Анотація до роботи:

Зубань Юрій Олександрович. Моделі і алгоритми стиску даних в інформаційних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.

Дисертація присвячена питанням розроблення засобів стиску даних в інформаційних системах. Запропоновані математичні моделі стали основою методу локальних зсувів для стиску інформаційних масивів. Розроблений метод локальних зсувів для стиску масивів двійкових даних дозволяє виділити надмірність статистичного і структурного роду і застосувати для її усунення відповідні методи кодування. Розроблені алгоритми кодування значно спрощують алгоритм стиску і відповідно підвищують його швидкодію. Синтезована структурна і функціональна схеми системи стиску можуть бути використані для апаратної реалізації розроблених алгоритмів. Це дає можливість їх використання в інформаційних системах реального часу.

У дисертаційній роботі наведено теоретичне обґрунтування та нове розв’язання наукової задачі, що полягає у створенні сукупності моделей та алгоритмів стиску даних, орієнтованих на застосування в інформаційних системах. У роботі отримані такі результати:

1. Обґрунтовано доцільність застосування комбінаторних методів стиску в АСУ, особливо для задач, коли невідомі ймовірнісні характеристики джерела інформації. Показано, що стиск даних комбінаторними методами дає теоретично кращий результат, ніж статистичними методами, що оперують ймовірнісними властивостями джерела інформації.

2. Уперше запропонована математична модель відносної адресації символів у двійкових комбінаторних послідовностях, що дозволяє їх адекватно описувати у вигляді, зручному для оптимального нерівномірного кодування. Дана модель дозволяє перейти від рівноймовірної комбінаторної моделі джерела двійкових послідовностей до ймовірнісного джерела відносних адрес символів з детермінованим розподілом імовірностей. Розроблена модель дала подальший розвиток розкладанню бернулліївського джерела двійкових повідомлень і стала основою для методу локальних зсувів для стиску інформаційних масивів.

3. Розроблено математичну модель і алгоритм декореляції для рядків і стовпців двовимірних інформаційних масивів. Застосування декореляції є одним із методів попередньої обробки даних, що дозволяють усунути або істотно послабити взаємозв'язок між елементами масиву, який стискається. Вона дозволяє істотно підвищити ефективність стиску даних на основі розроблених моделей.

4. Уперше запропонований і розроблений метод локальних зсувів для стиску масивів двійкових даних. Метод дозволяє виділити з даних надмірність статистичного і структурного роду і застосувати для її усунення відповідні методи кодування. Метод використовує бернулліївську модель для опису вихідних повідомлень. Для стиску використовуються розкладання бернулліївського джерела інформації на два взаємозалежних і їх роздільне кодування. Основний ефект стиску досягається при кодуванні комбінаторного джерела інформації, для опису якого використовується розроблена модель відносної адресації.

5. Розроблено алгоритм кодування ймовірнісного джерела відносних адрес для усунення надмірності адресних послідовностей, що не потребує обчислення імовірностей. Це значно спрощує алгоритм стиску і відповідно підвищує його швидкодію. В алгоритмі використовується комбінаторне розкладання адрес на класи еквівалентності.

6. Розроблено програми стиску графічних даних і двійкових послідовностей на основі методу локальних зсувів. Використання цих програм дозволило зробити експериментальну оцінку ефективності стиску запропонованим у роботі методом. Розроблений пакет програм застосовується в навчальних цілях у Сумському державному університеті з дисциплін «Методи і засоби стиску даних в інформаційних системах», «Системи передачі даних» для дослідження методів обробки зображень, стиску графічних і нетипізованих даних.

7. Синтезовано структурну і функціональну схеми системи стиску, що можуть бути використані для апаратної реалізації розроблених алгоритмів. Розглянуті структурні і функціональні блоки можна побудувати з використанням ПЛІС. Надійність і швидкодія таких пристроїв будуть істотно вищі, ніж реалізованої програмної моделі. Це дає можливість використання в інформаційних системах реального часу.

Алгоритми стиску даних на основі методу локальних зсувів застосовані Науково-виробничим колективним підприємством "Преобразователь" (м. Суми) у проекті автоматизованої системи управління, контролю і обліку електроенергії. Розроблені програми і алгоритми використовуються в навчальному процесі Сумського державного університету.

Публікації автора:

1. Борисенко А.А., Зубань Ю.А. Сжатие информации методом локальных сдвигов // Вісник Сумського державного університету. - 2000. - №16. - С.70-72.

2. Зубань Ю.А. Анализ электронограмм с помощью метода конструируемых локальных окон // Вісник Сумського державного університету. - 2000. - №17. - С.75-78.

3. Борисенко А.А., Зубань Ю.А. Оптимальное неравномерное кодирование в методе локальных сдвигов // Вісник Сумського державного університету. - 2002. - №1(34). - С.68-71.

4. Зубань Ю.А. Метод локальных сдвигов в задачах сжатия графической информации // Вісник Сумського державного університету. - 2002. - №12(45). - С.174-177.

5. Зубань Ю.А. О повышении эффективности сжатия данных без потерь информации // Сборник научных трудов «АСУ и приборы автоматики». - Харьков: ХНУРЕ, 2003. - №123. - С.53-57.

6. Борисенко А.А., Зубань Ю.А. Метод сжатия на основе комбинационного разложения передаваемых сообщений на классы эквивалентности // Вісник Сумського державного університету. - 2003. - №11(57). - С.88–99.

7. Зубань Ю.А., Протасова Т.А., Бражник И.Е. К задаче обработки изображений // Сборник научных трудов. - Харьков: ХГТУРЭ, 2000.- Ч.1.- С.173-174.

8. Кулик И.А., Зубань Ю.А. Универсальный метод оптимального кодирования на основе метода локальных сдвигов // Сборник научных трудов. - Харьков: ХГТУРЭ, 2001.- Ч.2.- С.132-133.

9. Кулик И.А., Зубань Ю.А. Повышения скорости передачи данных на основе сжатия информации методом локальных сдвигов // Матеріали VI Міжнародної конференції “Контроль і управління в складних системах” (КУСС-2001).– Винница, 2001.– С.147–150.

10. Borisenko A.A., Zuban Y.A. Application the method of local windows at physical researches // The European Material Conference. E-MRS 1999 Spring Meeting. – Strasbourg (France).

11. Зубань Ю.А. О возможности сжатия телевизионных изображений // Научно-техническая конференция преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов физико-технического факультета. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2000. - С.22.

12. Зубань Ю.А. Сжатие изображений методом локальных сдвигов // Збірник тез доповідей Міжнародної науково-технічної конференції молодих вчених «Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології».– Вінниця: ВДТУ, 2001.- С.27.

13. Зубань Ю.А., Козачек А.В. Повышение быстродействия алгоритма построения кода Хаффмена // Научно-техническая конференция преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов физико-технического факультета. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2001. - С.32.

14. Зубань Ю.А., Падалко А.В., Ярута Р.Н. Равномерное и неравномерное кодирование в методе локальных сдвигов // Международная научная конференция «Современные методы кодирования в электронных системах».– Сумы: Изд-во СумГУ, 2002.– С.65.