分段图像数据的无损压缩制造技术

公开分段图像数据的无损压缩。在一些实施例中，接收信息流，其中信息流包括元组序列并且其中元组中的每个包括对应于多个输入信道中的一个的数据元素。采用信道变换器来将数据元素重新布置成对于输出流的多个输出信道，其中输出信道具有比输入信道更高的可压缩性。存储被压缩的输出流。

Lossless compression of segmented image data

Lossless compression of segmented image data is disclosed. In some embodiments, an information flow is received, wherein the information flow includes a sequence of tuples and each of the tuples includes a data element corresponding to one of a plurality of input channels. A channel converter is used to rearrange the data elements into multiple output channels for the output stream, where the output channel has higher compressibility than the input channel. Stores the compressed output stream.

【技术实现步骤摘要】
分段图像数据的无损压缩本申请是如下专利技术专利申请的分案申请：申请号：201380054188.1；申请日：2013年06月30日；专利技术名称：分段图像数据的无损压缩。对其他申请的交叉引用该申请要求于2012年8月21日提交的题为LOSSLESSCOMPRESSIONOFFRAGMENTEDINTEGERIMAGEDATA（分段整数图像数据的无损压缩）的美国临时专利申请号61/691,735的权益，其为了所有目的通过引用合并于此。
技术介绍
计算、存储和通信介质必须应对越来越大量的数字数据。数据量的增加导致对高速传输、高容量和高吞吐量存储以及数据归档的极大需求。为了适应该数据增长，高效压缩技术已变得越来越重要。附图说明本专利技术的各种实施例在下列详细描述和附图中公开。图1图示如何将二维图像分成多个一维片段的实施例。图2图示如何将图像放在盘上的实施例并且图示片段和片段界限。图3图示包括元组并且示出信道（其包括在这些元组内的某些坐标）的输入序列的实施例。图4图示信道变换的实施例。图5图示将像素值映射成（水平，值）形式的实施例。图6图示阈值选择算法的实施例。图7图示压缩过程的实施例。图8图示1阶霍夫曼码的实施例。图9图示执行2阶霍夫曼码的过程的实施例。图10图示利用压缩的归档存储系统的实施例。图11图示在硬件中实现的片段压缩算法的实施例。具体实施方式本专利技术可以采用许多方式实现，包括作为：过程；设备；系统；物质组成；计算机可读存储介质上包含的计算机程序产品；和/或处理器，例如配置成执行存储在存储器（其耦合于处理器）上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在该说明书中，这些实现或本专利技术可采取的任何其他形式可称为技术。一般，公开的过程的步骤的顺序可在本专利技术的范围内更改。除非另外规定，例如描述为配置成执行任务的处理器或存储器等部件可实现为暂时配置成在指定时间执行任务的通用部件或被制造来执行任务的特定部件。如本文使用的，术语‘处理器’指一个或多个装置、电路和/或处理核，其配置成处理例如计算机程序指令等数据。本专利技术的一个或多个实施例的详细描述在下文连同图示本专利技术的原理的附图一起提供。本专利技术连同这样的实施例描述，但本专利技术不限于任一个实施例。本专利技术的范围仅由权利要求限制并且本专利技术包含许多备选、修改和等同物。在下列描述中阐述许多具体细节以便提供本专利技术的全面理解。为了示例目的提供这些细节，并且本专利技术可根据权利要求实践而没有这些具体细节中的一些或全部。为了清楚起见，在与本专利技术有关的
中已知的技术材料未被详细描述使得不会不必要地掩盖本专利技术。在本文描述整数值序列的无损压缩的技术。在一些实施例中，整数值序列可代表任意图像或传感器数据的片段。图像数据已变成主导数据类型，并且它是在数字信息世界中由各种源产生的数据的最快增长段之一。尽管例如JPEG等有损压缩技术具有许多用例，它们无法满足若干重要应用的要求，其包括医学影像（例如CT扫描图像、MRI图像等）和高清晰度电影图像。这些应用需要压缩它们的图像并且采用无损方式存储它们，这意指可以对压缩版本解压以完整地恢复原始图像而没有任何数据损失。在数据传输和数据存储系统采用压缩方法来减少网络带宽和数据存储占用空间时，它们通常需要将数据分成片段。例如，数据传输协议通常需要将数据流分成片段以便一次传输数据包。去除重复文件系统通常需要将数据存储在相对小的单元中，例如大小固定的块或大小可变的段。因为图像可以很大，具有可以快速压缩图像的小的片段并且实现高压缩比和更简单的硬件压缩实现的无损压缩方法，这是非常可取的。此外，片段可以使用多个计算元件（或核）或多个软件元件（或线程）或这两者来独立压缩和解压。图1图示如何将二维图像分成多个一维片段fi的实施例。每个片段可包括一个或多个行的一部分。图2图示如何将图像放在盘上的实施例并且图示片段和片段界限。本文公开的无损压缩技术可用于采用无损方式高效压缩每个片段并且还可用于扩展压缩片段而不参考其他片段或元数据。压缩算法综览在各种实施例中，到压缩算法的输入是k个元组的整数值序列，其源于图像或传感器数据片段。包括每个元组的第i个坐标的该值序列称为信道；可存在k个这样的信道。例如，在图像数据的情况下，每个元组可与单个像素关联。每个信道在这里是颜色分量（例如，红、绿和蓝），其中一个元组的坐标代表像素处的颜色信息。在各种实施例中，本文描述的压缩算法可用于通过利用信道内和跨信道的连续性性质而无损地对输入编码。在一些实施例中，利用连续性性质通过至少执行变换来消除信道内和跨信道的冗余并且基于数据的统计信息对所得的序列无损地编码而执行。在一些实施例中，使用可以适应于数据性质但同时需要非常少的空间来代表它所依赖的数据的性质的灵活编码方案。图3图示包括元组并且示出信道的输入序列的实施例，所述信道包括元组内的某些坐标。例如，对于序列的第一元组，A1、B1和C1中的每个对应于信道并且每个表示为整数值。例如，信道1的整数值（A1、A2、…An）可与红色分量关联，信道2的整数值（B1、B2、…Bn）可与绿色分量关联，并且信道3的整数值（C1、C2、…Cn）可与蓝色分量关联。数据变换在一些实施例中，在执行压缩之前执行若干变换作为预处理。一般，这些变换的目的是利用数值的冗余和连续性性质并且将它们转换成较小的值，其可以被更高效压缩。在各种实施例中，变换是可逆的，使得值的原始序列可从变换序列获得。逐点信道变换在一些实施例中，在逐点信道变换中，跨信道的冗余通过对单个像素的信道值应用可逆变换而消除，其中独立地对每个像素应用该变换。为了便于压缩，可选地，制成新的信道集的信道可凭借可逆变换而变换，使得该新的信道集比原始集可压缩得更好。可使用的变换的示例包括（可逆）线性变换以及位重组操作。作为后者的示例，几个信道的MSB（最高有效字节）可以分组在一起来产生新的信道以实现更高效编码。图4图示信道变换的实施例。如在给出示例中示出的，每个整数包括两个字节，其中一个字节是最高有效字节而另一个是最低有效字节。每个原始信道可包括与相同颜色分量关联的整数。如在示例中示出的，顶部原始信道包括与红色关联的两个字节整数，中间原始信道包括与绿色关联的两个字节整数，并且底部原始信道包括与蓝色关联的两个字节整数。原始信道可被变换使得顶部变换信道包括来自原始红色信道和原始绿色信道的一系列最高有效字节，中间变换信道包括来自原始红色信道和原始绿色信道的一系列最低有效字节，而底部变换信道仍然与原始蓝色信道相同（具有它的交替最高有效字节和最低有效字节）。在一些实施例中，潜在信道变换通过估计它们所产生的新的信道的可压缩性来评估。为了评估潜在信道变换，选择合适的函数e(x)，其估计对数值x编码所需要的位的数量。例如，可用作对x编码所需要的位的数量的估计。空间数据变换在一些实施例中，在空间数据变换中，消除冗余并且信道内的连续性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n处理器，所述处理器配置成：/n接收包括第一信道的数据的输入序列；/n至少部分地基于所述第一信道的数据的至少一个变换来生成第二信道，其中至少部分地基于所述第一信道的经变换的数据的估计的可压缩性从多个变换之中选择所述至少一个变换；/n通过利用可变长度码对所述第二信道进行编码来生成经压缩的输出；以及/n存储器，所述存储器存储所述经压缩的输出。/n

【技术特征摘要】
20120821 US 61/6917351.一种系统，包括：
处理器，所述处理器配置成：
接收包括第一信道的数据的输入序列；
至少部分地基于所述第一信道的数据的至少一个变换来生成第二信道，其中至少部分地基于所述第一信道的经变换的数据的估计的可压缩性从多个变换之中选择所述至少一个变换；
通过利用可变长度码对所述第二信道进行编码来生成经压缩的输出；以及
存储器，所述存储器存储所述经压缩的输出。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变长度码适于所述第二信道的所述数据元素的统计。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述经压缩的输出基于根据所述第二信道的数据元素的一个或多个阈值的选择，并且至少部分地基于对应于所述第二信道的所述数据元素的值的分布和对应于所述第二信道的所述数据元素的值的频率来选择所述一个或多个阈值。


4.根据权利要求1所述的系统，其中至少部分地基于使用至少对应于所述第二信道的值的序列、深度以及频率阈值来选择所述一个或多个阈值。


5.根据权利要求1所述的系统，其中生成所述第二信道包括执行包括差分变换的多个变换。


6.根据权利要求1所述的系统，其中对所述第一信道的所述数据的所述至少一个变换减少或消除所述第一信道的所述数据的冗余。


7.根据权利要求1所述的系统，其中对所述第一信道的所述数据的所述至少一个变换使用所述第一信道的数据的连续性。


8.根据权利要求1所述的系统，其中对所述第一信道的所述数据的所述至少一个变换利用所述第一信道内的连续性属性，并且所述第二信道比所述第一信道更可压缩。


9.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入序列与图像的片段相关联。


10.根据权利要求9所述的系统，其中所述片段被独立地压缩和解压缩，而不参考所述图像的其它片段。


11.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一信道的数据的所述至少一个变换是不同的变换，并且所述第一信道的所述数据的所述至少一个变换被独立地应用于每个像素。


12.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个变换的第一变换对应于差分变换，并且所述第二信道和所述第一信道的第一数据元素是相同的，并且所述第二信道的其余数据元素包括在所述第一信道的连续数据元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：M查里卡，D拉马克里什南，
申请(专利权)人：EMC公司，
类型：发明
国别省市：美国;US