CN113989398A - Ct数据无损压缩、解压方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CT数据无损压缩、解压方法、系统、电子设备及存储介质，涉及CT数据压缩技术领域，CT数据无损压缩方法具体包括：S20，输入探测器的原始数据A；S21，对原始数据A进行差分编码得到差分数据B；S22，对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。该CT数据无损压缩方法改善了现有技术中应用于CT图像压缩计算的方法过程比较复杂且处理实时性较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及CT数据压缩技术领域，尤其涉及一种CT数据无损压缩、解压方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
计算机断层扫描成像(CT)技术在近些年发展迅速，随着CT设备层数的不断增加，CT设备的射线利用率、扫描速度和图像分辨率都获得了很大的改善。相较之前的32排64排CT，当下CT已经达256排，甚至512排，单次投影所得数据也成指数级增加，这种情况下要实时传输保存大量CT投影数据越来越困难，滑环的传输效率和存储空间逐渐成为CT设备瓶颈。
通过数据压缩的方式，可以提升CT数据传输效率，同时节约存储空间。由于CT图像是用来进行检查和诊断疾病的，任何细节损失都有可能引起误诊，有损压缩方法不可避免的增加了风险，无损压缩方案更适合CT图像。理论上一般的无损数据压缩方法例如DPCM变换、DCT变换、小波变换和KL变换方法都可以用在CT图像压缩中，但是以上方法计算过程比较复杂，涉及多次数据统计和数据迭代计算，处理实时性较差，并不适合在CT设备中使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CT数据无损压缩、解压方法、电子设备及存储介质，该CT数据无损压缩方法能够解决现有技术中应用于CT图像压缩计算的方法过程比较复杂且处理实时性较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种CT数据无损压缩方法，所述方法具体包括：
S20，输入探测器的原始数据A；
S21，对所述原始数据A进行差分编码得到差分数据B；
S22，对所述差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，所述S20具体包括：
S201，在CT扫描过程中通过探测器采集原始数据A，所述原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数；
S202，将所述原始数据A进行缓存。
进一步地，所述S21进一步包括：
S211，通过公式1和公式2得到差分数据B，所述差分数据B数量为M个，单个数据宽度为W+1个bit，数据类型为有符号数；
B(0)＝A(0) 公式1；
B(n)＝A(n)-A(n-1)，n>0 公式2；
式中，B为差分数据，A为原始数据，n为正整数。
进一步地，所述S22进一步包括：
S221，根据所述差分数据B的范围区间，确定一个差分数据B编码成y个字节连续的压缩后数据C；y的确定方法为，满足条件
或
y>0；
S222，所述压缩后数据C数量为N个，压缩后数据C数据宽度为一个字节；
S223，若相邻压缩后数据C属于同一个差分数据B的编码，则编码标志K相同；若相邻压缩后数据C属于不同的差分数据B编码，则编码标志K不同；
S224，编码压缩后数据C的数据位。
一种CT数据无损解压方法，其特征在于，包括：
S30，输入压缩后数据C；
S31，将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
S32，将差分数据B进行差分解码得到原始数据A并输出。
一种CT数据无损压缩系统，包括：
存储模块，用于存储探测器的原始数据A；
差分编解码模块，与所述存储模块连接，用于对所述原始数据A进行差分编码得到差分数据B；
可变字长编解码模块，与所述差分编解码模块连接，用于对所述差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
进一步地，所述系统还包括采集模块，所述采集模块与所述存储模块连接，用于在CT扫描过程中获得探测器的原始数据A并将所述原始数据A发送至所述存储模块进行存储，所述原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数。
一种CT数据无损解压系统，其特征在于，包括：
存储模块，用于存储压缩后数据C；
可变字长编解码模块，与所述存储模块连接，用于将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
差分编解码模块，与所述可变字长编解码模块连接，用于将差分数据B进行差分解码得到原始数据A；
输出模块，与所述差分编解码模块连接，用于输出原始数据A。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述方法的步骤。
一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明具有如下优点：
本发明中的CT数据无损压缩方法，通过对原始数据A进行差分编码得到差分数据B，通过对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C，实现了对CT数据无损压缩，提升CT滑环的数据传输效率，节省了数据存储空间，简单高效易于硬件实现；解决了现有技术中应用于CT图像压缩计算的方法过程比较复杂且处理实时性较差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明CT数据无损压缩方法的流程图；
图2为本发明CT数据无损解压方法的流程图；
图3为本发明CT数据无损压缩系统的结构示意图；
图4为本发明CT数据无损解压系统的结构示意图；
图5为本发明提供的电子设备实体结构示意图。
存储模块10，差分编解码模块20，可变字长编解码模块30，采集模块40，电子设备50，处理器501，存储器502，总线503，输出模块60。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明CT数据无损压缩方法实施例流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种CT数据无损压缩方法，包括以下步骤：
S20：输入探测器的原始数据A。
具体的，通过采集模块40在CT扫描过程中通过探测器采集原始数据A并将原始数据A发送至存储模块10进行存储，原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数。
S21：对原始数据A进行差分编码得到差分数据B。
具体的，对原始数据A进行差分编码得到差分数据B，差分编码规则为：
B(0)＝A(0) 公式1；
B(n)＝A(n)-A(n-1)，n>0 公式2；
式中，B为差分数据，A为原始数据，n为正整数。
差分数据B数量为M个，单个数据宽度为W+1个bit，数据类型为有符号数；
S22：对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
具体的，对差分数据B进行二次编码将差分数据B变成压缩后数据C，压缩后数据C数量为N个，压缩后数据C数据宽度为一个字节；其中C[7]为数据连续标志为K，C[6..0]为数据位。编码规则如下：
根据差分数据B的范围区间，确定一个差分数据B编码成y个字节连续的压缩后数据C；y的确定方法为，满足条件
或
y>0；
若相邻压缩后数据C属于同一个差分数据B的编码，则编码标志K相同；若相邻压缩后数据C属于不同的差分数据B编码，则编码标志K不同；规定第一个C数据K＝0。
编码压缩后数据C的数据位；将B以7个bit为一个单元，从低到高分解成y个，顺序赋给对应的C[6..0]，到此C编码完成。
表1
如表1所示，以24bit宽度A数据，对应B数据为25bit，举例说明编码规则：
表2
如表2所示，B数据的为相邻A数据的差，假设其分布如下：u＝0.05，v＝0.9，w＝0.05；
原始数据A数据量为M*24bit，差分编码后为差分数据B，差分数据B编码为压缩后数据C数据量为M*(u*8bit+v*16bit+w*24bit+(1-w-v-u)*32bit)为M*16bit。压缩效率为66％。实际的CT射线经过人体组织时会衰减，得到的投影数据往往有很好的均匀性，差分数据B更加集中一些，实际压缩比还会更高。
图2为本发明CT数据无损解压方法实施例流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种CT数据无损解压方法，包括以下步骤：
S30，输入压缩后数据C；
具体的，压缩后数据C缓存至存储模块10，压缩后数据C数量为N个，压缩后数据C数据宽度为一个字节；
S31，将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
具体的，差分数据B数量为M个，单个数据宽度为W+1个bit，数据类型为有符号数；
S32，将差分数据B进行差分解码得到原始数据A并输出。
具体的，原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数。
图3为本发明CT数据无损压缩系统的控制原理示意图，如图3所示，本发明实施例提供了一种CT数据无损压缩系统；
存储模块10，用于存储探测器的原始数据A；
存储模块10是时序逻辑电路的一种。存储模块10是许多存储单元的集合，按单元号顺序排列。每个单元由若干二进制位构成，以表示存储单元中存放的数值；存储模块10是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息，统称访问存储模块10。主存中汇集存储单元的载体称为存储体，存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息，该信息的总位数称为一个存储单元的字长。存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的，单元地址只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。
指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时，先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器502地址寄存器(MAR)。为可存放从主存的存储单元内取出的信息或准备存入某存储单元的信息，还要设置一个存储器502数据寄存器(MDR)。
采集模块40，采集模块40与存储模块10连接，用于在CT扫描过程中获得探测器的原始数据A并将原始数据A发送至存储模块10进行存储，原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数。
差分编解码模块20，与存储模块10连接，用于对原始数据A进行差分编码得到差分数据B；通过公式1和公式2得到差分数据B，差分数据B数量为M个，单个数据宽度为W+1个bit，数据类型为有符号数；
B(0)＝A(0) 公式1；
B(n)＝A(n)-A(n-1)，n>0 公式2；
式中，B为差分数据，A为原始数据，n为正整数。
可变字长编解码模块30，与差分编解码模块20连接，用于对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。压缩后数据C数量为N个，压缩后数据C数据宽度为一个字节；根据差分数据B的范围区间，确定一个差分数据B编码成y个字节连续的压缩后数据C；y的确定方法为，满足条件
或
y>0；若相邻压缩后数据C属于同一个差分数据B的编码，则编码标志K相同；若相邻压缩后数据C属于不同的差分数据B编码，则编码标志K不同；编码压缩后数据C的数据位。
本发明实施例提供的CT数据无损压缩系统具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图4为本发明CT数据无损解压系统的控制原理示意图，如图4所示，本发明实施例提供了一种CT数据无损解压系统；
存储模块10，用于存储压缩后数据C；
可变字长编解码模块30，与存储模块10连接，用于将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
差分编解码模块20，与可变字长编解码模块30连接，用于将差分数据B进行差分解码得到原始数据A；
输出模块60，与所述差分编解码模块连接，用于输出原始数据A。
本发明实施例提供的CT数据无损解压系统具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图5为本发明实施例提供的电子设备50实体结构示意图，如图5所示，电子设备50包括：处理器501(processor)、存储器502(memory)和总线503；
其中，处理器501、存储器502通过总线503完成相互间的通信；
处理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：输入探测器的原始数据A；对原始数据A进行差分编码得到差分数据B；对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：输入探测器的原始数据A；对原始数据A进行差分编码得到差分数据B；对差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种CT数据无损压缩方法，其特征在于，所述方法具体包括：
S20，输入探测器的原始数据A；
S21，对所述原始数据A进行差分编码得到差分数据B；
S22，对所述差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
2.根据权利要求1所述的CT数据无损压缩方法，其特征在于，所述S20具体包括：
S201，在CT扫描过程中通过探测器采集原始数据A，所述原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数；
S202，将所述原始数据A进行缓存。
3.根据权利要求1所述的CT数据无损压缩方法，其特征在于，所述S21进一步包括：
S211，通过公式1和公式2得到差分数据B，所述差分数据B数量为M个，单个数据宽度为W+1个bit，数据类型为有符号数；
B(0)＝A(0) 公式1；
B(n)＝A(n)-A(n-1)，n>0 公式2；
式中，B为差分数据，A为原始数据，n为正整数。
4.根据权利要求1所述的CT数据无损压缩方法，其特征在于，所述S22进一步包括：
S221，根据所述差分数据B的范围区间，确定一个差分数据B编码成y个字节连续的压缩后数据C；y的确定方法为，满足条件
或
y>0；
S222，所述压缩后数据C数量为N个，压缩后数据C数据宽度为一个字节；
S223，若相邻压缩后数据C属于同一个差分数据B的编码，则编码标志K相同；若相邻压缩后数据C属于不同的差分数据B编码，则编码标志K不同；
S224，编码压缩后数据C的数据位。
5.一种CT数据无损解压方法，其特征在于，包括：
S30，输入压缩后数据C；
S31，将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
S32，将差分数据B进行差分解码得到原始数据A并输出。
6.一种CT数据无损压缩系统，其特征在于，包括：
存储模块，用于存储探测器的原始数据A；
差分编解码模块，与所述存储模块连接，用于对所述原始数据A进行差分编码得到差分数据B；
可变字长编解码模块，与所述差分编解码模块连接，用于对所述差分数据B进行可变字长编码得到压缩后数据C并输出。
7.根据权利要求6所述的CT数据无损压缩系统，其特征在于，所述系统还包括采集模块，所述采集模块与所述存储模块连接，用于在CT扫描过程中获得探测器的原始数据A并将所述原始数据A发送至所述存储模块进行存储，所述原始数据A数量为M个，单个数据宽度为W个bit，数据类型为无符号数。
8.一种CT数据无损解压系统，其特征在于，包括：
存储模块，用于存储压缩后数据C；
可变字长编解码模块，与所述存储模块连接，用于将压缩后数据C进行可变字长解码得到差分数据B；
差分编解码模块，与所述可变字长编解码模块连接，用于将差分数据B进行差分解码得到原始数据A；
输出模块，与所述差分编解码模块连接，用于输出原始数据A。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的方法的步骤，或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5所述的方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的方法的步骤；或者，所述计算机程序被执行时实现如权利要求5所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220128 |