ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДІВ ХАФФМАНА ТА RLE ДЛЯ СТИСНЕННЯ ЗОБРАЖЕНЬ В СИСТЕМАХ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ

Анотація

Мета: Дослідження ефективності використання методів стиснення RLE та Хаффмана для стиснення зображень з урахуванням обмежених ресурсів мікроконтролерів і, відповідно необхідності зменшення часу передачі зображення та зменшення витрат енергії в бездротових сенсорних мережах.

Методика: Експериментальне дослідження ступеня стиснення зображень з використанням методів Хаффмана та RLE, реалізованих програмно для мікроконтролерного модулю ESP32-CAM з вбудованою камерою. Оцінка та порівняння ступеню стиснення зображень, виконаного за допомогою алгоритмів Хаффмана та RLE.

Результати: Створено програмний модуль для реалізації алгоритмів стиснення Хаффмана та RLE на мікроконтролері ESP32-CAM. Досліджена ефективність використання алгоритмів Хаффмана та RLE, для стиснення зображень, використовуючи обмежені ресурси мікроконтролера, порівняна ефективність стиснення та розміри стиснених файлів. В результаті досліджень встановлено, що метод RLE показав низьку ефективність стиснення зображень (менше 1%) у порівнянні з методом Хаффмана, який забезпечив ступінь стиснення для вибраного зображення 11%. Попереднє використання вейвлет перетворення Хаара позитивно пливає на результати стиснення для обох досліджених методів: для RLE ступінь стиснення зріс до 16%, Хаффмана до 31% без втрат якості зображення. Для порівняння використано метод JPEG, який забезпечує ступінь стиснення того ж зображення до 70%, однак з втратою якості зображення.

Наукова новизна: Виконано аналіз ефективності стиснення даних за допомогою методів Хаффмана та RLE, реалізованих з урахуванням обмежених обчислювальних можливостей 32-х бітних мікроконтролерів з використанням додаткової зовнішньої пам’яті. Досліджено вплив вибору методу на час обробки зображень та кількість задіяної пам’яті.

Практична значимість: Створено програмне забезпечення, яке реалізує алгоритми стиснення даних Хаффмана та RLE. Підтверджена доцільність використання наведених методів в системах на 32-х бітних мікроконтролерах для зменшення споживання енергії при виконанні перетворень і передачі зображень, що дає змогу подовжити термін служби батареї сенсорного вузла. При цьому досліджені алгоритми для стиснення зображення можуть забезпечити якість вихідного зображення з найменшими можливими втратами даних.