CN107257426B - 一种减少资源消耗的数据压缩方法 - Google Patents

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Abstract

一种减少资源消耗的数据压缩方法及其装置，其从数据源的采集、数据源的处理等方面入手，成像单元捕获对象的图像，以生成图像数据；确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则维持；如果不正确则变更模式；数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，将不同类别的区域进行图像压缩；数据处理模块将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块。其能够减少资源消耗，提高有效数据传输带宽，降低设备及传输线路的成本，减少实际传输的数据量，有效地提高通信系统的通信效率，能够并且环节海量数据带来的存储问题。

Description

一种减少资源消耗的数据压缩方法
技术领域
本发明通常涉及数据信号处理领域，更具体而言，涉及一种减少资源消耗的数据压缩方法及其装置。
背景技术
随着计算机和通信技术的发展，需要通过通信系统来传输海量的数据，诸如文本、图像、声音数据等，然而，传输的数据值往往都存在一定程度的重复信息或冗余信息或非主要信息，因此需要对文本、图像、声音数据等数据进行压缩处理后才进行数据编码传输。而且随着通信技术的不断发展，宽带信号成为目前通信业数据传输技术发展的主流态势，其要求在传输链路上有更高的速率。特别地，压缩的过程就是删除和降低数据之间的信息冗余实现编码的过程。由于以上原因，现有技术中需要采用数据压缩技术，可以在同等硬件成本下大大提高传输容量，增加用户数。现实面临的一个困难是：数据量的增加导致网络资源的供应能力有限，特别是在通信能力不足的地方；另外，由于数据采集单元的数量增加，网络资源也变得越来越珍贵。这必然对图像压缩的能力提出新的要求，如果压缩有限，不仅带来网络资源的消耗；而且经过一定时间，会导致数量巨大的数据存在存储困难。所以针对现有技术中存在的这些问题，有必要探索减少资源消耗的数据压缩方法及其装置。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种减少资源消耗的数据压缩方法及其装置，其从数据源的采集、数据源的处理等方面入手，能够减少资源消耗，提高有效数据传输带宽，降低设备及传输线路的成本，减少实际传输的数据量，有效地提高通信系统的通信效率，能够并且环节海量数据带来的存储问题。
本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种减少资源消耗的数据压缩方法，包括以下步骤：在步骤S1中，成像单元根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；在步骤S2中，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；在步骤S3中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；在步骤S4中，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；在步骤S5中，数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；在步骤S6中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；在步骤S7中，数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；在步骤S10中，数据处理模块将步骤S6中的先前图像的图像信息或者步骤S9中的压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及在步骤S11中，数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行步骤S10。
根据本发明的另一个方面，成像单元是能够生成图像数据的电子设备，包括相机、摄像头、录像机、移动终端、监视器中的任一个；以及当成像单元是摄像头、监视器或者录像机时，该成像单元位于位置和方向调节装置中的末端；该位置和方向调节装置包括顺序连接的第一连接构件，第一可旋转电动构件，第二连接构件，第二可旋转电动构件，第三连接构件，第三可旋转电动构件，第四连接构件，其中成像单元位于位置和方向调节装置中的第四连接构件的外侧；其中连接构件起连接和支撑作用，可旋转电动构件起根据电信号而旋转的作用；并且如果当可旋转电动构件均通过有线链路接收电信号时，连接构件为中空结构，其内部设置有电气配线，而如果当可旋转电动构件均通过无线链路接收电信号时，连接构件可以为中空结构或者实心结构，此时可旋转电动构件内部设置有近距离通信模块和信号处理模块，其与同样设置有近距离通信模块的数据处理模块通信；其中第一连接构件固定到静止物体；第一可旋转电动构件，第二可旋转电动构件，第三可旋转电动构件为棱柱或者圆柱结构或球形结构或哑铃型结构，其各自包括多个可以相互运动的子构件。
根据本发明的另一个方面，在步骤S3、S4中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；其中，成像单元的模式至少有两种，其模式数量取决于应用场景，不同模式中的至少两个具有不同的图像采集的分辨率和图像压缩比；数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确，通过维持或模式变更来获取最佳的图像采集、生成模式。
根据本发明的另一个方面，在步骤S6、S7中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；其中比较图像变化的比较包括如下步骤：步骤S61，在水平和垂直方向将当前图像分为整数个单元，步骤S62，提取当前图像的各个单元的特征，包括纹路和梯度；步骤S63，计算相似度，其中：梯度值为：g＝(x-mi)/G；纹路值为：t＝(ma-mi)/T；其中x是先前图像中对应的特征值，ma和mi分别是在对映单元中的最大值和最小值，G、T是量化等级；梯度相似度：Sg＝[U(g,g’)]α*[V(g,g’)]β*[W(g,g’)]γ，其中U(g,g’)＝(2*g1*g1’+E)/(g12*g1’2+E)，V(g,g’)＝(2g2*g2’+F)/(g22*g2’2+F)，W(g,g’)＝(2g3*g3’+G)/(g32*g3’2+G)，其中带角标参数g’表示先前值，无角标参数g表示当前值，并且g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’分别是当前、先前的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；纹路相似度：St＝[U(t,t’)]α*[V(t,t’)]β*[W(t,t’)]γ，其中U(t,t’)＝(2*t1*t1’+E)/(t12*t1’2+E)，V(t,t’)＝(2t2*t2’+F)/(t22*t2’2+F)，W(t,t’)＝(2t3*t3’+T)/(t32*t3’2+T)，其中带角标参数t’表示先前值，无角标参数t表示当前值，t1、t1’、t2、t2’、t3、t3’分别是当前、先前度的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；步骤S64，当Sg和St各自的总和均大于各自的预设的总和阈值时，确定图像没有变化；否则为有变化；步骤S65，当各个单元的Sg和St中的任一个小于等于各自的预设的单元的阈值时，确定该单元为变化单元，确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息。
根据本发明的另一个方面，在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比包括：数据处理模块基于划分的单元，将当前图像划为多个类别，多个类别中的至少两个类别采用不同的压缩比；其中划分不同的类别基于的因素包括：(1)图像单元的变化情况；以及(2)基于图像单元的对比度和单元与相邻单元的灰度差。
根据本发明的另一个方面，在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩包括：步骤S91，获取图像的第一类别的区域，第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域，其中m和n是大于1的正整数；步骤S92，将第一类别的区域中的单元的低频子带进行编码以生成第一码流；步骤S93，将第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域中至少一个的单元执行如下操作；求取每相邻的L个点的灰度值的平均，并将其写入码流中以形成第二码流；步骤S94，用霍夫曼法对步骤S92和S93的两个码流进行熵编码并形成新的数据流；步骤S95，根据不同类别的区域的数据流的次序，将结果依序组合并待由步骤S10处理。
根据本发明的另一个方面，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块采用无线或有线通信链路，这取决于成像单元的类型，无线通信链路包括长距离通信和短距离通信，长距离通信包括长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、全球移动通信系统(GSM)；短距离通信包括无线保真(WiFi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)和全球导航卫星系统(GNSS)；有线通信包括以下中的一个：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐的标准232(RS-232)和普通老式电话服务(POTS)。
对应地，本公开涉及一种减少资源消耗的数据压缩装置，包括：成像单元，被配置成：根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；数据处理模块，被配置成：基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续第一模式操作；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；发送模块，被配置成：将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息发送给接收模块；以及其中：如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；数据处理模块将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行操作。
附图说明
在附图中通过实例的方式而不是通过限制的方式来示出本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
根据本发明的示范性实施例，图1图示一种减少资源消耗的数据压缩方法的流程图。
根据本发明的示范性实施例，图2图示位置和方向调节装置的结构图。
根据本发明的示范性实施例，图3图示当前图像为车站时划为的多个类别。
根据本发明的示范性实施例，图4图示一种减少资源消耗的数据压缩装置。
具体实施方式
在下面的描述中，参考附图并以图示的方式示出几个具体的实施例。将理解的是：可设想并且可做出其他实施例而不脱离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不应被认为具有限制意义。
根据本发明的示范性实施例，图1图示一种减少资源消耗的数据压缩方法的流程图。该方法包括：
在步骤S1中，成像单元根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；
在步骤S2中，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；
在步骤S3中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；
在步骤S4中，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；
在步骤S5中，数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；
在步骤S6中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；
在步骤S7中，数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；
在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；
在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；
在步骤S10中，数据处理模块将步骤S6中的先前图像的图像信息或者步骤S9中的压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及
在步骤S11中，数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行步骤S10。
具体地，在步骤S1中，成像单元可以是能够生成图像数据的电子设备，例如而不限于相机、摄像头、录像机、移动终端、监视器。
具体地，当该成像单元是摄像头、监视器或者录像机时，该成像单元可位于位置和方向调节装置中的末端，如图2中所示用于根据不同模式，调节不同的捕获方向和位置，进而提供更合适的图像数据，为后续压缩提供良好的“原料”，便于减少网络资源消耗并降低整机的功率消耗。其中该位置和方向调节装置包括顺序连接的连接构件B0，可旋转电动构件B1，连接构件B2，可旋转电动构件B3，连接构件B4，可旋转电动构件B5，连接构件B6，其中成像单元位于位置和方向调节装置中的连接构件B6的外侧；其中连接构件起连接和支撑作用，可旋转电动构件起根据电信号而旋转的作用；并且如果当可旋转电动构件均通过有线链路接收电信号时，连接构件为中空结构，其内部设置有电气配线，而如果当可旋转电动构件均通过无线链路接收电信号时，连接构件可以为中空结构或者实心结构，此时可旋转电动构件内部设置有近距离通信模块和信号处理模块，其与同样设置有近距离通信模块的数据处理模块通信；其中连接构件B0固定到静止物体；可旋转电动构件B1，可旋转电动构件B3，可旋转电动构件B5为棱柱或者圆柱结构或球形结构或哑铃型结构，其各自包括多个可以相互运动的子构件。
具体地，在步骤S2中，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块可采用无线或有线链路，这取决于成像单元的类型。例如，当成像单元是移动终端时，可以通过无线通信链路发送图像数据，包括长距离通信，诸如长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、全球移动通信系统(GSM)；也可包括短距离通信，诸如无线保真(WiFi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)和全球导航卫星系统(GNSS)。有线通信可包括以下中的一个：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐的标准232(RS-232)和普通老式电话服务(POTS)。
具体地，在步骤S3、S4中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；其中，成像单元的模式至少有两种，其模式数量取决于应用场景；例如，对于银行业服务点的自助服务区域的监控，可设置至少三种模式：夜晚模式，工作日白天模式，节假日白天模式，三种模式对应不同的图像采集的分辨率和图像压缩比，其中夜晚模式因为图像变化小，所以图像采集的分辨率和图像压缩比可以适当地降低，而对于工作日白天模式，由于办理人员复杂且人流量大，所以图像采集的分辨率和图像压缩比可以适当地提高，而对于节假日白天模式，由于移动支付和电子银行的发展，人流量比夜晚模式大但比节假日白天模式少，所以图像采集的分辨率和图像压缩比可以位于前两种模式之间。因此数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确，通过维持或模式变更来获取最佳的图像采集、生成模式。
具体地，在步骤S6、S7中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；其中比较图像变化的比较包括如下步骤：
步骤S61，在水平和垂直方向将当前图像分为整数个单元，
步骤S62，提取当前图像的各个单元的特征，包括纹路和梯度；
步骤S63，计算相似度，其中：
梯度值为：g＝(x-mi)/G
纹路值为：t＝(ma-mi)/T
其中x是先前图像中对应的特征值，ma和mi分别是在对映单元中的最大值和最小值，G、T是量化等级；
梯度相似度：Sg＝[U(g,g’)]α*[V(g,g’)]β*[W(g,g’)]γ，
其中U(g,g’)＝(2*g1*g1’+E)/(g12*g1’2+E)，V(g,g’)＝(2g2*g2’+F)/(g22*g2’2+F)，W(g,g’)＝(2g3*g3’+G)/(g32*g3’2+G)，其中带角标参数g’表示先前值，无角标参数g表示当前值，并且g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’分别是当前、先前的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；
纹路相似度：St＝[U(t,t’)]α*[V(t,t’)]β*[W(t,t’)]γ，
其中U(t,t’)＝(2*t1*t1’+E)/(t12*t1’2+E)，V(t,t’)＝(2t2*t2’+F)/(t22*t2’2+F)，W(t,t’)＝(2t3*t3’+T)/(t32*t3’2+T)，其中带角标参数t’表示先前值，无角标参数t表示当前值，t1、t1’、t2、t2’、t3、t3’分别是当前、先前度的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；
步骤S64，当Sg和St各自的总和均大于各自的预设的总和阈值时，确定图像没有变化；否则为有变化；
步骤S65，当各个单元的Sg和St中的任一个小于等于各自的预设的单元的阈值时，确定该单元为变化单元，确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息。
具体地，在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比包括：数据处理模块基于划分的单元，将当前图像划为多个类别，以图3中的车站为例，在车站监视应用中，识别的第1区域为类别1，其意义在于气象指证，用于辅助判断不同气候条件下进站人流量的大小，可以采用中等压缩比；识别的第2区域为类别2，其意义在于列车存在与否和车型判断，用于辅助判断是否有列车进出站和轨道占用情况，可以采用高压缩比；识别的第3区域为类别3，其意义在于人流量和人员监视，用于帮助站台流量管理和安全管理，需要采用低压缩比。替代地，识别的第1区域、识别的第2区域都采用高压缩比；识别的第3区域采用低压缩比。其中划分不同的类别基于的因素包括：(1)图像单元的变化情况，如几乎无变化、少量变化的采用非高压缩比；否则采用非高压缩比；(2)基于图像单元的对比度和单元与相邻单元的灰度差。
具体地，在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩包括：
步骤S91，获取图像的第一类别的区域，第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域，其中m和n是大于1的正整数；
步骤S92，将第一类别的区域中的单元的低频子带进行编码以生成第一码流；
步骤S93，将第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域中至少一个的单元执行如下操作；求取每相邻的L个点的灰度值的平均，并将其写入码流中以形成第二码流；
步骤S94，用霍夫曼法对步骤S92和S93的两个码流进行熵编码并形成新的数据流；
步骤S95，根据不同类别的区域的数据流的次序，将结果依序组合并待由步骤S10处理。
上述的各个技术术语是本领域中的具有通常含义的常规技术术语，为了不模糊本发明的重点，在此不对其进行进一步的解释。
对应地，本申请还公开一种减少资源消耗的数据压缩装置，包括：
成像单元，被配置成：根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；
数据处理模块，被配置成：基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续第一模式操作；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；
发送模块，被配置成：将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息发送给接收模块；以及
其中：如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；数据处理模块将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行操作。
具体地，成像单元是能够生成图像数据的电子设备，包括相机、摄像头、录像机、移动终端、监视器中的任一个。
当成像单元是摄像头、监视器或者录像机时，该成像单元可位于位置和方向调节装置中的末端；该位置和方向调节装置包括顺序连接的第一连接构件，第一可旋转电动构件，第二连接构件，第二可旋转电动构件，第三连接构件，第三可旋转电动构件，第四连接构件，其中成像单元位于位置和方向调节装置中的第四连接构件的外侧；其中连接构件起连接和支撑作用，可旋转电动构件起根据电信号而旋转的作用；并且如果当可旋转电动构件均通过有线链路接收电信号时，连接构件为中空结构，其内部设置有电气配线，而如果当可旋转电动构件均通过无线链路接收电信号时，连接构件可以为中空结构或者实心结构，此时可旋转电动构件内部设置有近距离通信模块和信号处理模块，其与同样设置有近距离通信模块的数据处理模块通信；其中第一连接构件固定到静止物体；第一可旋转电动构件，第二可旋转电动构件，第三可旋转电动构件为棱柱或者圆柱结构或球形结构或哑铃型结构，其各自包括多个可以相互运动的子构件。
具体地，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续第一模式的操作；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；其中，成像单元的模式至少有两种，其模式数量取决于应用场景，不同模式中的至少两个具有不同的图像采集的分辨率和图像压缩比；数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确，通过维持或模式变更来获取最佳的图像采集、生成模式。
具体地，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；其中比较图像变化的比较包括：在水平和垂直方向将当前图像分为整数个单元；提取当前图像的各个单元的特征，包括纹路和梯度；计算相似度，其中：梯度值为：g＝(x-mi)/G；纹路值为：t＝(ma-mi)/T；其中x是先前图像中对应的特征值，ma和mi分别是在对映单元中的最大值和最小值，G、T是量化等级；梯度相似度：Sg＝[U(g,g’)]α*[V(g,g’)]β*[W(g,g’)]γ，其中U(g,g’)＝(2*g1*g1’+E)/(g12*g1’2+E)，V(g,g’)＝(2g2*g2’+F)/(g22*g2’2+F)，W(g,g’)＝(2g3*g3’+G)/(g32*g3’2+G)，其中带角标参数g’表示先前值，无角标参数g表示当前值，并且g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’分别是当前、先前的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；纹路相似度：St＝[U(t,t’)]α*[V(t,t’)]β*[W(t,t’)]γ，其中U(t,t’)＝(2*t1*t1’+E)/(t12*t1’2+E)，V(t,t’)＝(2t2*t2’+F)/(t22*t2’2+F)，W(t,t’)＝(2t3*t3’+T)/(t32*t3’2+T)，其中带角标参数t’表示先前值，无角标参数t表示当前值，t1、t1’、t2、t2’、t3、t3’分别是当前、先前度的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；当Sg和St各自的总和均大于各自的预设的总和阈值时，确定图像没有变化；否则为有变化；当各个单元的Sg和St中的任一个小于等于各自的预设的单元的阈值时，确定该单元为变化单元，确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息。
具体地，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比包括：数据处理模块基于划分的单元，将当前图像划为多个类别，多个类别中的至少两个类别采用不同的压缩比；其中划分不同的类别基于的因素包括：(1)图像单元的变化情况；以及(2)基于图像单元的对比度和单元与相邻单元的灰度差。
具体地，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩被进一步配置成执行：获取图像的第一类别的区域，第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域，其中m和n是大于1的正整数；将第一类别的区域中的单元的低频子带进行编码以生成第一码流；将第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域中至少一个的单元执行如下操作；求取每相邻的L个点的灰度值的平均，并将其写入码流中以形成第二码流；用霍夫曼法对之前两个码流进行熵编码并形成新的数据流；根据不同类别的区域的数据流的次序，将结果依序组合并待由后续处理。
具体地，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块可采用无线或有线链路，这取决于成像单元的类型，发送图像数据是通过无线通信链路或有线通信链路来实现的，无线通信链路包括长距离通信和短距离通信，长距离通信包括长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、全球移动通信系统(GSM)；短距离通信包括无线保真(WiFi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)和全球导航卫星系统(GNSS)；有线通信包括以下中的一个：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐的标准232(RS-232)和普通老式电话服务(POTS)。
综上，在本发明的技术方案中，通过采用了一种减少资源消耗的数据压缩方法及其装置，其从数据源的采集、数据源的处理等方面入手，能够减少资源消耗，提高有效数据传输带宽，降低设备及传输线路的成本，减少实际传输的数据量，有效地提高通信系统的通信效率，能够并且环节海量数据带来的存储问题。
将理解的是：可以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式实现本发明的示例和实施例。如上所述，可存储任何执行这种方法的主体，以挥发性或非挥发性存储的形式，例如存储设备，像ROM，无论可抹除或可重写与否，或者以存储器的形式，诸如例如RAM、存储器芯片、设备或集成电路或在光或磁可读的介质上，诸如例如CD、DVD、磁盘或磁带。将理解的是：存储设备和存储介质是适合于存储一个或多个程序的机器可读存储的示例，当被执行时，所述一个或多个程序实现本发明的示例。经由任何介质，诸如通过有线或无线耦合载有的通信信号，可以电子地传递本发明的示例，并且示例适当地包含相同内容。
应当注意的是：因为本发明解决了减少资源消耗，提高有效数据传输带宽，降低设备及传输线路的成本，减少实际传输的数据量，有效地提高通信系统的通信效率，能够并且环节海量数据带来的存储问题的技术问题，采用了计算机技术领域中技术人员在阅读本说明书之后根据其教导所能理解的技术手段，并获得了有益技术效果，所以在所附权利要求中要求保护的方案属于专利法意义上的技术方案。另外，因为所附权利要求要求保护的技术方案可以在工业中制造或使用，因此该方案具备实用性。
以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应包涵在本发明的保护范围之内。除非以其他方式明确陈述，否则公开的每个特征仅是一般系列的等效或类似特征的一个示例。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种减少资源消耗的数据压缩方法，其特征在于包括以下步骤：
在步骤S1中，成像单元根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；
在步骤S2中，成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；
在步骤S3中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；
在步骤S4中，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；
在步骤S5中，数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；
在步骤S6中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；
在步骤S7中，数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；
在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；
在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；
在步骤S10中，数据处理模块将步骤S6中的先前图像的图像信息或者步骤S9中的压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及
在步骤S11中，数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行步骤S10；
其中在步骤S6、S7中，数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；其中比较图像变化的比较包括如下步骤：
步骤S61，在水平和垂直方向将当前图像分为整数个单元，
步骤S62，提取当前图像的各个单元的特征，包括纹路和梯度；
步骤S63，计算相似度，其中：
梯度值为：g＝(x-mi)/G
纹路值为：t＝(ma-mi)/T
其中x是先前图像中对应的特征值，ma和mi分别是在对映单元中的最大值和最小值，G、T是量化等级；
梯度相似度：Sg＝[U(g,g’)]α*[V(g,g’)]β*[W(g,g’)]γ，
其中U(g,g’)＝(2*g1*g1’+E)/(g12*g1’2+E)，V(g,g’)＝(2g2*g2’+F)/(g22*g2’2+F)，W(g,g’)＝(2g3*g3’+G)/(g32*g3’2+G)，其中带角标参数g’表示先前值，无角标参数g表示当前值，并且g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’分别是当前、先前的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；
纹路相似度：St＝[U(t,t’)]α*[V(t,t’)]β*[W(t,t’)]γ，
其中U(t,t’)＝(2*t1*t1’+E)/(t12*t1’2+E)，V(t,t’)＝(2t2*t2’+F)/(t22*t2’2+F)，W(t,t’)＝(2t3*t3’+T)/(t32*t3’2+T)，其中带角标参数t’表示先前值，无角标参数t表示当前值，t1、t1’、t2、t2’、t3、t3’分别是当前、先前度的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；
步骤S64，当Sg和St各自的总和均大于各自的预设的总和阈值时，确定图像没有变化；否则为有变化；
步骤S65，当各个单元的Sg和St中的任一个小于等于各自的预设的单元的阈值时，确定该单元为变化单元，确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息。
2.根据权利要求1所述的减少资源消耗的数据压缩方法，其中：
成像单元是能够生成图像数据的电子设备，包括相机、摄像头、录像机、移动终端、监视器中的任一个；以及
当成像单元是摄像头、监视器或者录像机时，该成像单元位于位置和方向调节装置中的末端；该位置和方向调节装置包括顺序连接的第一连接构件，第一可旋转电动构件，第二连接构件，第二可旋转电动构件，第三连接构件，第三可旋转电动构件，第四连接构件，其中成像单元位于位置和方向调节装置中的第四连接构件的外侧；其中连接构件起连接和支撑作用，可旋转电动构件起根据电信号而旋转的作用；并且如果当可旋转电动构件均通过有线链路接收电信号时，连接构件为中空结构，其内部设置有电气配线，而如果当可旋转电动构件均通过无线链路接收电信号时，连接构件可以为中空结构或者实心结构，此时可旋转电动构件内部设置有近距离通信模块和信号处理模块，其与同样设置有近距离通信模块的数据处理模块通信；其中第一连接构件固定到静止物体；第一可旋转电动构件，第二可旋转电动构件，第三可旋转电动构件为棱柱或者圆柱结构或球形结构或哑铃型结构，其各自包括多个可以相互运动的子构件。
3.根据权利要求2所述的减少资源消耗的数据压缩方法，其中：
在步骤S3、S4中，数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续步骤S5；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；其中，成像单元的模式至少有两种，其模式数量取决于应用场景，不同模式中的至少两个具有不同的图像采集的分辨率和图像压缩比；数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确，通过维持或模式变更来获取最佳的图像采集、生成模式。
4.根据权利要求3所述的减少资源消耗的数据压缩方法，其中：
在步骤S8中，数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比包括：数据处理模块基于划分的单元，将当前图像划为多个类别，多个类别中的至少两个类别采用不同的压缩比；其中划分不同的类别基于的因素包括：(1)图像单元的变化情况；以及(2)基于图像单元的对比度和单元与相邻单元的灰度差。
5.根据权利要求4所述的减少资源消耗的数据压缩方法，其中：
在步骤S9中，数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩包括：
步骤S91，获取图像的第一类别的区域，第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域，其中m和n是大于1的正整数；
步骤S92，将第一类别的区域中的单元的低频子带进行编码以生成第一码流；
步骤S93，将第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域中至少一个的单元执行如下操作；求取每相邻的L个点的灰度值的平均，并将其写入码流中以形成第二码流；
步骤S94，用霍夫曼法对步骤S92和S93的两个码流进行熵编码并形成新的数据流；
步骤S95，根据不同类别的区域的数据流的次序，将结果依序组合并待由步骤S10处理。
6.根据权利要求5所述的减少资源消耗的数据压缩方法，其中：
成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块采用无线或有线通信链路，这取决于成像单元的类型，无线通信链路包括长距离通信和短距离通信，长距离通信包括长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、全球移动通信系统(GSM)；短距离通信包括无线保真(WiFi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)和全球导航卫星系统(GNSS)；有线通信包括以下中的一个：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐的标准232(RS-232)和普通老式电话服务(POTS)。
7.一种减少资源消耗的数据压缩装置，包括：
成像单元，被配置成：根据场景进入第一模式，捕获对象的图像，以生成图像数据；将模式信息和图像数据发送到数据处理模块；
数据处理模块，被配置成：基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续第一模式操作；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式；
发送模块，被配置成：将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息发送给接收模块；以及
其中：如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；数据处理模块将维持的第一模式或者变更后的第二模式下的第一个图像数据存储在缓冲器中，并根据两种模式中的对应的一个而继续获取图像数据；数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比；数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩；数据处理模块将先前图像的图像信息或者压缩的图像信息，经由发送模块发送给接收模块；以及数据处理模块重复执行当前与先前图像的比较和/或压缩，并重复执行操作；
其中数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确；如果正确则向成像单元发送响应以维持该第一模式，并继续第一模式的操作；如果不正确则向成像单元发送响应以变更为不同于第一模式的第二模式，如果成像单元被变更为不同于第一模式的第二模式，则在新模式下捕获对象的图像，以生成图像数据；其中，成像单元的模式至少有两种，其模式数量取决于应用场景，不同模式中的至少两个具有不同的图像采集的分辨率和图像压缩比；数据处理模块基于图像数据的特征信息确认模式信息对应的模式是否正确，通过维持或模式变更来获取最佳的图像采集、生成模式；
数据处理模块比较当前的图像数据与缓冲器中的图像数据；数据处理模块基于比较结果，如果确定图像没有变化，则使用先前图像的图像信息；如果确定图像有变化，则确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；其中比较图像变化的比较包括：在水平和垂直方向将当前图像分为整数个单元；提取当前图像的各个单元的特征，包括纹路和梯度；计算相似度，其中：梯度值为：g＝(x-mi)/G；纹路值为：t＝(ma-mi)/T；其中x是先前图像中对应的特征值，ma和mi分别是在对映单元中的最大值和最小值，G、T是量化等级；梯度相似度：Sg＝[U(g,g’)]α*[V(g,g’)]β*[W(g,g’)]γ，其中U(g,g’)＝(2*g1*g1’+E)/(g12*g1’2+E)，V(g,g’)＝(2g2*g2’+F)/(g22*g2’2+F)，W(g,g’)＝(2g3*g3’+G)/(g32*g3’2+G)，其中带角标参数g’表示先前值，无角标参数g表示当前值，并且g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’分别是当前、先前的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；纹路相似度：St＝[U(t,t’)]α*[V(t,t’)]β*[W(t,t’)]γ，其中U(t,t’)＝(2*t1*t1’+E)/(t12*t1’2+E)，V(t,t’)＝(2t2*t2’+F)/(t22*t2’2+F)，W(t,t’)＝(2t3*t3’+T)/(t32*t3’2+T)，其中带角标参数t’表示先前值，无角标参数t表示当前值，t1、t1’、t2、t2’、t3、t3’分别是当前、先前度的均值，标准差，方差；α、β、γ、E、F、G是非零常数；当Sg和St各自的总和均大于各自的预设的总和阈值时，确定图像没有变化；否则为有变化；当各个单元的Sg和St中的任一个小于等于各自的预设的单元的阈值时，确定该单元为变化单元，确定当前图像中相对于先前的图像的变化单元的数量，如果该数量未超过阈值，则使用先前图像的图像信息，而如果该数量超过阈值，则使用当前图像的图像信息；
数据处理模块对当前图像的图像信息进行区域识别，并且划分不同的类别，其中不同的类别对应于不同的图像压缩比包括：数据处理模块基于划分的单元，将当前图像划为多个类别，多个类别中的至少两个类别采用不同的压缩比；其中划分不同的类别基于的因素包括：(1)图像单元的变化情况；以及(2)基于图像单元的对比度和单元与相邻单元的灰度差；
数据处理模块将不同类别的区域进行图像压缩被进一步配置成执行：获取图像的第一类别的区域，第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域，其中m和n是大于1的正整数；将第一类别的区域中的单元的低频子带进行编码以生成第一码流；将第二类别的区域，……，第m类别的区域，……第n类别的区域中至少一个的单元执行如下操作；求取每相邻的L个点的灰度值的平均，并将其写入码流中以形成第二码流；用霍夫曼法对之前两个码流进行熵编码并形成新的数据流；根据不同类别的区域的数据流的次序，将结果依序组合并待由后续处理；以及
成像单元将模式信息和图像数据发送到数据处理模块采用无线或有线通信链路，这取决于成像单元的类型，无线通信链路包括长距离通信和短距离通信，长距离通信包括长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、全球移动通信系统(GSM)；短距离通信包括无线保真(WiFi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)和全球导航卫星系统(GNSS)；有线通信包括以下中的一个：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐的标准232(RS-232)和普通老式电话服务(POTS)。
8.根据权利要求7所述的减少资源消耗的数据压缩装置，其中：
成像单元是能够生成图像数据的电子设备，包括相机、摄像头、录像机、移动终端、监视器中的任一个；以及
当成像单元是摄像头、监视器或者录像机时，该成像单元位于位置和方向调节装置中的末端；该位置和方向调节装置包括顺序连接的第一连接构件，第一可旋转电动构件，第二连接构件，第二可旋转电动构件，第三连接构件，第三可旋转电动构件，第四连接构件，其中成像单元位于位置和方向调节装置中的第四连接构件的外侧；其中连接构件起连接和支撑作用，可旋转电动构件起根据电信号而旋转的作用；并且如果当可旋转电动构件均通过有线链路接收电信号时，连接构件为中空结构，其内部设置有电气配线，而如果当可旋转电动构件均通过无线链路接收电信号时，连接构件可以为中空结构或者实心结构，此时可旋转电动构件内部设置有近距离通信模块和信号处理模块，其与同样设置有近距离通信模块的数据处理模块通信；其中第一连接构件固定到静止物体；第一可旋转电动构件，第二可旋转电动构件，第三可旋转电动构件为棱柱或者圆柱结构或球形结构或哑铃型结构，其各自包括多个可以相互运动的子构件。
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