一种图像无损压缩方法及系统与流程

本发明涉及图像压缩，具体涉及一种图像无损压缩方法及系统。

背景技术：

1、现有的图像压缩技术中，无损压缩方法能实现对图像完全无损的压缩，在光学显微图像压缩方面得到了更多的关注。首先，现有的图像无损压缩方法在分割原始图像时，将原始图像分割成固定大小的分块图像，对分块图像的冗余数据进行处理时，若分块图像中存在色彩、空间位置变化趋势大时，无法充分减少该分块图像的冗余数据。其次，由于基于卷积神经网络构建的图像压缩模型采用多层卷积对图像进行冗余数据处理，使得图像压缩的处理过程需要消耗较多时间。另外，现有的图像无损压缩方法中提出了使用替换符对重复数据进行替换，对不重复的连续数据无法进行处理，无法充分减少冗余数据。

2、因此，本发明提供一种图像无损压缩方法及系统，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种图像无损压缩方法及系统，以解决现有的无损图像压缩方法不能充分减少光场显微图像的冗余数据的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：第一方面，本发明提供了一种图像无损压缩方法，包括：

3、获取待压缩的原始图像，并采用图像分割模型将原始图像分割成若干不规则形状的分块图像。

4、将所述分块图像分别处理成r、g、b三色通道的初始序列数据，并采用空间信息分析模型基于原始图像分析各分块图像之间的空间连续性，得到各分块图像之间的空间信息。

5、基于预设的替换模型，循环将初始序列数据中与预设映射库中的预设数据相同的连续数据，使用预设数据对应的替换符进行替换，以得到初始压缩数据；当初始压缩数据与初始序列数据的比例小于或等于设定压缩比时或初始压缩数据无法再次压缩时结束循环，此时初始压缩数据为最终压缩数据，并记录多次替换的压缩信息。

6、根据所述压缩信息对所述原始图像进行压缩，得到图像无损压缩包，所述图像无损压缩包包括最终压缩数据、空间信息和压缩信息。

7、分析计算所述图像无损压缩包的最优传输带宽和最优传输速率，并根据最优传输带宽和最优传输速率的传输方式将所述图像无损压缩包传输到指定终端。

8、所述指定终端采用预设解压缩模型对所述图像无损压缩包进行解析，得到所述原始图像。

9、优选地，所述图像分割模型采用第一级联解码器提取原始图像中富含图像变化信息的图像特征，得到全局特征图；采用卷积核提取全局特征图的突变特征，并对突变特征进行曲线连接，将全局特征图分割成若干不规则形状的强化特征图；采用反卷积和位置编码对各强化特征图进行处理，得到各不规则形状的分块图像。

10、优选地，所述空间信息分析模型按照各分块图像在原始图像中的位置进行排序并进行位置标记；将各分块图像通过编码器转换为三维数据；提取三维数据中各相邻分块图像的分割位置处的分割数据；基于空间注意力机制提取分割数据中的突变连续数据；根据各分块图像的位置标记对各突变连续数据进行位置标记，以得到空间信息。

11、优选地，在所述替换模型对所述初始序列数据进行处理时，获取图像压缩的设定压缩比和预设映射库中的第一映射库、第二映射库；查找所述初始序列数据中与第一映射库中的预设数据相同的连续数据，使用预设数据对应的替换符替换所述连续数据，以得到初始压缩数据；循环查找所述初始压缩数据中与第二映射库中的预设数据相同的连续数据，使用预设数据对应的替换符替换所述连续数据，当初始压缩数据与初始序列数据的比例小于或等于设定压缩比或初始压缩数据中的数据无法替换时结束循环，则最后的初始压缩数据为最终压缩数据。

12、优选地，图像无损压缩方法还包括：根据历史图像数据构建预设的替换模型，具体包括：第一单元，采用编码器获取单个所述历史图像数据对应的r、g、b三色通道的初始序列数据；第二单元，采用数据处理模型对所述初始序列数据进行分析，统计初始序列数据中连续数据出现的重复次数，当重复次数达到设定值时，生成所述连续数据对应的替换符并替换所述连续数据；第三单元，将第二单元中所述连续数据和所述连续数据对应的替换符添加到预设映射库中，当初始序列数据的数据量大于设定数据量时，返回执行第二单元；当初始序列数据的数据量小于或等于设定数据量时，得到最终压缩数据。

13、优选地，对初始序列数据的第一次替换进行分析，对预设映射库中使用次数超过第一预设阈值的预设数据和替换符提取到第一映射库的第一优先级列表中；对初始序列数据的循环替换进行分析，对预设映射库中使用次数超过第二预设阈值的预设数据和替换符提取到第二映射库的第一优先级列表中。

14、优选地，图像无损压缩方法还包括：采用端到端加密方式构建专属传输通道，采用专属传输通道进行图像无损压缩包传输。

15、优选地，所述预设解压缩模型对所述图像无损压缩包进行解析，得到最终压缩数据、空间信息和压缩信息；通过解码器对所述最终压缩数据和压缩信息进行处理，将所述最终压缩数据中的替换符，使用预设映射库中对应的连续数据进行替换，直至所述最终压缩数据中无替换符时，得到初始压缩数据；将初始压缩数据通过图像处理模型转换成解码图像；根据所述空间信息调整所述解码图像的空间连续性，得到所述原始图像。

16、优选地，图像无损压缩方法还包括：当历史图像转换的初始序列数据中的连续数据在多次压缩时出现的累计次数达到设定值时，所述替换模型自动生成所述连续数据与新的替换符的映射关系，并将映射信息添加到预设映射库中。

17、第二方面，本发明提供了一种图像无损压缩系统，包括：图像分割单元，获取待压缩的原始图像，并采用图像分割模型将原始图像分割成若干不规则形状的分块图像。

18、数据转换单元，将所述分块图像分别处理成r、g、b三色通道的初始序列数据，并采用空间信息分析模型基于原始图像分析各分块图像之间的空间连续性，得到各分块图像之间的空间信息。

19、数据处理单元，基于预设的替换模型，循环将初始序列数据中与预设映射库中的预设数据相同的连续数据，使用预设数据对应的替换符进行替换，以得到初始压缩数据；当初始压缩数据与初始序列数据的比例小于或等于设定压缩比时或初始压缩数据无法再次压缩时结束循环，此时初始压缩数据为最终压缩数据，并记录多次替换的压缩信息。

20、图像压缩单元，根据所述压缩信息对所述原始图像进行压缩，得到图像无损压缩包，所述图像无损压缩包包括最终压缩数据、空间信息和压缩信息。

21、图像传输单元，分析计算所述图像无损压缩包的最优传输带宽和最优传输速率，并根据最优传输带宽和最优传输速率的传输方式将所述图像无损压缩包传输到指定终端。

22、图像解压单元，所述指定终端采用预设解压缩模型对所述图像无损压缩包进行解析，得到所述原始图像。

23、本发明的有益效果为：

24、1、本发明通过图像分割模型将光场显微镜拍的原始图像分割成若干不规则形状的分块图像，从原始图像中的多个变化明显的位置将图像分割开，以便让相同特征多的图像成为一个分块图像，进而对分块图像转换的r、g、b三色通道的初始序列数据进行冗余处理；采用替换模型循环执行将初始序列数据中与预设映射库中的预设数据相同的连续数据使用对应的替换符进行替换，以得到初始压缩数据；直至初始压缩数据与初始序列数据的比例小于或等于设定压缩比时，或者初始压缩数据中没有与预设映射库相同的连续数据时，得到最终压缩数据并记录多次替换的压缩信息。本发明采用的上述图像分割以及替换符号替换连续数据的方法能够充分减少了原始图像中冗余数据的数据量，提高光场显微图像的压缩效率。

25、2、本发明采用的图像分割模型能够根据第一级联解码器提取原始图像的全局特征图；进而采用卷积核提取全局特征图的突变特征，并对突变特征进行曲线连接，将全局特征图分割成若干不规则形状的强化特征图，即在全局特征图中变化明显的位置将全局特征图分割开，让相似特征分到一个强化特征图中；最后采用反卷积和位置编码对各强化特征图进行处理，得到各不规则形状的分块图像。本发明采用的图像分割模型得到的各不规则形状的分块图像，能够在后续对分块图像的初始序列数据进行替换符替换时，减少数据分析的数据量，提高了预设映射库与初始序列数据对比分析和替换的速度，从而提高了图像无损压缩的速度。

26、3、本发明采用的空间信息分析模型能够对各分块图像通过编码器转换为三维数据进行处理，分析各分块图像之间的空间连续性。首先，提取三维数据中各相邻分块图像的分割位置处的分割数据；基于空间注意力机制提取分割数据中的突变连续数据；然后根据各分块图像的位置标记对各突变连续数据进行位置标记，以得到含有各分块图像之间的空间连续性的空间信息，本发明采用空间信息分析模型得到的空间信息，使得指定终端在采用预设解压缩模型时能够完善解压缩得到的解码图像的空间连续性，最终使得解码图像恢复成原始图像，保证图像处于无损状态。

27、4.本发明采用的替换模型能够对多次原始图像压缩的记录数据进行分析，统计原始图像的初始序列数据中连续数据出现的重复次数，当重复次数达到设定值时，在预设映射库中自动为该未记录的连续数据生成替换符；且根据统计数据，将预设映射库中频繁使用的替换符按照使用频率划分到不同的优先级列表中，以便进行替换，从而提高了压缩速率。