專利名稱：用于編碼數(shù)據(jù)的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般性地，本發(fā)明涉及編碼數(shù)據(jù)，且具體地涉及用于編碼與壓縮數(shù)據(jù)的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
壓縮指用最少數(shù)量的位表示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮大致地有兩類，即有損與無損壓縮。數(shù)據(jù)的有損壓縮指在解壓縮時可以完全恢復(fù)數(shù)據(jù)而不丟失任何數(shù)據(jù)的壓縮。一般在許多應(yīng)用中希望是無損壓縮，尤其在醫(yī)療圖像中。
一般地，醫(yī)療圖像具有很高的動態(tài)范圍與很大的空間尺寸。當(dāng)待編碼數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍相對較大時，如醫(yī)療圖像的情況，編碼系統(tǒng)的設(shè)計就會較復(fù)雜。在這種情況下，希望設(shè)計具有低運算費用、高壓縮比率的編碼與壓縮技術(shù)。
所以，希望提供一種編碼技術(shù)，該技術(shù)能用來編碼大量數(shù)據(jù)，同時保持低復(fù)雜度與高壓縮率。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，描述了一種用于編碼未壓縮數(shù)據(jù)的通用位置編碼方法。該方法包括生成用于編碼數(shù)據(jù)的所需倉結(jié)構(gòu)(binstructure)。使用兩種方法來生成該所需倉結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，自頂向下的方法包括基于數(shù)據(jù)的位深度初始化數(shù)據(jù)樹；基于預(yù)定的分割條件，分割倉以形成兩個分離的倉；重復(fù)分割步驟直至達(dá)到終止條件。在另一實施例中，自底向上的方法包括形成數(shù)據(jù)樹；基于合并條件，合并兩個現(xiàn)存?zhèn)}以形成新倉；重復(fù)合并步驟直至達(dá)到終止條件。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)包括通用位置編碼系統(tǒng)，該通用位置編碼系統(tǒng)以自頂向下或自底向上的方法使用數(shù)據(jù)樹結(jié)構(gòu)。該通用編碼系統(tǒng)為熵編碼器的預(yù)處理器。該熵編碼器接收未壓縮數(shù)據(jù)與所需倉結(jié)構(gòu)，并使用所需倉結(jié)構(gòu)編碼未壓縮數(shù)據(jù)，以生成壓縮數(shù)據(jù)。


在參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時，將能更好地理解本發(fā)明的這些以及其他特征、方面與優(yōu)點，在所有附圖中，相似的標(biāo)號代表相似部件。其中圖1為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例實現(xiàn)的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)的方框圖。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的一個實施例產(chǎn)生所需倉結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
圖3、圖4與圖5圖解實現(xiàn)圖2流程圖的例子。
圖6為依據(jù)本發(fā)明的一個實施例產(chǎn)生所需倉結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
圖7、圖8、圖9與圖10圖解實現(xiàn)圖6流程圖的例子。
圖11為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例所使用的通用計算機系統(tǒng)略圖。
圖12為使用本發(fā)明優(yōu)選實現(xiàn)的示例性成像系統(tǒng)略圖。
具體實施例方式
圖1是依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例實現(xiàn)的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)10的方框圖。顯示了數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)10，包括數(shù)學(xué)運算部件12，通用位置編碼系統(tǒng)18，熵編碼器24，熵解碼器22與數(shù)學(xué)運算部件20。每個部件將在下面詳細(xì)描述。
通用位置編碼系統(tǒng)18從變換部件12接收未壓縮數(shù)據(jù)，并且使用初始倉結(jié)構(gòu)(bin structure)處理該未壓縮數(shù)據(jù)以生成所需的倉結(jié)構(gòu)。在示出的實施例中，通用位置編碼系統(tǒng)包括初始化部件14與處理部件16。
熵編碼器24耦合至通用位置編碼系統(tǒng)并接收未壓縮數(shù)據(jù)與所需的倉結(jié)構(gòu)。熵編碼器使用所需的倉結(jié)構(gòu)編碼未壓縮數(shù)據(jù)以生成相應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)。熵編碼器還生成數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件包括壓縮數(shù)據(jù)與表示所需倉結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。
熵解碼器22耦合至熵編碼器并接收由熵編碼器生成的數(shù)據(jù)文件。應(yīng)該注意到來自熵編碼器的數(shù)據(jù)，以及更一般地，在此處描述的各個功能組件之間交換的數(shù)據(jù)，可以任何合適的方式安排，如以常規(guī)“文件”形式或此處列舉的任何能夠被讀取并處理的形式。熵解碼器使用表示所需倉結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)解碼壓縮數(shù)據(jù)以生成相應(yīng)的解壓縮數(shù)據(jù)。
如圖所示，數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)10包括數(shù)學(xué)運算12與反向數(shù)學(xué)運算20。數(shù)學(xué)運算12耦合至熵編碼器部件24，并在未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算。通過在未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)運算，通用位置編碼系統(tǒng)根據(jù)特定規(guī)則反復(fù)地更新初始倉結(jié)構(gòu)，并且生成能夠用來編碼未壓縮數(shù)據(jù)的所需倉結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，該數(shù)學(xué)運算部件實現(xiàn)了未壓縮數(shù)據(jù)上的可選的小波變換。
反向數(shù)據(jù)運算部件20耦合至熵解碼器22，并且接收由熵解碼器生成的解壓縮數(shù)據(jù)。反向數(shù)學(xué)運算部件在解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算。在實施例中，實現(xiàn)了解壓縮數(shù)據(jù)上的反向小波變換。
在實施例中，未壓縮數(shù)據(jù)相當(dāng)于解壓縮數(shù)據(jù)。如此，該數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)無損地恢復(fù)未壓縮數(shù)據(jù)，即為無損恢復(fù)。在示例性實施例中，未壓縮數(shù)據(jù)表示包括三維圖像，視頻圖像等等圖像。
繼續(xù)參照通用位置編碼系統(tǒng)，處理未壓縮數(shù)據(jù)以生成所需倉結(jié)構(gòu)。生成所需倉結(jié)構(gòu)的方法將在下面參考圖2與圖3進(jìn)行描述。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的生成所需倉結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。具體地，圖2圖示了依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的通用位置編碼的自頂向下的方法。該處理從步驟30開始，并且控制立即轉(zhuǎn)到步驟32。下面將詳細(xì)描述各個步驟。
在步驟32，初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)(top tree bin structure)。該頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括幾個頂部樹倉。每個頂部樹倉包括幾個頂部樹碼元。在實施例中，頂部樹碼元表示未壓縮數(shù)據(jù)。在圖示的實施例中，初始化部件14初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)，在實施例中，該頂部樹倉包括以下字段。
range_start(范圍_開始)表示此倉中的第一個碼元，range_end(范圍_結(jié)束)表示此倉中的最后一個碼元，range(范圍)表示碼元總數(shù)(只有幅度)。raw(原始)表示在該倉中惟一表示各碼元所需的位。count(計數(shù))表示倉中所有碼元的總發(fā)生次數(shù)，而loss(損失)表示在倉中表示所有碼元所需的總位數(shù)。在數(shù)學(xué)上，Range＝(range_end-range_start+1)Raw＝log2(range)，對帶符號碼元(例如表示+2或-2的碼元)Raw＝log2(2*range)，并且Loss＝count*raw一般地，倉中的碼元為整數(shù)值，所以倉表示相鄰的碼元。
下面描述設(shè)計所需倉結(jié)構(gòu)時使用的其他參數(shù)。
如果Pi為第i倉并且Pim為Pi的第m個子倉，則Pi的倉信息(bin-information)Pi.bi為
Pi.bi=Pi.count(-log2(Pi.countΣiPi.ocunt))]]>類似地，第i倉的位預(yù)算(bin budget)Pi.bb為Pi.bi＝Pi.bi+Pi.loss且總的位預(yù)算為ΣiPi.bi+Pi.loss]]>在步驟34，根據(jù)分割條件，將任何一個頂部樹倉分割為至少兩個分割頂部樹倉。在圖示出的實施例中，處理部件16執(zhí)行步驟34。分割條件可以基于各種因素。
在一個實施例中，分割條件對應(yīng)于分割頂部樹倉結(jié)構(gòu)的與最少倉信息對應(yīng)的頂部樹倉。最少倉信息對應(yīng)的頂部樹倉表示為 此處， 的意思是“i”為當(dāng)前考慮的數(shù)量的自變量(指標(biāo))，其中該數(shù)量在此自變量(指標(biāo))處取最小值。在這種情況下，“i”為與頂部樹倉結(jié)構(gòu)S中所有其他倉相比具有最少倉信息的倉所對應(yīng)的倉標(biāo)號。
可替換地，分割條件可由以下步驟確定首先將所述多個頂部樹倉的每一個準(zhǔn)分割(pseudo-splitting)為幾個子頂部樹倉，將每個子頂部樹倉的倉信息相加，并隨后分割頂部樹倉，該被分割倉包含與最小倉信息增加相應(yīng)的幾個子頂部樹倉。在圖示的實施例中，頂部樹倉被分割為兩個子頂部樹倉。在準(zhǔn)分割之后，與最小倉信息增加相應(yīng)的倉由以下等式計算argmini[Pi.bi-ΣjPij.bi]]]>在另一實施例中，分割條件相應(yīng)于分割與最大loss減少對應(yīng)的頂部樹倉之一。與最大loss減少對應(yīng)的頂部樹倉為 可替換地，分割條件可由以下步驟確定首先將所述多個頂部樹倉的每一個準(zhǔn)分割為幾個子頂部樹倉，將每個子頂部樹倉的loss相加，并隨后分割頂部樹倉，該被分割倉包含與最大loss減少相應(yīng)的幾個子頂部樹倉。與最大loss減少相應(yīng)的倉為argmaxi[Pi.loss-ΣjPij.loss]]]>在可替換實施例中，分割條件相應(yīng)于分割與最大位預(yù)算對應(yīng)的頂部樹倉之一。與最大位預(yù)算對應(yīng)的頂部樹倉為
argmaxi[Pi.loss+Pi.bi]]]>可替換地，分割條件可由以下步驟確定首先將每一個頂部樹倉準(zhǔn)分割為幾個子頂部樹倉，并隨后分割頂部樹倉，該被分割倉包含與位預(yù)算減少最大相應(yīng)的幾個子頂部樹倉。與位預(yù)算最大相應(yīng)的倉為argmaxi[Pi.loss+Pi.bi-ΣjPij.loss+Pij.bi]]]>在選擇每個分割標(biāo)準(zhǔn)時都存在各種權(quán)衡。分割標(biāo)準(zhǔn)可以分為直接在倉上進(jìn)行運算和/或在準(zhǔn)分割之后在倉上進(jìn)行運算。例如，第一類直接在倉上進(jìn)行運算的標(biāo)準(zhǔn)不需要太多運算，并且可以通過對包含有關(guān)每個倉的信息的表進(jìn)行排序完成。在后一個標(biāo)準(zhǔn)中，需要額外的運算但可得到較好的結(jié)果。另外，分割標(biāo)準(zhǔn)可以基于倉信息、損失與位預(yù)算進(jìn)行分類。對基于倉信息的標(biāo)準(zhǔn)，考慮倉的熵。熵編碼器驅(qū)動該標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)損失不重要時，該標(biāo)準(zhǔn)較好，并且通常用在有損壓縮環(huán)境中。然而，計算倉信息要求相對較復(fù)雜的運算，如計算對數(shù)?；趽p失的標(biāo)準(zhǔn)較簡單，因為其能夠通過簡單的乘法與更新倉結(jié)構(gòu)中適當(dāng)字段來實現(xiàn)。在另一方面，基于位預(yù)算的標(biāo)準(zhǔn)計算度較復(fù)雜。
最后，根據(jù)算法的計算復(fù)雜度、所需壓縮率與熵編碼器，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)。
在圖示的例子中，對有符號與無符號數(shù)據(jù)，第一頂部樹倉總包含頂部樹碼元 具有等于0的raw的頂部樹倉不能被分割，并且分割頂部樹倉將產(chǎn)生兩個新的分割頂部樹倉，這兩個新倉之中具有相同數(shù)目的碼元(這是由于所選的初始頂部樹倉結(jié)構(gòu))，并且頂部樹倉中的碼元數(shù)目為2的冪。
持續(xù)分割頂部樹倉，直至到達(dá)終止條件，如步驟36所示。終止條件可以通過如下方法確定。
在實施例中，根據(jù)所述多個頂部樹倉確定終止條件。終止條件也可以根據(jù)失真量確定，其中失真為多個頂部樹碼元的因素。終止條件還可以根據(jù)壓縮率確定?？商鎿Q地，終止條件可根據(jù)頂部樹倉與壓縮率確定。
在步驟38，使用初始頂部樹倉并如上所述分割頂部樹倉，生成所需的倉結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實施例中，所需倉結(jié)構(gòu)包括未分割的頂部樹倉與沒有進(jìn)一步分割的分割頂部樹倉。
下面描述一個例子，說明實現(xiàn)圖2步驟的方法。一四位數(shù)據(jù)(即位深度等于4)表示為以下序列‘2234 700102237’。如圖3所示，該四位數(shù)據(jù)在四個倉54，56，58，68中表示。倉54包含頂部樹碼元0，倉56包含頂部樹碼元1，倉58包含頂部樹碼元2-3，倉60包含頂部樹碼元4-7。每個倉中的字段如下所述。
對倉54，range_start等于0，range_end等于0，range等于1，raw等于0，count等于3，loss等于0。類似地，對倉56，range_start等于1，range_end等于1，range等于1，raw等于0，count等于1，loss等于0。對倉58，range_start等于2，range_end等于3，range等于2，raw等于2，count等于6，loss等于6。對倉60，range_start等于4，range_end等于7，range等于4，raw等于2，count等于3，loss等于6。可以看到在本例中，倉的總數(shù)等于位深度加1。
圖3表示初始頂部樹結(jié)構(gòu)50。該頂部樹結(jié)構(gòu)包括四個頂部樹倉54、56、58與60，都起始于節(jié)點52。由此，頂部樹倉58分割為分割頂部樹倉62與64，二者會合在節(jié)點66，如圖4所示。根據(jù)分割條件，分割頂部樹倉被進(jìn)一步分割為分割頂部樹倉68與70，如圖5所示。由此生成的所需倉結(jié)構(gòu)包括頂部樹倉54、56、60與分割頂部樹倉64、68與70。
在可替換實施例中，實施自底向上的通用位置編碼方法。下面參照圖6至10描述該可替換方法。
圖6的流程圖描繪了使用自底向上方法生成所需倉結(jié)構(gòu)的方法。該過程從步驟80開始，并且控制立即轉(zhuǎn)到步驟82。下面將詳細(xì)描述各個步驟。
在步驟82，初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)(bottom tree bin structure)。該底部樹倉結(jié)構(gòu)包括幾個底部樹倉。每個底部樹倉包括幾個底部樹碼元。在實施例中，底部樹碼元表示未壓縮數(shù)據(jù)。在圖示的實施例中，初始化部件14初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)。在實施例中，底部樹倉包括與描述頂部樹倉時相同的字段。
在步驟84，根據(jù)合并條件，將任何兩個底部樹倉合并為至少一個合并底部樹倉。在圖示出的實施例中，處理部件16執(zhí)行步驟84。合并條件可以基于各種因素。下面就描述各種合并條件。請注意Pii+n為通過合并從“i”開始的“n”個連續(xù)倉而形成的倉。一般性地，”n”選為2。
在實施例中，合并條件對應(yīng)于合并與最大倉信息減少對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最大倉信息減少對應(yīng)的底部樹倉表示為argmaxi:i+n[Pi:i+n.bi-Σj=ii+nPj.bi]]]>在另一實施例中，合并條件相應(yīng)于合并與最小loss增加對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最小loss增加對應(yīng)的底部樹倉為argmini:i+n[Pi:i+n.loss-Σj=ii+nPi.loss]]]>在另一實施例中，合并條件相應(yīng)于合并與最小位預(yù)算增加對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最小位預(yù)算增加對應(yīng)的底部樹倉為argmini:i+n[Pi:i+n.loss+Pi:i+n.bi-Σj=ii+nPi.loss+Pi.bi]]]>在可替換實施例中，合并條件對應(yīng)于與最小倉信息對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最小倉信息對應(yīng)的底部樹倉表示為argmini:i+n[Pi:i+n.bi]]]>在另一實施例中，合并條件相應(yīng)于合并與最小loss對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最小loss對應(yīng)的底部樹倉為argmini:i+n[Pi:i+n.loss]]]>在另一實施例中，合并條件相應(yīng)于合并與最小位預(yù)算對應(yīng)的兩個底部樹倉。與最小位預(yù)算對應(yīng)的底部樹倉為argmini:i+n[Pi:i+n.loss+Pi:i+n.bi]]]>持續(xù)合并底部樹倉過程，直至到達(dá)終止條件，如步驟86所示。終止條件可以通過如下方法確定。
在實施例中，根據(jù)多個底部樹倉確定終止條件。在另一實施例中，終止條件根據(jù)失真量確定，其中失真為所述多個底部樹碼元的因素。在另一實施例中，終止條件根據(jù)底部樹倉的數(shù)目與壓縮率確定。
在步驟88，使用底部樹倉與合并底部樹倉，生成所需的倉結(jié)構(gòu)。在實施例中，所需倉結(jié)構(gòu)包括未合并的底部樹倉與沒有進(jìn)一步合并的合并底部樹倉。
下面描述一個例子，說明實現(xiàn)圖6步驟的方法。本例中未壓縮數(shù)據(jù)為一四位數(shù)據(jù)。如圖7所示，該四位數(shù)據(jù)在16個底部樹倉110至124中表示。倉110包含底部樹碼元3，倉111包含頂部樹碼元0，倉112包含頂部樹碼元-1，倉113包含頂部樹碼元1，等等。每個倉中的字段如下所述。
圖7表示初始底部樹結(jié)構(gòu)92。該底部樹結(jié)構(gòu)包括15個底部樹倉110至124。由此，底部樹倉123與124合并為合并底部樹倉125，如圖8所示。根據(jù)合并條件，底部樹倉121與122被合并為合并底部樹倉126，如圖9所示。合并底部樹倉125與126被進(jìn)一步合并為合并底部樹倉127，如圖10所示。由此生成所需倉結(jié)構(gòu)，并且該倉結(jié)構(gòu)包括底部樹倉110至120與127。在以上實施例中，描述了所需倉結(jié)構(gòu)的生成，或者使用了頂部樹結(jié)構(gòu)或者使用了底部樹結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解所需倉結(jié)構(gòu)可以通過使用頂部樹倉結(jié)構(gòu)方法與底部樹倉結(jié)構(gòu)方法的結(jié)合方法生成。
上述生成所需倉結(jié)構(gòu)的方法可以通過使用計算機系統(tǒng)來實現(xiàn)。下面將詳細(xì)描述通過使用計算機系統(tǒng)來生成所需倉結(jié)構(gòu)的方法。
圖11顯示了通用計算機系統(tǒng)130的示意圖，該系統(tǒng)能夠用來如上述方法一樣生成用于編碼數(shù)據(jù)的所需倉結(jié)構(gòu)。一般性地，計算機系統(tǒng)130包括至少一個處理器132、存儲器134、輸入/輸出設(shè)備136、及連接處理器、存儲器與輸入/輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)通路(如總線)146。處理器132從存儲器134接受指令與數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行各種運算，如通用位置編碼。處理器132包括算術(shù)邏輯單元(ALU)，用來執(zhí)行算術(shù)與邏輯運算；以及控制單元，用來從存儲器134提取指令、解碼并執(zhí)行這些指令，同時在必要時調(diào)用ALU。存儲器134一般包括隨機讀寫存儲器(RAM)與只讀存儲器(ROM)；然而，可能有其他類型的存儲器，如可編程只讀存儲器(PROM)，可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)與電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。還有，存儲器134最好包含操作系統(tǒng)，其在處理器132上運行。該操作系統(tǒng)執(zhí)行基本任務(wù)，包括識別輸入，將輸出送到輸出設(shè)備，記錄文件與目錄，以及控制各種外圍設(shè)備。
輸入/輸出設(shè)備可能包括鍵盤138與鼠標(biāo)137，它們允許用戶將數(shù)據(jù)與指令輸入到計算機系統(tǒng)130內(nèi)。同樣，顯示140可能用來允許用戶觀察計算機完成任務(wù)的情況。其他輸出設(shè)備可能包括打印機、繪圖儀、合成器與喇叭。通信設(shè)備142可以是諸如電話或電纜調(diào)制解調(diào)器、或者網(wǎng)絡(luò)卡(如以太網(wǎng)適配器、局域網(wǎng)(LAN)適配器、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(ISDN)適配器或數(shù)字用戶線(DSL)適配器)，這些設(shè)備能使計算機系統(tǒng)130讀取如局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)(WAN)上的其他計算機與資源。
海量存儲設(shè)備144可能被用來允許計算機系統(tǒng)130永久保有大量的數(shù)據(jù)。海量存儲設(shè)備可能包括所有類型的磁盤驅(qū)動器，如軟盤、硬盤與光盤，以及磁帶驅(qū)動器，該磁帶驅(qū)動器能夠讀寫磁帶上的數(shù)據(jù)，該磁帶包括數(shù)字音頻帶(DAT)、數(shù)字線形帶(DLT)或其他磁編碼介質(zhì)。上述計算機系統(tǒng)130可以采用如下形式手持?jǐn)?shù)字計算機、個人數(shù)據(jù)助理計算機、筆記本計算機、個人計算機、工作站、微機、大型機或超級計算機。
如上所述，該編碼數(shù)據(jù)方法可以應(yīng)用于醫(yī)療圖像。圖12提供了示例性成像系統(tǒng)的一般性概圖，在該系統(tǒng)中可能應(yīng)用依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的通用位置編碼。成像系統(tǒng)150一般包括成像儀152，用來檢測圖像數(shù)據(jù)或信號，并將信號轉(zhuǎn)換為有用的數(shù)據(jù)。如下較詳細(xì)的描述，成像儀152可能依據(jù)生成圖像數(shù)據(jù)的各種物理原理運行。然而，表示患者體內(nèi)感興趣區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)一般由成像儀或者以常規(guī)支持手段，如照片，或者以數(shù)字介質(zhì)生成。
成像儀在系統(tǒng)控制電路154的控制下運行。系統(tǒng)控制電路可能包括許多電路，如放射源控制電路、定時電路、用于結(jié)合患者或操作臺的運動協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)獲取的電路、用于控制放射或其他源以及探頭的位置的電路，等等。
在獲得圖像數(shù)據(jù)或信號之后，成像儀152可能處理信號，如用于轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并將圖像數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)獲取電路156。在模擬介質(zhì)的情況下，如照片，數(shù)據(jù)獲取電路一般可能包括對膠片的支持，以及用來顯影膠片并生成硬拷貝的設(shè)備。對數(shù)字系統(tǒng)，數(shù)據(jù)獲取電路156可能執(zhí)行許多初始的處理功能，如對數(shù)字動態(tài)范圍的調(diào)整、平滑或銳化數(shù)據(jù)，以及在需要時編輯數(shù)據(jù)流與文件。
然后，數(shù)據(jù)被傳送到數(shù)據(jù)處理電路158，在那里進(jìn)行其他處理與分析。對傳統(tǒng)介質(zhì)，如照片，數(shù)據(jù)處理電路可能將文本信息加到照片上，以及附加某些記錄或患者辨別信息。對各種現(xiàn)有數(shù)字成像系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的深入分析，數(shù)據(jù)排列，銳化、平滑、特征識別等等。
最終，圖像數(shù)據(jù)被傳送給某類操作員界面160，用于觀看與分析。雖然在觀看前可以在圖像數(shù)據(jù)上進(jìn)行操作，但操作員界面160在某些時候可用來觀看基于收集到的圖像數(shù)據(jù)所重現(xiàn)的圖像。應(yīng)該注意到在照片的情況下，圖像一般是掛在光板上或類似顯示手段上，以允許放射師與主治醫(yī)師更便宜地觀看并標(biāo)注圖像序列。圖像可能存儲在短期或長期存儲設(shè)備上，對當(dāng)前的目的而言，圖像一般被認(rèn)為包括在界面160之內(nèi)，如圖片存檔通信系統(tǒng)。圖像數(shù)據(jù)也可以被傳送到遠(yuǎn)方，如通過網(wǎng)絡(luò)。
應(yīng)該注意到，從一般的觀點看，操作員界面160提供該成像系統(tǒng)的控制，一般通過與系統(tǒng)控制電路154的接口。另外，還應(yīng)該注意到，可能提供多于一個的操作員界面160。因此，成像掃描儀或工作站可能包括界面，該界面允許調(diào)節(jié)在圖像數(shù)據(jù)獲取過程中所涉及的參數(shù)，但是可能提供不同的操作員界面用于操作、改善、并觀看結(jié)果重現(xiàn)圖像。
前面描述的本發(fā)明的實施例有許多優(yōu)點，包括在壓縮率與設(shè)計算法復(fù)雜度之間達(dá)到平衡。換而言之，較好地提供了不是太復(fù)雜的算法，用于編碼大量的數(shù)據(jù)，同時保持了好的壓縮比率。
盡管此處只圖解并描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會想到許多修改與改動。因此，應(yīng)該理解所附權(quán)利要求是用來覆蓋所有這些落入本發(fā)明實際精神內(nèi)的修改與改動。
權(quán)利要求
1.一種用于編碼數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括基于所述數(shù)據(jù)的位深度，初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)，所述頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個頂部樹倉，每個所述頂部樹倉包括多個頂部樹碼元；基于分割條件，將任何一個所述頂部樹倉分割為兩個分割頂部樹倉；重復(fù)所述分割步驟，直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個頂部樹倉和所述多個分割頂部樹倉生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中不分割具有等于0的原始的頂部樹倉。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個頂部樹碼元的每一個都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，所述分割步驟包括將所述多個子頂部樹倉的每一個的倉信息相加，分割包括相應(yīng)于最小倉信息增加的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之一。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于最大損失確定所述分割條件。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，所述分割步驟包括將所述多個子頂部樹倉的每一個的損失相加，分割包括相應(yīng)于最大損失減少的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之一。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于最大位預(yù)算確定所述分割條件。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分割步驟包括將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，分割包括相應(yīng)于最小位預(yù)算增加的所述多個子頂部樹倉之一的所述頂部樹倉之一。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
10.一種用于編碼未壓縮數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)具有預(yù)定的位深度，所述方法的步驟包括初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)，所述底部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個底部樹倉，每個所述底部樹倉都包括多個底部樹碼元；基于合并條件，合并所述多個底部樹倉中的至少兩個，以生成多個合并底部樹倉；重復(fù)所述合并步驟直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個底部樹倉和所述多個合并底部樹倉，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中基于合并相應(yīng)于最小損失的所述多個倉中的兩個，確定所述合并條件。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中基于合并相應(yīng)于最小位預(yù)算的所述多個倉中的兩個，確定所述合并條件。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中每個所述多個底部樹碼元都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在所述未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算；以及在所述解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且所述反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述未壓縮數(shù)據(jù)表示圖像。
17.一種數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)(10)，包括用于生成所需倉結(jié)構(gòu)的通用位置編碼部件(18)，所述通用位置編碼部件包括初始化部件(14)，所述初始化部件被配置用于初始化樹倉結(jié)構(gòu)；以及處理部件(16)，耦合至所述初始化部件，所述處理部件被配置用于處理所述樹倉結(jié)構(gòu)和所述未壓縮數(shù)據(jù)，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中所述初始化部件初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)(50)，所述頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個頂部樹倉，每個所述頂部樹倉都包括多個頂部樹碼元；所述處理部件基于分割條件，分割所述多個頂部樹倉的任何一個以生成多個分割頂部樹倉；以及所述處理部件進(jìn)一步分割所述多個頂部樹倉直至達(dá)到終止條件；以及所述處理部件使用所述多個頂部樹倉和所述多個分割頂部樹倉，生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求18所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，將所述多個子頂部樹倉的每一個的倉信息相加，分割包括相應(yīng)于最小倉信息增加的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之一。
20.如權(quán)利要求18所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，將所述多個子頂部樹倉的每一個的損失相加，分割包括相應(yīng)于最大損失減少的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之一。
21.如權(quán)利要求18所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，分割包括相應(yīng)于最小位預(yù)算增加的所述多個子頂部樹倉之一的所述頂部樹倉之一。
22.如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中所述初始化部件初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)(92)，所述底部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個底部樹倉；其中每個所述底部樹倉都包括多個底部樹碼元；所述處理部件基于合并條件，合并所述多個底部樹倉中的至少兩個，以生成多個合并底部樹倉；以及所述處理部件進(jìn)一步合并所述多個底部樹倉，直至達(dá)到終止條件；以及所述處理部件使用所述多個底部樹倉和所述多個合并底部樹倉，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求22所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于合并相應(yīng)于最大倉信息減少的所述多個底部樹倉中的至少兩個，確定合并條件。
24.如權(quán)利要求22所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于合并相應(yīng)于最小損失增加的所述多個底部樹倉中的至少兩個，確定合并條件。
25.如權(quán)利要求22所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中基于合并相應(yīng)于最小位預(yù)算增加的所述多個底部樹倉中的至少兩個，確定合并條件。
26.如權(quán)利要求18所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中所述多個頂部樹碼元的每一個都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
27.如權(quán)利要求22所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中每個所述多個底部樹碼元都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
28.如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，進(jìn)一步包括數(shù)學(xué)運算部件(12)，耦合至熵編碼器部件，所述數(shù)學(xué)運算部件被配置用于在所述未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算；以及反向數(shù)學(xué)運算部件(20)，耦合至熵解碼器部件，所述反向數(shù)學(xué)運算部件被配置用于在所述解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算。
29.如權(quán)利要求28所述的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，其中所述數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且所述反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
30.一種存儲計算機指令的計算機可讀介質(zhì)，所述計算機指令用于指示計算機系統(tǒng)編碼未壓縮數(shù)據(jù)，該計算機指令包括初始化樹倉結(jié)構(gòu)；以及處理所述樹倉結(jié)構(gòu)和所述未壓縮數(shù)據(jù)，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
31.如權(quán)利要求30所述的計算機可讀介質(zhì)，其中初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)，所述頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個頂部樹倉；其中每個所述頂部樹倉都包括多個頂部樹碼元；基于分割條件，分割所述多個頂部樹倉的任何一個，以生成多個分割頂部樹倉；進(jìn)一步分割所述多個頂部樹倉，直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個頂部樹倉和所述多個分割頂部樹倉生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
32.如權(quán)利要求30所述的計算機可讀介質(zhì)，其中所述處理包括初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)，所述底部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個底部樹倉；其中每個所述底部樹倉都包括多個底部樹碼元；基于合并條件，合并所述多個底部樹倉中的至少兩個，以生成多個合并底部樹倉；進(jìn)一步合并所述多個底部樹倉，直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個底部樹倉和所述多個合并底部樹倉，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求31所述的計算機可讀介質(zhì)，其中所述多個頂部樹碼元的每一個都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
34.如權(quán)利要求32所述的計算機可讀介質(zhì)，其中每個所述多個底部樹碼元都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
35.如權(quán)利要求30所述的計算機可讀介質(zhì)，進(jìn)一步包括在所述未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算；以及在所述解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算。
36.如權(quán)利要求35所述的計算機可讀介質(zhì)，其中所述數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且所述反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
37.如權(quán)利要求30所述的計算機可讀介質(zhì)，其中所述未壓縮數(shù)據(jù)表示圖像。
38.一種用于生成編碼未壓縮數(shù)據(jù)的所需倉結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括初始化樹倉結(jié)構(gòu)；以及處理所述樹倉結(jié)構(gòu)和所述未壓縮數(shù)據(jù)，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
39.權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述數(shù)據(jù)的位深度，初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)，所述頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個頂部樹倉，每個所述頂部樹倉包括多個頂部樹碼元；基于分割條件，將任何一個所述頂部樹倉分割為兩個分割頂部樹倉；重復(fù)所述分割步驟，直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個頂部樹倉和所述多個分割頂部樹倉，生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中不分割具有等于0的原始的頂部樹倉。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述多個頂部樹碼元的每一個都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，所述分割步驟包括將所述多個子頂部樹倉的每一個的倉信息相加，分割包括相應(yīng)于最小倉信息增加的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之一。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其中基于最大損失確定所述分割條件。
44.如權(quán)利要求39所述的方法，其中基于將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，確定所述分割條件，所述分割步驟包括將所述多個子頂部樹倉的每一個的損失相加，分割包括相應(yīng)于最大損失減少的所述多個子頂部樹倉的所述頂部樹倉之
45.如權(quán)利要求39所述的方法，其中基于最大位預(yù)算確定所述分割條件。
46.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述分割步驟包括將所述多個頂部樹倉的每一個都準(zhǔn)分割為多個子頂部樹倉，分割包括相應(yīng)于最小位預(yù)算增加的所述多個子頂部樹倉之一的所述頂部樹倉之一。
47.如權(quán)利要求39所述的方法，其中數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
48.權(quán)利要求38所述的方法進(jìn)一步包括初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)，所述底部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個底部樹倉，每個所述底部樹倉都包括多個底部樹碼元；基于合并條件，合并所述多個底部樹倉中的至少兩個，以生成多個合并底部樹倉；重復(fù)所述合并步驟直至達(dá)到終止條件；以及使用所述多個底部樹倉和所述多個合并底部樹倉，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中基于合并所述相應(yīng)于最小損失的多個倉中的兩個，確定所述合并條件。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其中基于合并相應(yīng)于最小位預(yù)算的所述多個倉中的兩個，確定所述合并條件。
51.如權(quán)利要求48所述的方法，其中每個所述多個底部樹碼元都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
52.如權(quán)利要求48所述的方法，進(jìn)一步包括在所述未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算；以及在所述解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算。
53.如權(quán)利要求48所述的方法，其中數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且所述反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
54.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述未壓縮數(shù)據(jù)表示圖像。
55.一種用于編碼未壓縮數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于初始化樹倉結(jié)構(gòu)的裝置；以及用于處理所述樹倉結(jié)構(gòu)和所述未壓縮數(shù)據(jù)，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)的裝置。
56.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其中所述用于初始化的裝置包括用于初始化頂部樹倉結(jié)構(gòu)的裝置，所述頂部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個頂部樹倉；其中每個所述頂部樹倉都包括多個頂部樹碼元；并且其中所述用于處理的裝置包括用于基于分割條件，分割所述多個頂部樹倉的任何一個以生成多個分割頂部樹倉的裝置；用于進(jìn)一步分割所述多個頂部樹倉直至達(dá)到終止條件的裝置；以及用于使用所述多個頂部樹倉和所述多個分割頂部樹倉生成所述所需倉結(jié)構(gòu)的裝置。
57.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其中所述用于初始化的裝置包括用于初始化底部樹倉結(jié)構(gòu)的裝置，所述底部樹倉結(jié)構(gòu)包括多個底部樹倉；其中每個所述底部樹倉都包括多個底部樹碼元；并且其中所述用于處理的裝置包括用于基于合并條件，合并所述多個底部樹倉中的至少兩個，以生成多個合并底部樹倉的裝置；用于進(jìn)一步合并所述多個底部樹倉，直至達(dá)到終止條件的裝置；以及用于使用所述多個底部樹倉和所述多個合并底部樹倉，以生成所述所需倉結(jié)構(gòu)的裝置。
58.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中所述多個頂部樹碼元的每一個都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
59.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中每個所述多個底部樹碼元都表示所述未壓縮數(shù)據(jù)。
60.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于在所述未壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)學(xué)運算的裝置；以及用于在所述解壓縮數(shù)據(jù)上進(jìn)行反向數(shù)學(xué)運算的裝置。
61.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)學(xué)運算為小波變換運算并且所述反向數(shù)學(xué)運算為反向小波變換運算。
62.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其中所述未壓縮數(shù)據(jù)表示圖像。
全文摘要
提供了一種用于編碼未壓縮數(shù)據(jù)的通用位置編碼方法和系統(tǒng)(18)。數(shù)據(jù)碼元被分配到倉部分與原始部分，并且使用數(shù)據(jù)樹結(jié)構(gòu)。自頂向下的方法涉及基于數(shù)據(jù)的位深度初始化數(shù)據(jù)樹；基于預(yù)定的分割條件分割倉以形成兩個獨立的倉；以及重復(fù)分割步驟直至滿足終止條件。自底向上的方法涉及形成數(shù)據(jù)樹；基于合并條件，合并兩個現(xiàn)存?zhèn)}以形成新倉；和重復(fù)合并步驟直至滿足終止條件。
文檔編號G06T9/40GK1545211SQ200310119629
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者索馬塞科哈·德哈維拉, 弗雷德里克·W·惠勒, 索馬塞科哈 德哈維拉, 里克 W 惠勒 申請人:通用電氣公司