Fractal application in data compression

Petr Dušák

Master's thesis

Uplatnění fraktálů v kompresi dat

Abstract:

Posláním Technology Transfer Programme Office je zvýšení prospěšnosti Evropské kosmické agentury pro obyvatelstvo, a to přenášením technologií vyvinutých pro vesmírný program. Method and Apparatus for compressing time series, volně přeloženo "Nástroj pro komprimaci časových řad", je patentovaný kompresní algoritmus, jehož primárním cílem je komprimovat časové řady, které poskytují informace o stavu satelitů a kosmických sond. Je navržen tak, aby jeho výpočetní náročnost byla co nejnižší, protože výpočetní čas je na satelitech a sondách vzácnou komoditou. Patentovaný algoritmus je inspirován fraktály - metodami pro generování terénu. Konktrétně se jedná o metodu přesouvání středního bodu. Tato práce poskytuje základní přehled fraktálů, jejich aplikací a zabývá se modifikací patentovaného algoritmu. Cílem modifikace je dosažení vyšší komprese za cenu vyšší náročnosti na provedení komprese. Modifikovaný algoritmus je schopen dosahovat až o 25 % vyšší kompresi. Toto číslo je horní, empiricky naměřenou hodnotou. V rozsáhlém testu na telemetrických datech ze sondy Rosetta dosahoval modifikovaný algoritmus zlepšení přibližně 5 %.

Abstract:

The mission of the Technology Transfer Programme Office is to increase impact on a society by transferring technologies developed by the European Space Agency. Method and Apparatus for compressing time series is a patented compression algorithm designed to be efficient as its purpose is to run on deep space probes or satellites. The algorithm is inspired by a method for fractal terrain generation, namely the midpoint displacement algorithm. This work introduces fractals, their application and modifying the patented algorithm, in order to achieve greater compression. The modification lies in modifying the displacement mechanism. The modified algorithm is capable of reducing data up to 25 %, compared to the patented algorithm. The modification made the algorithm less efficient. In large-scale test, performed on Rosetta spacecraft telemetry, the modified algorithm achieved around 5 % higher compression.

Keywords

Komprese dat, časové řady, fraktály

Keywords

Time series, Fractals, Data compression

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 7. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 3. 2. 2016
• Supervisor: Jiří Ivánek
• Reader: Radomír Palovský

Vysoká škola ekonomická v Praze

Master programme / field:
Aplikovaná informatika / Znalostní technologie