組96例患者均在臥床4～8周后在腰圍保護下開始下地行走，所有患者根據(jù)不同情況給予性激素、降鈣素，鈣劑或維生素D等藥物治療，經(jīng)隨訪，手術(shù)組30例無腰背痛或腰背痛較輕，無需長期服用止痛藥，非手術(shù)組66例中，42例有腰背痛，22例發(fā)生進展性后凸畸形。

3討論

3.1骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折臨床特點

老年骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折與青壯年外傷性骨折有很大差別，外傷性脊椎壓縮性骨折均有不同程度的胸腰部疼痛和活動受限，按Denis分類，僅涉及前柱壓縮者為壓縮型，同時涉及前柱和中柱壓縮者為爆裂型。典型爆裂型骨折表現(xiàn)有椎體向四周爆裂，椎體前緣均壓縮，椎管均有不同程度狹窄點，椎弓根間距增寬和椎板縱向骨折［2］。骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折主要發(fā)生在老年人，本組患者平均年齡68.5歲。隨著患者年齡的增大，機體內(nèi)骨無機鹽成分減少，骨彈性減少而脆性增加，骨代謝出現(xiàn)負(fù)增長，以骨吸收為主，長期積累導(dǎo)致骨量缺失，骨密度降低，骨骼的質(zhì)和量均降低，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，輕微外傷即可發(fā)生脊椎壓縮性骨折。骨折類型以楔形骨折最多見，向四周爆裂較輕，很少有椎弓根間距增寬和椎板縱向骨折，伴有神經(jīng)根傳導(dǎo)功能受損者較少。

3.2骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折手術(shù)方法的選擇

基于老年骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折的特點以及患者對預(yù)期生活質(zhì)量的期望，要求醫(yī)者應(yīng)采取積極的治療方法，在患者全身情況許可無嚴(yán)格手術(shù)禁忌證的情況下重建脊柱正常序列和穩(wěn)定性，早期離床活動，糾正和防止后凸畸形。本組96例患者30例行經(jīng)后路椎弓根螺釘復(fù)位固定術(shù)，此手術(shù)可撐開、復(fù)位、固定骨折、恢復(fù)脊柱的生理彎曲和椎體高度，擴大椎管內(nèi)徑，重建脊柱穩(wěn)定性，但骨質(zhì)疏松時固定螺釘容易松動、脫出，因此固定時可選用直徑較粗、長度較長螺紋較深的椎弓根螺釘，以增加螺釘?shù)陌殉至Γ?］。

3.3術(shù)后早期功能鍛煉

術(shù)后早期離床活動，可減少長期臥床并發(fā)癥，治療糾正骨質(zhì)疏松。老年骨質(zhì)疏松脊椎壓縮性骨折患者，只要符合手術(shù)適應(yīng)證，原則上都應(yīng)早期手術(shù)，早期活動，可以降低褥瘡、下肢深靜脈血栓形成、肺部感染、泌尿系統(tǒng)感染等并發(fā)癥，而且可以避免長期臥床引起的骨量丟失。早期活動功能鍛煉及適當(dāng)?shù)乃幬镏委熆梢栽鰪姽琴|(zhì)量和骨強度［4，5］。另外，手術(shù)治療可以避免晚期由于脊柱應(yīng)力分布異常所引起小關(guān)節(jié)的退變、相鄰脊柱的異?；顒雍蜕砬鹊母淖?，以及椎管狹窄所致的腰痛，糾正后凸畸形，避免因非手術(shù)治療椎體高度不能完全恢復(fù)致離床活動脊柱負(fù)重后加重后凸畸形［6］。

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篇3

一、數(shù)據(jù)壓縮知識

數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展。

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)壓縮作為解決海量信息存儲和傳輸?shù)闹渭夹g(shù)受到了人們的極大重視，對數(shù)據(jù)壓縮算法的研究也不僅局限于信息論中有關(guān)信源編碼的范疇，數(shù)字圖像信號、語音信號的分析和處理等技術(shù)被大量引入到有關(guān)的研究領(lǐng)域。

1977年，兩位以色列科學(xué)家Jacob Ziv和Abraham Lempel發(fā)表了名為“A Universal Algorithm for Sequential Data Compression”（順序數(shù)據(jù)壓縮的通用算法）的論文，提出了一種不同與以往的基于字典的壓縮方法——LZ77，他們在1978年又提出了LZ77的改進算法——LZ78，這兩個算法吧數(shù)據(jù)壓縮的研究推向了一個全新的階段。1984年，Terry Weleh發(fā)表的論文“A Technique for High Performance Data Compression”（高性能數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)）描述了對LZ78算法的改進和具體實現(xiàn)技術(shù)，成為LZW算法。目前，無損數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域中流行的數(shù)據(jù)壓縮方法多是基于字典的壓縮技術(shù)。UNIX系統(tǒng)上的一個實用壓縮軟件COMPRESS和Windows系統(tǒng)下的壓縮軟件Winzip和Winrar中所使用的壓縮算法都是基于字典壓縮技術(shù)的。

當(dāng)數(shù)據(jù)壓縮被用于減少存儲空間時，可以減少程序的總執(zhí)行時間。這是因為存儲量的減少將導(dǎo)致磁盤存取次數(shù)的減少，雖然數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮過程會增加額外的程序指令，但由于程序的執(zhí)行時間通常少于數(shù)據(jù)的存儲時間，因此中的執(zhí)行時間將減少。也正因如此，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的今天仍然有著很重要的作用。

二、XML壓縮索引

（一）XML壓縮背景

上文中已經(jīng)述說了XML的優(yōu)點，但和其它形式的數(shù)據(jù)表示相比，XML文檔往往很大。因此有些時候，傳輸速度和存儲空間會非常重要。具體來說：

1.XML是一種清晰而易用的文本標(biāo)記格式，但它的弱點就是當(dāng)有大量數(shù)據(jù)需要交換，而程序內(nèi)部處理部分又非常少時，會導(dǎo)致XML文檔非常大，這樣過大的空間占用意味著更大的處理代價；

2.由于本文壓縮算法多年來一直是大量研究項目的課題，目前已經(jīng)非常成熟。這種類型的算法都能方便的將XML進行壓縮，但將XML文本作為一般文本文件進行壓縮，這類算法都不大可能改善處理的速度，而且還會增加了解壓后再解析的步驟；

3.我們把XML文檔用于索引結(jié)構(gòu)，這樣就不能只保持了XML文檔的結(jié)構(gòu)而無法對XML進行索引搜索。也就排除了一些簡單的XML壓縮算法。

（二）XML壓縮方法

當(dāng)壓縮文檔時，通常首先考慮常用的壓縮算法，如：Lempel-Ziv和Huffman，以及在它們上面實現(xiàn)變化的一些常用實用程序。在類Unix平臺上通常是gzip；在其它平臺上，zip更為常用，比如：PKZIP、Info-ZIP和WinZip。但這些實用程序?qū)嶋H上意在充分地減少XML文件的大小。但是，都沒有保持了XML文檔的結(jié)構(gòu)，或是無法對XML文檔進行索引。這樣本文選擇使用BWT壓縮算法而不是順序Lempel-Ziv算法。

（三）BWT數(shù)據(jù)壓縮

利用BWT壓縮算法，我們先把字符文本進行轉(zhuǎn)換，然后進行壓縮，這樣就解決了XML文檔過大的弊端。而且BWT壓縮算法要比順序LZ算法，解壓時速度有所提高。BWT算法的具體介紹我們在第5章進行講解。

三、系統(tǒng)設(shè)計

（一）XML文件整體輸出

首先，我們先不考慮XML文件的結(jié)構(gòu)，這樣把XML數(shù)據(jù)文件提交給程序，會按照普通文本文件的方式進行處理。程序先讀取整個文件的內(nèi)容，之后將它們作為一個字符串，進行后綴數(shù)組排序，然后BWT轉(zhuǎn)換。但是這樣的結(jié)果并不如意，有以下兩個缺點：

1.程序執(zhí)行的效率不高，文件內(nèi)容如過大，導(dǎo)致整體的速度下降；

2.不便于查找，整體進行排序換轉(zhuǎn)后打亂了文件結(jié)構(gòu)，不能成為索引；

（二）以XML文件結(jié)構(gòu)進行輸出

由于不能破壞XML文件的結(jié)構(gòu)，只能按照XML現(xiàn)有的標(biāo)簽內(nèi)容進行。這樣我們就引入了XML解析器，它可以分析出XML文件的結(jié)果和具體內(nèi)容。先用解析器解析XML文件，我們就方便的判斷出，什么是標(biāo)簽，什么是數(shù)據(jù)。把每個標(biāo)簽或者數(shù)據(jù)，單獨進行排序轉(zhuǎn)換。

具體過程：

1.XML解析器讀取分析XML文件；

2.建立一個空的XML文件，進行添加排序轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；

3.如分析出標(biāo)簽開始，則提取此標(biāo)簽，對其進行排序轉(zhuǎn)換，把結(jié)果插入新的XML文件；并記住此標(biāo)簽的級別，用于插入下級標(biāo)簽時使用；

4.如分析出數(shù)據(jù)，則對數(shù)據(jù)進行排序轉(zhuǎn)換，并直接把新數(shù)據(jù)插入包含它的標(biāo)簽中；

5.如分析出標(biāo)簽結(jié)束，則關(guān)閉此級標(biāo)簽，結(jié)束數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；并記錄新的標(biāo)簽級別，用于插入平級標(biāo)簽時使用。

參考文獻：

篇4

中圖分類號：TP309 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)36-8763-02

數(shù)字水印技術(shù)是數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護的重要手段。通過將版權(quán)信息有效合理地嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中，在版權(quán)認(rèn)證時又能夠及時將其提取出來，從而有力地保證了數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)。分形壓縮[1]著眼于圖像的自相似性（或局部自相似性），以IFS(迭代函數(shù)系統(tǒng))和拼貼定理為基礎(chǔ)，對原始圖像進行分形編碼，從而大大減少了表示圖像的信息量。該文將數(shù)字水印技術(shù)與分形壓縮技術(shù)緊密結(jié)合，使得水印的魯棒性得到了很好的提高。

1 數(shù)字水印技術(shù)

對于一個靜態(tài)圖像，對其原始信號的頻域空間（通過將原始信號進行頻域變換），運用某種算法加入一個水印信號，或在一個寬信道上傳送一個窄帶信號[2] ，都可以看成是數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)。

如果用X表示數(shù)字產(chǎn)品的集合、W表示水印信號的集合、K 表示水印密鑰、G表示水印信號生產(chǎn)算法、E表示水印信號加入算法、D表示水印信號檢測算法，整個水印處理系統(tǒng)可用一個六元體（X，W，K，G，E，D）來描述。各個部分之間的關(guān)系可以理解成：G 利用K和X生成W，E再將W加入到X中，待到需要時，用D從已加入水印信號的X中提取出W，進而對數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)進行認(rèn)證。

2 分形壓縮技術(shù)

分形壓縮技術(shù)主要是通過分形圖像的自相似性（即圖像的局部與整體具有某種相似性），進而對原始圖像進行壓縮編碼與解碼的過程。通常可分為圖像分割、分割碼本、等距變換、編碼、參數(shù)量化、解碼六個子過程（如下）：

3 分形壓縮在數(shù)字水印中的應(yīng)用

由于分形壓縮可將一幅圖像大幅壓縮，比如一個256*256像素的灰度圖像，需要65536B去存儲，而經(jīng)過分形壓縮，僅需3954B存儲空間即可。在數(shù)字圖像中嵌入水印信號的時候，通過將原始水印信號分形壓縮后，再將水印信號的分形碼嵌入數(shù)字圖像中，而非像原來那樣嵌入水印原始信號，就可將水印信息成倍地嵌入。換句話說，原來數(shù)字圖像中只有一個水印信號，而現(xiàn)在卻有多個水印信號備份，即使有局部水印信號被篡改了，也可以通過其他備份信息來加以還原，因此水印的魯棒性大大提高。

參考文獻：

[1] 李水根,吳紀(jì)桃.分形與小波[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

篇5

中圖分類號:G710 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-2851(2012)-08-0224-01

本世紀(jì)九十年代隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的快速發(fā)展,一種新型的數(shù)字化學(xué)習(xí)方式E-learning得以產(chǎn)生并在全世界迅速發(fā)展。在我國,E-learning首先被一些國有大中型企業(yè)發(fā)展應(yīng)用,尤其在金融、IT以及能源交通等行業(yè),很多知名企業(yè)在內(nèi)部建立了E- learning系統(tǒng)。隨著對E-learning技術(shù)觀和學(xué)習(xí)觀的重新認(rèn)識,E-Learning以學(xué)習(xí)為本位、以學(xué)生為中心的教育理念得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展,并被廣大的培訓(xùn)機構(gòu)和高校應(yīng)用到了教育教學(xué)體系中。

E-Learning并不只是意味著遠(yuǎn)距離的教與學(xué),同樣可以在傳統(tǒng)校園的教學(xué)環(huán)境中發(fā)揮重要的作用?，F(xiàn)階段基于知識元的E-Learning教學(xué)模式完全取代傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是不現(xiàn)實的,傳統(tǒng)課堂教學(xué)在有些方面仍然具有一定優(yōu)勢。E-Learning作為近年來出現(xiàn)的新生事物,在我國的福建、廣東和江浙一帶,被廣泛的應(yīng)用到了企業(yè)的培訓(xùn)課程中,被越來越多的企業(yè)所接受。我國E-Learning教育市場目前主要以職業(yè)教育、培訓(xùn)教育和高等教育為主,其中尤以高等教育市場最大,前景也最廣闊。目前發(fā)展比較好的有新東方教育、華東理工網(wǎng)絡(luò)教育、網(wǎng)上人大等教育教學(xué)單位和機構(gòu)。發(fā)展較完善的E-Learning系統(tǒng)有中驛E-Learnin品、上海久隆E-Learnin品等。但是這些系統(tǒng)大多基于傳統(tǒng)的科目式教學(xué)模式,很少見到以知識元為中心的教學(xué)模式的體現(xiàn)

近年來可以看到與E-Learning緊密相關(guān)的軟件,從大型的LMS、CMS平臺系統(tǒng)到小型考試軟件不下上百種。雖然開放源碼的E-Learning軟件不少,可是真正投入到實際應(yīng)用的軟件卻寥寥無幾。E-Learning開放源碼軟件沒有被普遍應(yīng)用的問題出現(xiàn)在“最后一公里”上,這是因為開發(fā)者的精力都投入在系統(tǒng)設(shè)計和編碼上,而對于語言本地化、界面設(shè)計等問題不夠重視,給應(yīng)用帶來了一定困難。而哈通咨詢公司的做法很有借鑒價值,它通過與德國科隆大學(xué)的開放源碼項目ILIAS的合作,通過咨詢、實施、服務(wù)的方式推廣了ILIAS學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。

從開發(fā)平臺所使用的關(guān)鍵技術(shù)方面分析,目前主要有以下幾個方面:

(1)協(xié)同工作技術(shù)(CSCW技術(shù)):CSCW改變了人們單純依賴某一臺計算機進行工作的方式,它將使人們在一組計算機的支持下合作完成某項任務(wù),比如:大規(guī)模的工程設(shè)計,合作編著書稿,遠(yuǎn)程專家會診,遠(yuǎn)程教學(xué)實施等。其中在E-Learning教學(xué)方面,最典型的應(yīng)用就是協(xié)同課件編輯,虛擬教室中的發(fā)言權(quán)并發(fā)控制等。

(2)多媒體信息處理技術(shù):多媒體(Multimedia)技術(shù)目前以被廣泛的應(yīng)用到了學(xué)校的日常教學(xué)過程中,但是多媒體信息本身的數(shù)據(jù)量比較大,要想實現(xiàn)其在互聯(lián)網(wǎng)上高效地傳輸,就必須使用壓縮與解壓縮技術(shù)。多媒體壓縮技術(shù)可分為無損壓縮技術(shù)和有損壓縮技術(shù)兩大類,每一類又有多種壓縮編碼方法。無損壓縮技術(shù)的壓縮比要小于有損壓縮的壓縮比,無損壓縮技術(shù)中比較典型的算法有:哈夫曼編碼、行程編碼、算術(shù)編碼和LZW編碼;有損壓縮技術(shù)中比較典型的算法有:預(yù)測編碼、變換編碼(含DCT編碼、小波編碼等)、模型編碼(含分形編碼)、混合編碼等,其中目前最為流行的是離散余弦編碼(DCT編碼)、小波編碼和和分行編碼。以離散余弦編碼為例,它對靜態(tài)圖像的編碼在20倍左右的壓縮比下仍然能保持很好的圖像質(zhì)量,對動態(tài)圖像的編碼在120倍的壓縮比下,數(shù)據(jù)流所恢復(fù)的視頻信號信噪比還是相當(dāng)高的。

(3)流媒體技術(shù):在多媒體信息的傳輸方法中主要有下載傳輸和流式傳輸兩種。下載傳輸是指將一個音視頻文件整體由服務(wù)器傳輸給客戶機,并保存到客戶機本地硬盤上的過程,主要特點就是只有當(dāng)某個文件全部傳送到客戶機后才能夠開始播放。然而由于一般的多媒體文件都比較大,所以傳輸時延很長,同時對客戶機的存儲空間也有一定要求。流式傳輸是指將多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分解為一個個壓縮包,再由服務(wù)器向用戶計算機連續(xù)地、實時地傳送信息的一種傳輸技術(shù)。流式傳輸中多媒體文件可以邊下載邊播放(即時播放),不占用客戶硬盤空間,但需要有一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬支持,如果帶寬低于多媒體流需要的帶寬,會造成視頻和音頻數(shù)據(jù)的停頓。

(4)多媒體通信技術(shù):E-Learning系統(tǒng)中,師生所在實際地理位置不受限制,虛擬教室中師生之間要進行實時的交流與通信。多媒體通信技術(shù)中有單播、組播和廣播三種形式。被廣泛應(yīng)用的組播技術(shù)是一種基于組的廣播,組播的源和目的地之間是一種基于組內(nèi)的一對多的關(guān)系,組播方式中服務(wù)器只需發(fā)送一個信息包,路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個通道上,這樣發(fā)出請求的所有客戶機便可以共享該信息包。

參考文獻

[1]郝興偉.基于知識本體的E-learning系統(tǒng)研究.[山東大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文].山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,2007,6:34-36.

[2]陳活.IPv6下遠(yuǎn)程多媒體教學(xué)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量研究[J].軟件導(dǎo)刊,2011,3:2-5.

篇6

中圖分類號：U675.74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0224-01

1 固態(tài)雷達工作原理

調(diào)制器發(fā)出的調(diào)制脈沖被傳送進入磁控管，并引發(fā)磁控管產(chǎn)生大功率超高頻率的脈沖波，這種射頻脈沖波經(jīng)過天線發(fā)射，在遇到目標(biāo)物體后，有目標(biāo)物體彈回的反射波會再次被天線接收，最后接收機通過反射波的信息，進過處理，將信號以視屏信號的方式顯現(xiàn)出來，這就是傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達。脈沖磁控管雷達中最主要的部分就是磁控管，而新型的固態(tài)雷達卻沒有磁控管，取而代之的是固態(tài)器件。信號的發(fā)射和傳統(tǒng)的雷達一樣，接收后的信號不僅要進過接收器的處理還需要有脈沖壓縮器的處理，之后才能將信息呈現(xiàn)在顯示屏上。

傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達發(fā)射的是大功率的脈沖波，而新型的固態(tài)雷達發(fā)射的確實低功率的射頻脈沖，一般情況下固態(tài)雷達發(fā)射的射頻脈沖的最大功率低至200W左右，但是卻擁有較高的占空率。發(fā)射的信號經(jīng)過接收機和脈沖壓縮器的處理，可以高倍數(shù)的壓縮信號，這就可以與傳統(tǒng)雷達所發(fā)射的大功率高頻率的射頻信號想媲美，而固態(tài)雷達還具有較高的占空比，所以固態(tài)雷達在遠(yuǎn)距離的探測中更占有優(yōu)勢地位。

雷達探測的距離可分為近、中、遠(yuǎn)三種不同的距離，不同的探測距離的要求是不一樣的，固態(tài)雷達發(fā)射出特定的射頻脈沖來滿足這些要求，這種特定次序的脈沖中包括短脈沖，中脈沖和長脈沖三種不同的脈沖波。同時，為了使脈沖容易被壓縮，常常采用脈沖寬度和編碼混合的方法，這樣可以保證每次發(fā)射的脈沖在長度和編碼上都是與眾不同的。處理和比較就收會的脈沖信號，就可以判斷目標(biāo)的存在狀況。而數(shù)字脈沖壓縮器的作用就是壓縮脈沖，這樣就可以利用中脈沖和長脈沖來有效地確定距離，按照IMO的規(guī)定，雷達性能標(biāo)準(zhǔn)距離可以觀察到40m。新體制的固態(tài)雷達與傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達有巨大的改善，它使用了脈沖多普新勒技術(shù)，這項技術(shù)的使用時的航海雷達得到了更好地發(fā)展。固態(tài)雷達可以檢測出雷達與目標(biāo)之間的相對速度，將接受的反射波以特定的方式處理后，能夠十分有效的將回波中的雜波剔除出去，這種濾波技術(shù)使得雷達能夠在海浪和雨雪等惡劣情況下，對移動中的小目標(biāo)進行精確地探測，這比起傳統(tǒng)雷達的效果要好的多。通過對比，可以更加具體的說明兩種雷達在有外界干擾的情況下探測性能的高低，新體制的固態(tài)雷達在雨雪天氣可以清晰的撲捉到移動中的小目標(biāo)，有效地派出了雨雪雜波的干擾；而傳統(tǒng)的雷達對雨雪雜波的過濾效果不盡如意，即使后期通過其他手段抑制雨雪雜波的影響，取得的效果也不如固態(tài)雷達的效果好。

2 典型技術(shù)介紹

2.1 多普勒效應(yīng)

聲源和接受物體的相對運動而發(fā)生聲源的頻率發(fā)生改變（頻移）稱為多普勒效應(yīng)。將多普勒效應(yīng)使用在雷達中，這樣可以提高雷達在有外界雜波的干擾下清晰觀察到移動中的小目標(biāo)能力。移動中的小目標(biāo)與雷達之間沿徑向有相對的速度或者是兩者之間的距離變化時，這種多普勒雷達發(fā)射出的脈沖信號經(jīng)過目標(biāo)的反射后，雷達接收的收回波的頻率和原來的發(fā)射的脈沖的頻率有變化，根據(jù)這種頻率偏移，我們就可以知道小目標(biāo)的運動情況。雷達發(fā)射的脈沖信號和接受會的信號進過的路程是目標(biāo)和雷達之間路程的兩倍。多普勒雷達可以有效地減少雜波的干擾，使得目標(biāo)情況可以清晰的顯示出來。

2.2 脈沖壓縮技術(shù)

除了多普勒雷達外，還有脈沖壓縮雷達，它的主要技術(shù)是脈沖壓縮。脈沖壓縮技術(shù)就是通過對脈沖的相位和頻率進行編碼的長脈沖，將發(fā)射機發(fā)射的原有脈沖編碼成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同情況下未編碼的脈沖寬度。脈沖發(fā)射需要有足夠的能量，而脈沖壓縮技術(shù)的最大特點就是能夠在較低的峰值功率下，有效地增大脈沖的寬度來確保脈沖順利發(fā)射。脈沖壓縮雷達還具有遠(yuǎn)距離探測能力和距離探測能力高等特點。

3 固態(tài)雷達的應(yīng)用

3.1 固態(tài)雷達的運用特點

新體制固態(tài)雷達的出現(xiàn)，在航海雷達的發(fā)展史上具有跨時代的意義，多普勒技術(shù)、脈沖壓縮技術(shù)等高新技術(shù)的使用，使得固態(tài)雷達相對于傳統(tǒng)雷達具有許多優(yōu)點。固態(tài)雷達不僅在遠(yuǎn)距離探測、距離分辨、抗雜波干擾、檢測移動中的目標(biāo)等方向的能力大大提高，而且因為新技術(shù)的使用，也降低了航海雷達的使用成本，延長了雷達的使用壽命。新的技術(shù)也是的固態(tài)雷達的工作原理發(fā)生了改變，這使得固態(tài)雷達獲得了許多優(yōu)點。首先，傳統(tǒng)的磁控管雷達的主要工作部位磁控管，在開啟雷達后需要長達三分鐘的預(yù)熱時間才能正常工作，而固態(tài)雷達卻不需要時間來預(yù)熱。其次，磁控管發(fā)射出的是大功率高頻率的脈沖，這些脈沖并不穩(wěn)定，一般情況下為了獲得清晰地圖像，需要對這些脈沖進行調(diào)制，但是固態(tài)雷達解決了這一問題，不再需要調(diào)制。再次，傳統(tǒng)雷達使用的大功率設(shè)施需要經(jīng)常更換，這就增加了雷達的使用成本，而新體制的固態(tài)雷達不需要經(jīng)常更換這些器件，大大減少了成本。

3.2 固態(tài)雷達在運用中注意的問題

雖然固態(tài)雷達的性能在傳統(tǒng)雷達的基礎(chǔ)上有了很大的進步，但是在使用過程中，使用者還有一些地方需要注意，以保證安全有效使用航海雷達。首先，固態(tài)雷達在觀測移動目標(biāo)時需要目標(biāo)與雷達間有徑向移動，這一確定也會使得沒有徑向移動的目標(biāo)別誤認(rèn)為是雜波過濾掉。其次，固態(tài)雷達采用的脈沖壓縮技術(shù)在對雜波干擾進行過濾的時候，也會對小目標(biāo)的發(fā)射波有影響，這樣也會減弱對小目標(biāo)的探測能力。所以使用者在使用固態(tài)雷達的時候，必須注意這些細(xì)小的問題，以免因為疏忽造成航海事故。

4 結(jié)語

航海事業(yè)的發(fā)展使得人們對于航海雷達的要求越來越高，隨著未來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，航海雷達也會不斷地改善。未來的航海雷達將在抗干擾能力、距離分辨率等方面做出巨大的突破。新體制固態(tài)雷達的出現(xiàn)為安全航海提供了有效地技術(shù)支持。筆者在這里對目前新體制固態(tài)雷達的現(xiàn)狀和工作原理進行了簡單的介紹，同時提出了現(xiàn)代新體制固態(tài)雷達的運用中的特點及其注意的問題，為雷達的使用者提供一份參考。

參考文獻

篇7

 

線性調(diào)頻信號具有非線性相位譜，能夠獲得較大的時寬帶寬積;與其它脈壓信號相比，很容易用數(shù)字技術(shù)產(chǎn)生，且技術(shù)上比較成熟;所用的匹配濾波器對回波信號的多卜勒頻移不敏感，因而可以用一個匹配濾波器處理具有不同多卜勒頻移的回波信號。這將大大簡化信號處理系統(tǒng)，因此它在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。采用這種信號的雷達可以同時獲得遠(yuǎn)的作用距離和高的距離分辨率。

一、線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生方法

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，以前由模擬方法完成的許多功能逐漸被數(shù)字方法所取代，復(fù)雜的雷達信號的產(chǎn)生也基本完成了由模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)的質(zhì)的轉(zhuǎn)變。因為與模擬方法相比，數(shù)字方法具有靈活性好、可靠性高、失真補償方便，及易于實現(xiàn)相參等明顯優(yōu)越性，現(xiàn)己成為產(chǎn)生高性能線性調(diào)頻信號的主要方法。數(shù)字方法產(chǎn)生線性調(diào)頻信號的方法主要包括兩種，波形存儲直讀法和直接數(shù)字合成法（DDS）。

波形存儲直讀法是一種經(jīng)典的基帶信號產(chǎn)生方法。它是預(yù)先根據(jù)采用頻率、基帶帶寬、時寬等信號參數(shù)，通過線性調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式分別計算出兩路正交信號的采樣值，按照順序預(yù)先寫入高速內(nèi)存中。通過對采用時鐘進行計數(shù)而順序產(chǎn)生高速內(nèi)存譯碼地址，依次從高速內(nèi)存中讀出預(yù)先寫入的兩路正交信號的采樣值。I、Q兩路分別經(jīng)過數(shù)模變換、低通濾波產(chǎn)生兩路正交線性調(diào)頻基帶信號。這種方法具有原理簡單、成本低廉、對器件依賴小等優(yōu)點，并具有較好的幅相預(yù)失真補償能力，但是存在電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、需要高速控制電路配合，也增加了軟件的復(fù)雜度。經(jīng)正交調(diào)制和倍頻器，對基帶信號進行帶寬擴展和頻譜搬移，輸出所需帶寬和頻段的線性調(diào)頻信號。直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis，簡稱DDS）方法。用這種方法產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的技術(shù)日益受到重視并廣泛應(yīng)用，它是根據(jù)線性調(diào)頻信號的頻率線性變化、相位平方變化的特點而設(shè)計的。直接數(shù)字合成法采用兩級相位累加結(jié)構(gòu)來得到線性調(diào)頻信號的二次變化的相位，然后根據(jù)相位值查存儲在ROM里的正弦、余弦表，將查得的值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)的I、Q兩路基帶線性調(diào)頻信號。這種方法通過數(shù)控電路能對DDS輸出波形、頻率、幅度、相位實現(xiàn)精確控制，可在調(diào)頻帶寬內(nèi)對雷達系統(tǒng)的幅度和相位進行校正，產(chǎn)生近乎理想的線形調(diào)頻信號。只要改變某些電路的參數(shù)設(shè)置，就可以改變線性調(diào)頻信號的時寬和帶寬。但由于DDS的全數(shù)字的全數(shù)字結(jié)構(gòu)，雜散電平高是其自身固有的缺陷。

二、線性調(diào)頻脈沖信號壓縮的實現(xiàn)方法

線性調(diào)頻脈沖信號的壓縮通常有兩種方式：模擬壓縮和數(shù)字壓縮。目前模擬式脈沖壓縮器件有：具有大帶寬、小時寬的聲表面波（SAW）器件；中等時寬和中等帶寬的體聲波反射陣列壓縮器等。隨著高速、大規(guī)模集成電路器件的發(fā)展，對于大時寬大帶寬信號的脈沖壓縮通常采用數(shù)字方式壓縮。

數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)較之模擬方法具有一系列優(yōu)點：數(shù)字法可獲得高穩(wěn)定度、高質(zhì)量的線性調(diào)頻信號，脈沖壓縮器件在實現(xiàn)匹配濾波的同時，可以方便地實現(xiàn)旁瓣抑制加權(quán)處理，既可有效地縮小脈沖壓縮系統(tǒng)的設(shè)備量，又具有高穩(wěn)定性和可維護性，并提高了系統(tǒng)的可編程能力?？萍颊撐?，壓縮方法。因此，數(shù)字處理方法獲得了廣泛的重視和應(yīng)用。

1、線性調(diào)頻脈沖信號的時域數(shù)字壓縮實現(xiàn)

線性調(diào)頻信號的時域數(shù)字脈沖壓縮處理，通常在視頻進行，并采用I、Q兩路正交雙通道處理方案，以避免回波信號隨機相位的影響，可減少約3dB的系統(tǒng)處理損失。中頻回波信號經(jīng)正交相位檢波，還原成基帶視頻信號，再經(jīng)A/D變換形成數(shù)字信號，進行數(shù)字脈沖壓縮處理。I、Q雙路數(shù)字壓縮按復(fù)相關(guān)運算（即匹配濾波）進行，雙路相關(guān)運算輸出經(jīng)求模處理、D/A變換，輸出模擬脈沖壓縮信號；I、Q雙路相關(guān)輸出的數(shù)字信號還可送后級信號處理。

2、線性調(diào)頻脈沖信號的頻域數(shù)字壓縮實現(xiàn)

由于高速A/D變換器、大規(guī)模集成電路技術(shù)以及快速傅立葉變換技術(shù)的應(yīng)用，使寬帶信號的實時處理成為可能?？萍颊撐?，壓縮方法。采用DSP及FPGA的頻域數(shù)字脈沖壓縮處理的優(yōu)點是處理速度高、工作穩(wěn)定、重復(fù)性好，并且具有較大的靈活性。

3、線性調(diào)頻脈沖壓縮方案

根據(jù)線性調(diào)頻信號的特點及其脈沖壓縮原理，數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)首先要將回波信號經(jīng)A/D采樣變成數(shù)字信號，再進行脈沖壓縮。時域數(shù)字脈沖壓縮實際上是將回波數(shù)據(jù)與匹配濾波器進行復(fù)卷積，而頻域數(shù)字脈沖壓縮則是通過對回波數(shù)據(jù)進行FFT后，與匹配濾波器的系數(shù)進行復(fù)數(shù)乘法運算，然后再經(jīng)過IFFT得到壓縮脈沖的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。對于N點長度的信號，在時域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字脈壓，需要進行L2次復(fù)數(shù)乘法運算，而頻域卷積法僅需2L1og2L次復(fù)數(shù)乘法運算，大大減小了運算工作量。另外，考慮到抑制旁瓣加權(quán)函數(shù)，若在時域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字脈壓，不僅要增加存儲器，而且運算量將增加一倍，在頻域?qū)崿F(xiàn)抑制旁瓣加權(quán)函數(shù)，不需增加存儲器和運算量。

三、線性調(diào)頻脈沖信號的加權(quán)處理

線性調(diào)頻信號通過匹配濾波器后，輸出脈沖的包絡(luò)近似Sinc(x)形狀。其中最大的第一對旁瓣為主瓣電平的一13.2dB，其他旁瓣電平隨其離主瓣的間隔x按1/X的規(guī)律衰減，旁瓣零點間隔是1/B。在多目標(biāo)環(huán)境中，這些旁瓣會埋沒附近較小目標(biāo)的主信號，引起目標(biāo)丟失。為了提高分辨多目標(biāo)的能力，必須采用旁瓣抑制的措施，簡稱加權(quán)技術(shù)?？萍颊撐?，壓縮方法。加權(quán)可以在發(fā)射端、接收端或收、發(fā)兩端上進行，分別稱為單向加權(quán)或雙向加權(quán)?？萍颊撐?，壓縮方法。其方式可以是頻率域幅度或相位加權(quán)，也可以是時間域幅度或相位加權(quán)?？萍颊撐?，壓縮方法。此外，加權(quán)可在射頻、中頻或視頻級中進行?？萍颊撐?，壓縮方法。為了使發(fā)射機工作在最佳功率狀態(tài)，一般不在發(fā)射端進行加權(quán)。目前應(yīng)用最廣的是在接受端中頻級采用頻率域幅度加權(quán)。

引入加權(quán)網(wǎng)絡(luò)實質(zhì)上是對信號進行失配處理，所以它不僅使旁瓣得到抑制，同時使輸出信號包絡(luò)主瓣降低、變寬。換句話說，旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨力變差為代價的。如何選擇加權(quán)函數(shù)這涉及到最佳準(zhǔn)則的確定。考慮到信號的波形和頻譜的關(guān)系與天線激勵和遠(yuǎn)場的關(guān)系具有本質(zhì)上的共性，人們應(yīng)用天線設(shè)計中的旁瓣抑制原理，曾提出海明加權(quán)、余弦平方、余弦四次方加權(quán)等幾種最佳加權(quán)函數(shù)。但是這些理想的加權(quán)函數(shù)都較難實現(xiàn)。因此，只能在旁瓣抑制、主瓣加寬、信噪比損失、旁瓣衰減速度以及技術(shù)實現(xiàn)難易等幾個方面進行折衷的考慮選取合適的加權(quán)函數(shù)。

結(jié)語：隨著數(shù)字技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字脈沖壓縮(也稱脈壓)技術(shù)以其性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、控制方式靈活以及硬件系統(tǒng)更小型化等優(yōu)點，逐步取代早期的模擬脈壓技術(shù)，成為現(xiàn)代脈壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。特別是近年來高性能通用數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，為雷達脈沖壓縮處理的數(shù)字化實現(xiàn)提供了一種工程實現(xiàn)途徑。數(shù)字脈壓系統(tǒng)的實現(xiàn)可以滿足體積小、功耗低和成本低等條件，其相關(guān)問題的研究成為國內(nèi)外廣大學(xué)者研究的熱點問題之一。

參考文獻：

1、王世一《數(shù)字信號處理（第1版）》[J]北京:北京理工大學(xué)出版社1997；

2、任培紅《脈沖壓縮信號的特點、產(chǎn)生、及壓縮方法》[J]電訊技術(shù)1999(2)；

篇8

1前言

隨著多媒體計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了一種新的技術(shù)——多媒體通信技術(shù),它是多媒體、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等相互滲透和發(fā)展的產(chǎn)物,兼收了計算機的交互性、多媒體的復(fù)合性、通信的分布性以及電視的真實性等特點,具有明顯的優(yōu)越性。目前,如何在IP網(wǎng)絡(luò)中更好、更快地實現(xiàn)視頻、音頻的傳送已成為當(dāng)今的研究熱點之一。

2基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的技術(shù)要求

隨著IP網(wǎng)絡(luò)的速率越來越高,從窄帶走向?qū)拵?承載業(yè)務(wù)從非實時走向?qū)崟r,IP技術(shù)已成為實現(xiàn)視頻、音頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)的最佳選擇。在IP網(wǎng)絡(luò)上建立視頻會議系統(tǒng)需要多種技術(shù)支持,是比較復(fù)雜、完整的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。

2.1要有足夠高的帶寬

要傳送視頻,必須要有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬,就像大車要有足夠?qū)挼鸟R路才能通行一樣,否則,視頻數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)。以一幀1024×768像素的圖像為例,如果用12bit表示每個像素,則共需要9.4Mb,如果按照25幀/秒的傳輸速率,則1秒內(nèi)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就是235Mb。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下,傳輸這么大的數(shù)據(jù)是無法接受的。

2.2要有好的壓縮技術(shù)

只有采用高壓縮比的壓縮算法,有效地降低數(shù)據(jù)量,才能使視頻、音頻數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)上傳輸成為可能。例如:在H.323會議系統(tǒng)中,圖像編碼主要采用H.261和H.263標(biāo)準(zhǔn),支持CIF、QCIF的分辨率,而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標(biāo)準(zhǔn),節(jié)約了50%的編碼率,而且對網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持,可獲得HDTV、DVD的圖像質(zhì)量。

2.3要有基于IP網(wǎng)絡(luò)的多播技術(shù)

多播是一種多地址廣播,發(fā)送與接收是一對多的關(guān)系。在傳輸過程中,發(fā)送端只需發(fā)送一次數(shù)據(jù)包,位于多播組內(nèi)的各個用戶就可以共享這一數(shù)據(jù)包。在視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用中,將一個節(jié)點信號傳送到各個節(jié)點時,無論是重復(fù)采用點對點通信,還是采用廣播的方式,都會嚴(yán)重浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬,而多播技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送分布到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中,減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)總量。

2.4要有相適應(yīng)的傳輸協(xié)議

TCP、UDP協(xié)議均不能很好地支持視頻會議系統(tǒng),這就需要與之相適應(yīng)的協(xié)議,如RTP、RTCP、RSVP等。RTP運行在UDP之上,音頻、視頻等數(shù)據(jù)被封裝在RTP數(shù)據(jù)包中,每個RTP數(shù)據(jù)包被封裝在UDP包中,然后再封裝到IP包中進行傳輸。在底層網(wǎng)絡(luò)支持多播的情況下,RTP還可以使用多播向多個目的端點發(fā)送數(shù)據(jù)。RTCP是RTP的控制協(xié)議,負(fù)責(zé)反饋控制、檢測QoS和傳遞相關(guān)信息,對RTP的數(shù)據(jù)收發(fā)做相應(yīng)調(diào)整,使之最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

2.5要提供服務(wù)質(zhì)量保證

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間以及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)量約定。第一,在任何網(wǎng)絡(luò)中,時延總是存在的。視頻會議系統(tǒng)具有較高的實時性和可靠性要求,為了獲得各會場的真實的現(xiàn)場感,音頻、視頻的時延都要小于0.25s,最大時延抖動應(yīng)小于10ms。其次,在視頻會議系統(tǒng)中,還要求唇音同步,只有達到時間上的同步,才能自然有效地表達關(guān)于會場的完整信息。第三,允許一定的丟包率。因為人的感知能力有限,在一個視頻會議系統(tǒng)中,個別分組丟失,人眼是感覺不到的,因此可以允許一定的傳輸誤碼,丟包率應(yīng)控制在人能接受的范圍內(nèi)。

3基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的協(xié)議

基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要有:H.323和SIP。

H.323沿用了傳統(tǒng)的電話信令模式,比較成熟,已經(jīng)出現(xiàn)了很多產(chǎn)品,形成了比較成熟的應(yīng)用體系和市場體系。SIP協(xié)議將音、視頻傳輸作為Internet上的一個應(yīng)用,增加了信令和QoS要求,借鑒了其它Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的設(shè)計思想,遵循簡練、開放、兼容和可擴展等原則,比較簡單,但其推出時間不長,協(xié)議并不是很成熟,應(yīng)用也不是很多。

4結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和性能的提升,基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)技術(shù)會不斷被發(fā)展和完善,必將以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用到Internet、Extranet、Intranet上,為政府機關(guān)、商業(yè)集團、科研院所、醫(yī)療機構(gòu)及普通個人等進行異地交流提供方便條件,成為工作、學(xué)習(xí)、生活中不可或缺的工具。

參考文獻

[1]張智江,張云勇,劉韻潔.SIP協(xié)議及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[2]沈鑫剡,等.多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)與VoIP系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2005.

篇9

1前言

隨著多媒體計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了一種新的技術(shù)——多媒體通信技術(shù),它是多媒體、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等相互滲透和發(fā)展的產(chǎn)物,兼收了計算機的交互性、多媒體的復(fù)合性、通信的分布性以及電視的真實性等特點,具有明顯的優(yōu)越性。目前,如何在IP網(wǎng)絡(luò)中更好、更快地實現(xiàn)視頻、音頻的傳送已成為當(dāng)今的研究熱點之一。

2基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的技術(shù)要求

隨著IP網(wǎng)絡(luò)的速率越來越高,從窄帶走向?qū)拵?承載業(yè)務(wù)從非實時走向?qū)崟r,IP技術(shù)已成為實現(xiàn)視頻、音頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)的最佳選擇。在IP網(wǎng)絡(luò)上建立視頻會議系統(tǒng)需要多種技術(shù)支持,是比較復(fù)雜、完整的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。

2.1要有足夠高的帶寬

要傳送視頻,必須要有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬,就像大車要有足夠?qū)挼鸟R路才能通行一樣,否則,視頻數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)。以一幀1024×768像素的圖像為例,如果用12bit表示每個像素,則共需要9.4Mb,如果按照25幀/秒的傳輸速率,則1秒內(nèi)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就是235Mb。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下,傳輸這么大的數(shù)據(jù)是無法接受的。

2.2要有好的壓縮技術(shù)

只有采用高壓縮比的壓縮算法,有效地降低數(shù)據(jù)量,才能使視頻、音頻數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)上傳輸成為可能。例如:在H.323會議系統(tǒng)中,圖像編碼主要采用H.261和H.263標(biāo)準(zhǔn),支持CIF、QCIF的分辨率,而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標(biāo)準(zhǔn),節(jié)約了50%的編碼率,而且對網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持,可獲得HDTV、DVD的圖像質(zhì)量。

2.3要有基于IP網(wǎng)絡(luò)的多播技術(shù)

多播是一種多地址廣播,發(fā)送與接收是一對多的關(guān)系。在傳輸過程中,發(fā)送端只需發(fā)送一次數(shù)據(jù)包,位于多播組內(nèi)的各個用戶就可以共享這一數(shù)據(jù)包。在視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用中,將一個節(jié)點信號傳送到各個節(jié)點時,無論是重復(fù)采用點對點通信,還是采用廣播的方式,都會嚴(yán)重浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬,而多播技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送分布到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中,減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)總量。

2.4要有相適應(yīng)的傳輸協(xié)議

TCP、UDP協(xié)議均不能很好地支持視頻會議系統(tǒng),這就需要與之相適應(yīng)的協(xié)議,如RTP、RTCP、RSVP等。RTP運行在UDP之上,音頻、視頻等數(shù)據(jù)被封裝在RTP數(shù)據(jù)包中,每個RTP數(shù)據(jù)包被封裝在UDP包中,然后再封裝到IP包中進行傳輸。在底層網(wǎng)絡(luò)支持多播的情況下,RTP還可以使用多播向多個目的端點發(fā)送數(shù)據(jù)。RTCP是RTP的控制協(xié)議,負(fù)責(zé)反饋控制、檢測QoS和傳遞相關(guān)信息,對RTP的數(shù)據(jù)收發(fā)做相應(yīng)調(diào)整,使之最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

2.5要提供服務(wù)質(zhì)量保證

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間以及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)量約定。第一,在任何網(wǎng)絡(luò)中,時延總是存在的。視頻會議系統(tǒng)具有較高的實時性和可靠性要求,為了獲得各會場的真實的現(xiàn)場感,音頻、視頻的時延都要小于0.25s,最大時延抖動應(yīng)小于10ms。其次,在視頻會議系統(tǒng)中,還要求唇音同步,只有達到時間上的同步,才能自然有效地表達關(guān)于會場的完整信息。第三,允許一定的丟包率。因為人的感知能力有限,在一個視頻會議系統(tǒng)中,個別分組丟失,人眼是感覺不到的,因此可以允許一定的傳輸誤碼,丟包率應(yīng)控制在人能接受的范圍內(nèi)。

3基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的協(xié)議

基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要有:H.323和SIP。

H.323沿用了傳統(tǒng)的電話信令模式,比較成熟,已經(jīng)出現(xiàn)了很多產(chǎn)品,形成了比較成熟的應(yīng)用體系和市場體系。SIP協(xié)議將音、視頻傳輸作為Internet上的一個應(yīng)用,增加了信令和QoS要求,借鑒了其它Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的設(shè)計思想,遵循簡練、開放、兼容和可擴展等原則,比較簡單,但其推出時間不長,協(xié)議并不是很成熟,應(yīng)用也不是很多。

4結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和性能的提升,基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)技術(shù)會不斷被發(fā)展和完善,必將以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用到Internet、Extranet、Intranet上,為政府機關(guān)、商業(yè)集團、科研院所、醫(yī)療機構(gòu)及普通個人等進行異地交流提供方便條件,成為工作、學(xué)習(xí)、生活中不可或缺的工具。

參考文獻

[1]張智江,張云勇,劉韻潔.SIP協(xié)議及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[2]沈鑫剡,等.多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)與VoIP系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2005.

篇10

1.中藥蒸發(fā)濃縮技術(shù)的現(xiàn)狀

近二十年來，我國中藥生產(chǎn)企業(yè)提取液的濃縮主要采用雙效、三效蒸發(fā)器，這兩種蒸發(fā)器為我國中藥產(chǎn)業(yè)改革原始的提取液蒸發(fā)濃縮方式，步入現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的軌道，做出了很大貢獻，在中藥濃縮中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。然而，這二種蒸發(fā)器應(yīng)用到中藥生產(chǎn)，普遍存在由于蒸發(fā)過程中大量熱量的排出，造成能源消耗較大，熱量利用率不高。而隨著技術(shù)的進步發(fā)展，近十年來逐漸發(fā)明了采用帶熱泵的雙效蒸發(fā)器，實現(xiàn)了低溫加熱，低溫蒸發(fā)，采用凝結(jié)水串級自蒸發(fā)結(jié)構(gòu)，不僅可以回收凝結(jié)水的熱量，而且各效間由于液封的存在，杜絕了各效間漏氣，與傳統(tǒng)雙效蒸發(fā)器比：節(jié)約蒸汽36%以上，節(jié)水30%以上。而后隨著蒸發(fā)濃縮技術(shù)的發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了超濾和反滲透膜濃縮，大大降低了能源消耗，但由于超濾膜、反滲透膜等膜由于受中藥的腐蝕、中藥雜質(zhì)較多等影響，造成膜壽命的降低，從而使?jié)饪s成本上升，另外，由于對膜的影響，也是適用的范圍有所局限。

2.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的介紹

MVR（mechanicalVaporREcomression）蒸汽濃縮法是指利用渦輪發(fā)動機的增壓原理、經(jīng)特殊流體設(shè)計而組成的蒸汽機械增壓式蒸餾濃縮系統(tǒng)的簡稱。這種工藝系統(tǒng)，將使密閉容器內(nèi)經(jīng)加熱生成的二次水蒸汽，在通過蒸汽壓縮機時被再壓縮增壓至107攝氏度的高壓氣體。這種增壓蒸汽即可作為再生熱源而循環(huán)應(yīng)用于原水的繼續(xù)連續(xù)蒸發(fā)，又在循環(huán)傳熱的過程中使增壓蒸汽本身也得以迅速冷卻或冷凝，直至成為潔凈純水，同時可以在這種結(jié)凈冷凝水排放的過程中利用其殘熱對流入的原水實施熱交換。

2.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的組成：

2.1.1.預(yù)熱器：很多情況待蒸發(fā)的原藥液在進入蒸發(fā)換熱器之前的溫度較低，為了充分利用系統(tǒng)內(nèi)的熱能，經(jīng)常采用列管式或板式換熱器對原藥液進行預(yù)加熱，使其溫度升高。

2.1.2.蒸汽壓縮機：它是MVR系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部件，它通過對二次蒸汽進行壓縮，提高系統(tǒng)內(nèi)二次蒸汽的熱焓，為系統(tǒng)連續(xù)提供熱量。根據(jù)原藥液的流量和沸點升高值等特性，可以選擇羅茨或離心壓縮機進行蒸汽的壓縮，但由于中藥具有成分的不確定性和較強的腐蝕性，因此壓縮機的材質(zhì)應(yīng)采用耐腐蝕、不脫落、不對中藥產(chǎn)生污染的材料，一般選用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材質(zhì)。

2.1.3.汽液分離器：它是蒸汽和濃縮液體進行分離的裝置。對于有結(jié)晶的原液，可以將分離器和結(jié)晶器設(shè)計成一體，再加裝強制循環(huán)泵，完成汽液分離，濃縮和結(jié)晶的功能。

2.1.4.蒸汽換熱器：預(yù)熱后的原藥液通過進料泵將其載入蒸汽換熱器與由蒸汽壓縮機產(chǎn)生的蒸汽進行換熱，使其迅速汽化蒸發(fā)。根據(jù)原液的特性（粘度，是否有結(jié)晶和結(jié)垢等）選擇換熱器的形式和面積。

2.1.5.控制中心：采用工控機和PLC構(gòu)成MVR系列的實時監(jiān)控中心。通過軟件編程，實時采集各種傳感器的狀態(tài)信號，從而自動控制馬達的轉(zhuǎn)速、閥門關(guān)閉和調(diào)節(jié)、液體的流速和流量、溫度和壓力的控制和調(diào)節(jié)等，使系統(tǒng)工作達到動態(tài)平衡的狀態(tài)。同時該設(shè)備還具有自動報警、自動記錄參數(shù)和提供報表的各種功能。

2.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的節(jié)能原理：

MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備同原來的雙效、三效不同的是，原來的三效、雙效采用的二次蒸汽直接加熱藥液使其在降壓狀態(tài)下蒸發(fā)，二次蒸汽熱晗較低，熱量較低，致使蒸發(fā)量較少。而MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備主要采用電能轉(zhuǎn)換為機械能時二次蒸汽壓縮產(chǎn)生熱能，熱能被循環(huán)利用，熱能在系統(tǒng)內(nèi)幾乎無損失，將蒸餾水和濃縮液的輸出熱能與原液進行交換，使其熱能得到高效利用。MVR節(jié)能蒸發(fā)器，其原理是利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，把電能轉(zhuǎn)換成熱能，提高二次蒸汽的焓值，被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發(fā)室進行加熱，以達到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能，從而可以不需要外部新鮮蒸汽，依靠蒸發(fā)器自循環(huán)來實現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。通過PLC、單片機、組態(tài)等形式來控制系統(tǒng)溫度、壓力馬達轉(zhuǎn)速，保持系統(tǒng)蒸發(fā)平衡。

2.3.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備的特點：

2.3.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備在濃縮過程中，由于采用物料輸送泵進行料液的輸送，提高了料液在管內(nèi)的流速，使料液在物料管道內(nèi)的停留時間只有數(shù)秒鐘乃至數(shù)十秒鐘。這樣短的時間內(nèi)， 而且管內(nèi)存液量小， 故特別適用于熱敏性料液的濃縮， 例如牛奶、橘子汁、醫(yī)藥的青霉素和鏈霉素、以及農(nóng)藥的春雷霉素和赤霉素等等， 可避免或減少物料的熱分解。

2.3.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單主要有蒸發(fā)器、加熱器和壓縮機， 維修方便，可在減壓、常壓和加壓下操作運行。

2.3.3.由于受料液流動方式的影響，該設(shè)備針對料液的濃縮比不能太高，如濃縮比過高， 則因料液少， 管壁濕潤差， 會造成固體溶質(zhì)粘附在壁上的“ 干管”現(xiàn)象， 不僅增加熱阻， 而且容易堵塞加熱管，造成藥液的損壞。

2.3.4.只適用于蒸發(fā)中等粘度的料液，不適于有晶體析出的物料，不適于易結(jié)垢物料。

3.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用及效果分析

隨著人類社會的發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，人類對環(huán)境的影響越來越嚴(yán)重，溫室效應(yīng)，能源對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越重要和不可缺少。為進步節(jié)約能源，減少排放，我公司于2011年引進了MVR蒸汽濃縮設(shè)備，首先應(yīng)用到了中藥提取液的濃縮過程中，得到了較好的應(yīng)用收到了良好的效果。

3.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)與常規(guī)蒸發(fā)器比較

3.1.1.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)每蒸發(fā)一噸水消耗20-70度電（視液體成分而定），而常規(guī)蒸發(fā)器消耗1.25-0.3噸鮮蒸汽，兩者消耗都隨溶液沸點、減水沸點的差值而增加，對同一種溶液，MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)能源消耗量和生產(chǎn)成本顯著低于常規(guī)蒸發(fā)器，是一種高新節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)。

3.1.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)不需要循環(huán)冷卻水，沒有冷卻水消耗。不需要建設(shè)高污染的燃煤小鍋爐或高成本的燃油鍋爐。蒸發(fā)器比常規(guī)蒸發(fā)器更節(jié)水、更節(jié)能環(huán)保。

3.1.3.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用范圍廣，所有常規(guī)蒸發(fā)器應(yīng)用的領(lǐng)域都適用于該蒸發(fā)器，機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器蒸發(fā)溫差小，更適用于熱敏性溶液。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)流程短、停留時間短，因而溶質(zhì)不宜變質(zhì)。

3.1.4.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)采用全自動電腦控制，并且可以在低負(fù)荷下穩(wěn)定運行。

3.1.5.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)屬于國家科委頒布的高新技術(shù)范圍，按高新技術(shù)認(rèn)定分類該高新技術(shù)屬于高效節(jié)能技術(shù)和環(huán)境保護技術(shù)，符合國家節(jié)能減排和環(huán)保高新技術(shù)推廣范圍。

3.2.MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備具有以下特點

3.2.1.節(jié)能：該設(shè)備采用電能轉(zhuǎn)換為熱能，充分利用了二次蒸汽的熱能，降低了能源消耗，同時產(chǎn)生的凝結(jié)水在充分和原藥液進行熱交換（預(yù)熱），使其熱能得到高效充分的利用，沒有廢熱蒸汽排放，節(jié)能效果十分顯著，相當(dāng)于10效蒸發(fā)器的效果，另外產(chǎn)生的凝結(jié)水可再次利用，提高了能源的利用率。

3.2.2.設(shè)備環(huán)保：該設(shè)備在使用過程中可以不需要生蒸汽、不要鍋爐、不需要燒煤、不需要冷卻水，只要有電，就可以用機械壓縮式蒸發(fā)器。從而降少了CO2，SO2的排放，減少了粉塵和固體廢渣的排放，減少污染，改善我們的居住環(huán)境。

3.2.3.低運行成本：由于節(jié)能效果顯著，使整個蒸發(fā)器的運行成本也大大降低，運行成本是傳統(tǒng)蒸發(fā)器的三分之一到二分之一。

3.2.4.自動化程度高：MVR蒸發(fā)器配置設(shè)計的自動控制系統(tǒng)，技術(shù)先進，質(zhì)量可靠。整個蒸發(fā)器實現(xiàn)在從原液加注、預(yù)熱、蒸發(fā)、清洗、保養(yǎng)等步驟的自動化控制。避免了人為失誤，降低了人力成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2.5.占地面積?。篗VR蒸發(fā)器由于采用了壓縮機來循環(huán)使用二次蒸汽，提高了能效，因此比傳統(tǒng)蒸發(fā)器緊湊。

針對MVR技術(shù)的特點，熱敏性強、濃縮比不高的液體均可以采用該技術(shù)。該技術(shù)最大的特點就是節(jié)約能源，經(jīng)實際應(yīng)用和對比，該技術(shù)相比以往的三效蒸發(fā)技術(shù)可節(jié)能達到57%，噸產(chǎn)品綜合耗能成本為73.5元。

4.MVR低溫降膜蒸發(fā)技術(shù)的推廣和應(yīng)用前景展望

由于MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備具有較高的節(jié)能效果，使其受到各個企業(yè)的青睞，但目前由于蒸汽壓縮技術(shù)國內(nèi)技術(shù)還不夠成熟，致使目前該設(shè)備的投資成本較高，一次性投資較大，因此目前只有經(jīng)濟實力較強的大公司才有能力得到應(yīng)用。因此若使該技術(shù)能夠得到更加廣泛的應(yīng)用，必須首先提高國產(chǎn)蒸汽壓縮技術(shù)，降低一次投資成本。

另外，MVR低溫降膜蒸發(fā)設(shè)備在實際的使用中，會降低中藥濃縮成本50%以上，對于具有中等生產(chǎn)能力的中藥生產(chǎn)企業(yè)，估計有一年的時間即可收回投資。

對于目前中國生產(chǎn)現(xiàn)狀，與世界先進國家相比我們的技術(shù)水平還不好，設(shè)備技術(shù)處于高耗能階段，面對中國目前能源狀況，能源逐漸緊缺，能源消耗成本越來越高，MVR蒸汽壓縮設(shè)備隨著技術(shù)的進步完善和蒸汽壓縮技術(shù)的國產(chǎn)化，我認(rèn)為在未來的幾年將迎來飛速發(fā)展，在中藥濃縮領(lǐng)域?qū)玫礁訌V泛的應(yīng)用和技術(shù)提高。