国家天文台静、动态图像编码与传输的研究

摘要

当今社会，计算机和Internet技术在飞速发展，同时它也对其他各学科的发展起到了巨大的推动作用。天文学作为一门以观测为基础的学科也受到了它的很大影响。以往，天文观测者们需要在望远镜等观测设备旁边枯燥的记录收集观测数据，但由于新技术的出现极大的丰富了天文学研究的方法和手段，专业天文研究人员和天文爱好者们希望不需要守候在望远镜旁，而是通过网络就可以得到需要的信息。他们需要通过网络能够观测星图、快速获取星图文件，并且能够实时看到一些动态的视频。所以，国家天文台网站需要建立一个对静、动态图像压缩编码使之适应网络传输，并能够被用户点播和实时观看的流媒体传输平台，满足这些新的需求。 针对上述要求，本论文研究了星图文件的特点，给出了国家天文台静、动态图像编码与传输的方案，并进行了软件实现。本论文具体的研究成果如下： 首先，分析了星图图像和文件的特点，为了适应星图图像网络显示的需要，对星图文件进行了有损压缩，压缩比在10倍以上时依然有很好的视觉效果；为了适应星图图像存储传输的需要，对星图文件进行了无损压缩，提出了基于ZIP的分层压缩算法等，使压缩比由1.1～1.5倍提高到1.8～2.3倍，优于其他压缩算法，达到了较高要求； 其次，利用微软的Windows Media SDK：进行二次开发，将多幅静止的天文星图文件流化成一个视频文件，视频的码流速率、视频大小、每幅图像的显示间隔等都可以手动设置，并可以进行网络广播，还可以将生成的流实时推到流媒体视频服务器，由服务器分发进行网络视频点播。在国内天文界属于首创； 第三，利用SOCKET网络编程技术实现了星图视频流化的远程控制系统，通过一个设置参数的客户端对远程的服务器进行控制，在服务器实现星图的流化和网络分发。 最后，对工作进行了总结，并提出了下一步的改进意见。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1.引言

1.2.课题背景及任务

1.3.主要研究方法和论文安排

1.4.参考文献

第二章静态星图文件的压缩

2.1.概述

2.1.1.FITS格式天文星图介绍

2.1.2.压缩方案描述

2.2.FITS文件的有损压缩

2.2.1.JPEG格式

2.2.2.JPEG2000格式

2.3.FITS文件的无损压缩

2.3.1.统计方法

2.3.2.字典方法

2.4.实验结果及结论

2.4.1.有损压缩结果及结论

2.4.2.无损压缩结果及结论

2.4.3.FITS文件压缩试验分析及结论

2.5.参考文献

第三章星图的动态图像传输

3.1.方案描述

3.2.星图读取

3.3.星图的亮度拉伸

3.4.星图的视频流化

3.4.1.Windows Media SDK介绍

3.4.2.静态星图图像的视频流化

3.5.流化视频的发布

3.5.1.流媒体技术综述

3.5.2.流媒体播放的方式

3.5.3.流媒体服务器选择

3.5.4.Windows Media流媒体系统在本项目中的应用

3.6.软件实现

3.6.1.软件开发平台和工具

3.6.2.软件结构框架

3.6.3.软件界面设计

3.7.参考文献

第四章国家天文台网站的扩展——动态图像传输的远程控制

4.1.方案描述

4.2.网络编程

4.2.1.SOCKET套接字

4.2.2.客户机/服务器模式

4.3.远程控制协议

4.4.软件实现

4.5.参考文献

第五章总结与展望

致谢