專利名稱：用于壓縮和顯像的數(shù)據(jù)有效排序的制作方法
背景在基于外部特征的對象檢測和識別方法中，典型地在帶寬有限的連接上傳輸代表所研究對象的圖像并且存儲在存儲量有限的介質(zhì)上。目前，計算機斷層掃描(CT)圖像重建的典型尺寸在512×512×512體素范圍內(nèi)，并且在不久的將來達到實現(xiàn)1024×1024×1024體素的尺寸。將這種數(shù)據(jù)集從一個機器移動到另一個機器通常占用大部分的網(wǎng)絡(luò)帶寬。通常建議進行壓縮以緩和這個問題，以及一旦數(shù)據(jù)集到達目標機器便減少由該數(shù)據(jù)集所占用的磁盤空間。
觀察數(shù)據(jù)集的一種典型方法是使用體積再現(xiàn)。體積再現(xiàn)利用將體素值映射為顏色和暗度的傳遞函數(shù)。JPEG 2000標準允許在壓縮數(shù)據(jù)流中對比特進行排序以適合該對象。
概述現(xiàn)有技術(shù)的這些以及其他的缺點和不利通過用于數(shù)據(jù)壓縮和顯像的系統(tǒng)和方法來解決。該系統(tǒng)包括一個壓縮單元，其用于根據(jù)加權(quán)顯像重要性來壓縮包含體素的輸入圖像，還包括一個顯像單元，其為了按照表示加權(quán)顯像重要性的順序來顯示體素而與壓縮單元進行信號通信。
相應(yīng)的方法包括以下步驟響應(yīng)體素的顯像重要性參數(shù)來定義加權(quán)函數(shù)；根據(jù)加權(quán)函數(shù)得出體素的傳輸順序；利用表示傳輸順序的查找表來壓縮體素；按照遞減的加權(quán)顯像重要性的順序傳輸壓縮后的體素，以及可選地包括以下步驟按照遞減的加權(quán)顯像重要性的順序接收壓縮后的體素；利用表示傳輸順序的查找表對體素進行解壓縮；以及按照體素的接收順序顯示體素。
下面根據(jù)示例性的實施方案并參考附圖來說明本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)點。
附圖簡述本發(fā)明根據(jù)下列附圖講述了一種用于基于外部特征的對象檢測的數(shù)據(jù)壓縮和顯像的有效方法，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性的實施方案的數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)的方框圖；圖2示意性地示出了數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)按照用于圖1的系統(tǒng)的脈沖重復(fù)頻率方法的進展圖；以及圖3示意性地示出了數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)按照用于圖1的系統(tǒng)的暗度值方法的進展圖。
優(yōu)選實施方案詳述在基于外部特征的對象檢測和識別方法中，在帶寬有限的連接上傳輸所研究對象的圖像并且存儲在存儲量有限的介質(zhì)上。對于按優(yōu)先順序的數(shù)據(jù)傳輸，可以首先傳輸對應(yīng)于低空間分辨率圖像的比特，接著傳輸對應(yīng)于較高分辨率的比特。另一種排序方案是在傳輸較低等級的比特之前先傳輸較高等級的比特。在一個例子中，機器A具有數(shù)據(jù)集，機器B是目的地。希望在機器B上觀察體積。
當壓縮數(shù)據(jù)集從機器A流傳送到機器B時，用戶應(yīng)能夠在傳輸期間觀察體積，而不應(yīng)等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瓿?、?shù)據(jù)的解壓縮和/或體積顯像。此外，當壓縮數(shù)據(jù)集存儲在機器B上時，用戶應(yīng)能夠觀察體積而不必等待數(shù)據(jù)的解壓縮和/或體積顯像。因此，既然最終目的是顯示體積，就進行壓縮以簡化顯像。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性的實施方案的數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)100的方框圖。系統(tǒng)100包括至少一個與系統(tǒng)總線104進行信號通信的處理器或中央處理單元(CPU)102。只讀存儲器(ROM)106、隨機存取存儲器(RAM)108、顯示適配器110、I/O適配器112和用戶接口適配器114也和系統(tǒng)總線104進行信號通信。
顯示單元116通過顯示適配器110與系統(tǒng)總線104進行信號通信。磁盤存儲單元118、例如磁盤或光盤存儲單元通過I/O適配器112與系統(tǒng)總線104進行信號通信。鼠標120、鍵盤122和眼球跟蹤設(shè)備124也通過用戶接口適配器與系統(tǒng)總線104進行信號通信。鼠標120、鍵盤122和眼球跟蹤設(shè)備124被用于在數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像中幫助產(chǎn)生所選擇的區(qū)域。
數(shù)據(jù)壓縮單元170和顯像單元180也包括在系統(tǒng)100中并且與CPU102和系統(tǒng)總線104進行信號通信。當說明數(shù)據(jù)壓縮單元170和顯像單元180與至少一個處理器或CPU102連接時，優(yōu)選地在存儲在至少一個存儲器106、108和118中的計算機程序代碼中體現(xiàn)這些部件，其中計算機程序代碼由CPU 102執(zhí)行。
系統(tǒng)100也可以包括用于將圖像數(shù)字化的數(shù)字轉(zhuǎn)換器126，其通過用戶接口適配器114與系統(tǒng)總線104進行信號通信。作為替代方案，可以省略數(shù)字轉(zhuǎn)換器126，在這種情況下，數(shù)字圖像可以通過與系統(tǒng)總線104進行信號通信的通信適配器128、或者通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的其他適當?shù)难b置從網(wǎng)絡(luò)輸入到系統(tǒng)100中。
相關(guān)領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員基于在此所講述的會認可的是替代的實施方案例如可以包含位于處理器芯片102上的寄存器中的一些或所有計算機程序代碼。在此所提供的本發(fā)明內(nèi)容假定在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)進行實踐時，相關(guān)領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員將考慮到數(shù)據(jù)壓縮單元170和顯像單元180以及系統(tǒng)100的其他元件的各種替代的配置和實現(xiàn)。
在操作中，如果存在加權(quán)方案，其說明對于顯像來說比其他體素更重要的那些體素，則這樣的加權(quán)方案可用于得到體素的傳輸順序。為了與JPEG 2000取得一致，使用一個查找表，其唯一地將體素值進行重新排序。例如，如果原始體素值重要性低，則映射值將接近000000000000；如果原始體素值重要性高，則映射值將接近111111111111。因此在傳輸?shù)燃壐叩谋忍刂髠鬏數(shù)燃壍偷谋忍氐膫鬏敺桨钢校趬嚎s流中出現(xiàn)較不重要的體素之前將出現(xiàn)更加重要的體素。
參見圖2，加權(quán)方案或重要性函數(shù)的一個實施方案是重復(fù)頻率直方圖。這里，原始體積210由具有值的體素表示，該值通過圖212的水平軸顯示。圖212的垂直軸表示每個體素值的重復(fù)頻率。在該實施方案中，如在圖214的水平軸上所顯示的，根據(jù)重復(fù)頻率將體素值重新排序。所得到的重新排序后的體積216接著被用于在傳輸和存儲加權(quán)較低的或較不重要的信息之前傳輸和存儲加權(quán)較高的或更加重要的信息。
現(xiàn)參見圖3，重要性函數(shù)的另一個實施方案是顯像傳遞函數(shù)。如果傳遞函數(shù)使一個特定的體素具有很低的亮度或暗度為零，則稍后在壓縮流中發(fā)送該體素。例如可以使用四個分別為紅、綠、藍和暗度的查找表來映射待顯示的輸入體積的分等級的體素值。因此，原始體積310由暗度值-體素值傳遞函數(shù)312來表示。根據(jù)單調(diào)遞增的暗度值將體素值重新排序以獲得暗度值-重新排序的體素值傳遞函數(shù)314。所得到的重新排序后的體積316接著被用于在傳輸和存儲加權(quán)較低的或較不重要的信息之前傳輸和存儲加權(quán)較高的或更加重要的信息。
重要性函數(shù)的其他實施方案例如也可以使用頻率直方圖和傳遞函數(shù)，這例如可以通過使用兩個函數(shù)的乘積來實現(xiàn)。因此，將首先發(fā)送高頻率(即普通的)和高暗度的體素，而最后發(fā)送低頻率和低暗度的體素。
除了醫(yī)學(xué)圖像之外，所公開的技術(shù)還可以應(yīng)用于許多基于外部特征的圖像傳輸和存儲問題。可選的例子包括通過機器視覺來自動檢測生產(chǎn)線上的對象、在安全控制下檢測人臉以及類似的。應(yīng)被相關(guān)領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員認可的是，這里所使用的術(shù)語“圖像”也可表示替代的實施方案中三維、四維和更高維的數(shù)據(jù)集。
相關(guān)領(lǐng)域中的一個普通技術(shù)人員根據(jù)在此所講述的可以很容易地確定本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，本發(fā)明內(nèi)容可以用不同形式的硬件、軟件、固件、特殊用途的處理器或其組合來實現(xiàn)。
最優(yōu)選地，本發(fā)明內(nèi)容作為硬件和軟件的組合來實現(xiàn)。此外，軟件優(yōu)選地作為真實地包含在程序存儲單元上的應(yīng)用程序來實現(xiàn)。該應(yīng)用程序可以上載至包含任何適當結(jié)構(gòu)的機器并且由該機器執(zhí)行。優(yōu)選地，在具有例如一個或更多中央處理單元(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和輸入/輸出(I/O)接口的硬件的計算機平臺上實現(xiàn)該機器。該計算機平臺也可以包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。在此所描述的各種方法和功能可以是可由CPU執(zhí)行的微指令代碼的一部分或是應(yīng)用程序的一部分或者是其任何組合。此外，可以將各種其他的外圍單元、例如附加的數(shù)據(jù)存儲單元和打印單元連接到計算機平臺上。
還應(yīng)理解的是，因為在附圖中所描繪的一些系統(tǒng)組成部件和方法優(yōu)選地用軟件來實現(xiàn)，所以系統(tǒng)部件或處理功能塊之間的實際連接可能取決于本發(fā)明的編程方式而有所不同。在此假定相關(guān)領(lǐng)域中的一個普通技術(shù)人員能夠考慮到本發(fā)明的這些以及相似的實現(xiàn)或配置。
雖然在此已參考附圖描述了示例性的實施方案，但是應(yīng)理解的是本發(fā)明并不局限于那些明確的實施方案，在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，相關(guān)領(lǐng)域中的一個普通技術(shù)人員可以進行不同的改變和修改。如在從屬權(quán)利要求中所述，所有的這些改變和修改將包括在本
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)壓縮和顯像方法，所述方法包括-響應(yīng)大量體素的顯像重要性參數(shù)而定義一加權(quán)函數(shù)；-根據(jù)所述加權(quán)函數(shù)推導(dǎo)出所述大量體素的傳輸順序；-利用表示所述傳輸順序的查找表來壓縮所述大量體素；以及-按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序傳輸壓縮后的大量體素。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括-按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序接收壓縮后的大量體素；-利用表示所述傳輸順序的所述查找表對所述大量體素進行解壓縮；-按照體素的接收順序來顯示所述大量體素中的至少一個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述大量體素相當于一幅醫(yī)學(xué)圖像。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加權(quán)函數(shù)相當于重復(fù)頻率直方圖。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加權(quán)函數(shù)相當于暗度值傳遞函數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加權(quán)函數(shù)相當于亮度值傳遞函數(shù)。
7.一種數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包括-壓縮單元(170)，用于根據(jù)加權(quán)顯像重要性來壓縮包含大量體素的輸入圖像；以及-與所述壓縮單元進行信號通信的顯像單元(180)，用于按照表示加權(quán)顯像重要性的順序來顯示所述大量體素中的至少一個。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(100)，其中所述輸入圖像包含一幅醫(yī)學(xué)圖像。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(100)，還包括-與所述顯像單元(180)進行信號通信的CPU(102)，用于處理所述輸入圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(100)，還包括-與所述CPU(102)進行信號通信的顯示適配器(110)，用于顯示所述輸入圖像；以及-與所述CPU(120)進行信號通信的I/O適配器(112)，用于從所述輸入圖像中調(diào)用所顯示的體素的位置以便提供所顯示對象在所述輸入圖像中的位置的指示。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(100)，還包括-與所述CPU(120)進行信號通信的用戶接口適配器(114)，用于從用戶處至少接收至少一幅圖像的選擇決定。
12.一種數(shù)據(jù)壓縮和顯像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-定義裝置，用于響應(yīng)大量體素的顯像重要性參數(shù)而定義一加權(quán)函數(shù)；-推導(dǎo)裝置，用于根據(jù)所述加權(quán)函數(shù)推導(dǎo)出所述大量體素的傳輸順序；-壓縮裝置，用于利用表示所述傳輸順序的查找表來壓縮所述大量體素；以及-傳輸裝置，用于按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來傳輸壓縮后的大量體素。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括-接收裝置，用于按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來接收壓縮后的大量體素；-解壓縮裝置，用于利用表示所述傳輸順序的所述查找表對所述大量體素進行解壓縮；-顯像裝置，用于按照體素的接收順序顯示所述大量體素中的至少一個。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述大量體素相當于一幅醫(yī)學(xué)圖像。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的定義裝置對重復(fù)頻率直方圖作出響應(yīng)。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的定義裝置對暗度值傳遞函數(shù)作出響應(yīng)。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的定義裝置對亮度值傳遞函數(shù)作出響應(yīng)。
18.可由機器讀取的程序存儲設(shè)備，其真實地包含可由機器執(zhí)行以實現(xiàn)用于數(shù)據(jù)壓縮和顯像的方法步驟的指令程序，所述方法步驟包括-響應(yīng)大量體素的顯像重要性參數(shù)而定義一加權(quán)函數(shù)；-根據(jù)所述加權(quán)函數(shù)推導(dǎo)出所述大量體素的傳輸順序；-利用表示所述傳輸順序的查找表來壓縮所述大量體素；以及-按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來傳輸壓縮后的大量體素。
19.如權(quán)利要求18所述的程序存儲設(shè)備，所述方法步驟還包括-按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來接收壓縮后的大量體素；-利用表示所述傳輸順序的所述查找表對所述大量體素進行解壓縮；-按照體素的接收順序顯示所述大量體素中的至少一個。
20.如權(quán)利要求18所述的程序存儲設(shè)備，其中所述大量體素相當于一幅醫(yī)學(xué)圖像。
21.如權(quán)利要求18所述的程序存儲設(shè)備，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的方法步驟包括定義重復(fù)頻率直方圖。
22.如權(quán)利要求18所述的程序存儲設(shè)備，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的方法步驟包括定義暗度值傳遞函數(shù)。
23.如權(quán)利要求18所述的程序存儲設(shè)備，其中所述用于定義加權(quán)函數(shù)的方法步驟包括定義亮度值傳遞函數(shù)。
全文摘要
用于數(shù)據(jù)壓縮和顯像的系統(tǒng)和方法包括系統(tǒng)(100)，其具有根據(jù)加權(quán)顯像重要性來壓縮包含體素的輸入圖像的壓縮單元(170)，以及與所述壓縮單元進行信號通信的、用于按照表示加權(quán)顯像重要性的順序來顯示體素的顯像單元(180)；還包括相應(yīng)的方法響應(yīng)體素的顯像重要性參數(shù)而定義一個加權(quán)函數(shù)，根據(jù)所述加權(quán)函數(shù)推導(dǎo)出所述體素的傳輸順序，利用表示所述傳輸順序的查找表來壓縮所述體素，按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來傳輸壓縮后的體素，該方法還可選地包括按遞減的加權(quán)顯像重要性的順序來接收壓縮后的體素，利用表示所述傳輸順序的所述查找表對所述體素進行解壓縮，以及按照體素的接收順序來顯示體素。
文檔編號H04N1/41GK1643933SQ03806267
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者A·克里斯南 申請人:西門子共同研究公司