CN115761018A - 冷冻电镜图像压缩解压方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种冷冻电镜图像压缩解压方法、装置、电子设备及存储介质，图像压缩过程包括确定至少一个冷冻电镜图像表征噪声大小的图像特征值。并根据图像特征值进行图像筛选得到目标冷冻电镜图像。再根据预设拆分规则将目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像并分别通过第一编码规则和第二编码规则进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像，存储第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像完成图像压缩过程。本公开通过筛选得到噪声较大的冷冻电镜图像，并将冷冻电镜图像拆分为两种噪声大小不同的图像进行分别编码，尽可能保证了压缩过程中不丢失信息，并得到体积较小的压缩结果。

Description

冷冻电镜图像压缩解压方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉及图像压缩领域，尤其涉及一种冷冻电镜图像压缩解压方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

冷冻电镜图像是一种尺寸较大的图像，通常原始图像能够达到100M左右。同时，由于冷冻电镜图像是一种噪声较大的图像，压缩过程会严重丢失有效信号，因此目前基本采用无压缩方法保存冷冻电镜图像，占用资源巨大，且不便于存储以及传输。相关技术在对冷冻电镜图像进行压缩时保证背景不变，即压缩前后图像背景均为正态分布的白背景。这种图像压缩方式在将冷冻电镜图像压缩为PNG格式图像时只能将图像压缩10％左右，压缩能力较弱。而在将冷冻电镜图像压缩为JPG格式图像时能够将图像压缩30％以上，但压缩过程会丢失大量信号，造成压缩损失。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种冷冻电镜图像压缩解压方法、装置、电子设备及存储介质，旨在为高噪声图像提供一种保证信号不丢失的压缩解压方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种冷冻电镜图像压缩方法，所述方法包括：

确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，所述图像特征值用于表征所述图像噪声的强度；

根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像；

根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，所述第一候选图像的噪声大于所述第二候选图像的噪声；

分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像；

存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

在一种可能的实现方式中，所述确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，包括：

对于每个所述冷冻电镜图像，分别进行统计分析，得到表征其中每个像素值数量分布情况的直方图；

对所述直方图进行高斯拟合得到拟合函数；

根据所述冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过所述拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像，包括：

确定对应图像特征值小于特征阈值的冷冻电镜图像为目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，包括：

提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的整数部分得到第一候选图像；

提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的小数部分得到第二候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述第一编码规则为霍夫曼编码规则，所述第二编码规则为LZ77编码规则。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

确定所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息以及编码参数；

将所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息、编码参数与所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像一同打包存储。

根据本公开的第二方面，提供了一种冷冻电镜图像解压方法，所述方法包括：

确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件；

根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像；

根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像；

计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像包括：

确定所述第一编码图像中每个像素位置的像素值在所述第一编码表中对应的第一编码值；

将每个所述像素位置对应的第一编码值更新至所述第一编码图像中，得到第一候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像包括：

确定所述第二编码图像中每个像素位置的像素值在所述第二编码表中对应的第二编码值；

将每个所述像素位置对应的第二编码值更新至所述第二编码图像中，得到第二候选图像。

根据本公开的第三方面，提供了一种冷冻电镜图像压缩装置，所述装置包括：

特征值确定模块，用于确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，所述图像特征值用于表征所述图像噪声的强度；

图像筛选模块，用于根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像；

图像拆分模块，用于根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，所述第一候选图像的噪声大于所述第二候选图像的噪声；

图像编码模块，用于分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像；

数据存储模块，用于存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

在一种可能的实现方式中，所述特征值确定模块，包括：

统计分析子模块，用于对于每个所述冷冻电镜图像，分别进行统计分析，得到表征其中每个像素值数量分布情况的直方图；

函数确定子模块，用于对所述直方图进行高斯拟合得到拟合函数；

特征值确定子模块，用于根据所述冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过所述拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。

在一种可能的实现方式中，所述图像筛选模块，包括：

图像筛选子模块，用于确定对应图像特征值小于特征阈值的冷冻电镜图像为目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述图像拆分模块，包括：

第一图像提取子模块，用于提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的整数部分得到第一候选图像；

第二图像提取子模块，用于提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的小数部分得到第二候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述第一编码规则为霍夫曼编码规则，所述第二编码规则为LZ77编码规则。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

信息确定模块，用于确定所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息以及编码参数；

数据存储模块，还用于将所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息、编码参数与所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像一同打包存储。

根据本公开的第四方面，提供了一种冷冻电镜图像解压装置，所述装置包括：

文件确定模块，用于确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件；

第一解码模块，用于根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像；

第二解码模块，用于根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像；

图像还原模块，用于计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述第一解码模块包括：

第一编码值获取子模块，用于确定所述第一编码图像中每个像素位置的像素值在所述第一编码表中对应的第一编码值；

第一图像解码子模块，用于将每个所述像素位置对应的第一编码值更新至所述第一编码图像中，得到第一候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述第二解码模块包括：

第二编码值获取子模块，用于确定所述第二编码图像中每个像素位置的像素值在所述第二编码表中对应的第二编码值；

第二图像解码子模块，用于将每个所述像素位置对应的第二编码值更新至所述第二编码图像中，得到第二候选图像。

根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。

根据本公开的第六方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。

根据本公开的第七方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

在本公开实施例中，图像压缩过程包括确定至少一个冷冻电镜图像表征噪声大小的图像特征值。并根据图像特征值进行图像筛选得到目标冷冻电镜图像。再根据预设拆分规则将目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，分别通过第一编码规则和第二编码规则对第一候选图像和第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像，存储第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像完成图像压缩过程。本公开通过筛选得到噪声较大的冷冻电镜图像，并将冷冻电镜图像拆分为两种噪声大小不同的候选图像进行分别编码，尽可能保证了压缩过程中不丢失信息，并得到体积较小的压缩结果。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩方法的流程图；

图2示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像的示意图；

图3示出根据本公开实施例的一种拟合函数的示意图；

图4示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩方法的示意图；

图5示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像解压方法的流程图；

图6示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩装置的示意图；

图7示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像解压装置的示意图；

图8示出根据本公开实施例的一种电子设备的示意图；

图9示出根据本公开实施例的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

在一种可能的实现方式中，本公开实施例的冷冻电镜图像压缩方法以及冷冻电镜图像解压方法可以由终端设备或服务器等电子设备执行。其中，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等任意固定或移动终端。服务器可以为单独的服务器或多个服务器组成的服务器集群。任意电子设备可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现本公开实施例的冷冻电镜图像压缩方法以及冷冻电镜图像解压方法。

图1示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩方法的流程图。如图1所示，本公开实施例的冷冻电镜压缩方法可以包括以下步骤S10-S50。

步骤S10、确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值。

在一种可能的实现方式中，通过电子设备获取至少一个待压缩的冷冻电镜图像。电子设备可以通过任意方式获取至少一个冷冻电镜图像，例如可以通过电子设备连接的冷冻电镜图像采集装置采集得到，或者还可以通过其他设备采集得到冷冻电镜图像后发送至电子设备。与常规的图像不同，冷冻电镜图像为通常高噪声图像，容易在压缩过程中丢失高频部分的有效信号。同时，现有技术能够对低噪声图像实现低损失压缩。因此，电子设备可以在获取至少一个待压缩的冷冻电镜图像后，判断冷冻电镜图像的噪声强度，以根据噪声强度确定冷冻电镜图像的压缩方式。例如，在噪声大的情况下通过本公开实施例的图像压缩方式进行压缩，在噪声小的情况下通过相关技术的低噪声图像压缩方式进行图像压缩。

图2示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像的示意图。如图2所示，冷冻电镜图像的背景为白噪声，整个图像中的前景尺寸通常小于背景尺寸，且前景内容与普通图像相比干扰信息较多质量较低。因此，整个冷冻电镜图像为高噪声图像。

可选地，电子设备可以在获取至少一个冷冻电镜图像后通过计算冷冻电镜图像的图像特征值确定冷冻电镜图像的噪声强度，即图像特征值用于表征图像噪声的强度。由于图像噪声越高的情况下，图像中像素值的分布越符合正态分布。因此，电子设备可以通过对每个冷冻电镜图像中像素进行统计分析的方式确定对应的图像特征值。即确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值的过程可以包括对于每个冷冻电镜图像，分别进行统计分析，得到表征其中每个像素值数量分布情况的直方图。对直方图进行高斯拟合得到拟合函数，再根据冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。

可选地，对冷冻电镜图像进行统计分析得到的直方图中，横轴可以表征像素值，纵轴可以表征像素值在冷冻电镜图像中出现的次数。在冷冻电镜图像为高噪声图像的情况下，其像素值的分布应当符合正态分布。因此，对直方图进行高斯拟合得到的拟合函数可以为如下函数：

其中，x为像素值，f(x)为通过拟合函数预测得到冷冻电镜图像中该像素值出现的次数。在冷冻电镜图像的噪声强度越大的情况下，拟合函数预测得到的像素值在冷冻电镜图像中出现的次数与像素值在冷冻电镜图像中实际出现的次数越接近。在冷冻电镜图像的噪声强度越小的情况下，拟合函数预测得到的像素值在冷冻电镜图像中出现的次数与像素值在冷冻电镜图像中实际出现的次数差异越大。因此，电子设备可以通过计算冷冻电镜图像中每个像素值通过拟合函数预测的出现次数与实际次数的差异确定对应的图像特征值。可选地，可以通过计算冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。通过上述方式确定的图像特征值与冷冻电镜图像的噪声强度成反比，图像特征值越大则噪声越小，图像特征值越小则噪声越大。

图3示出根据本公开实施例的一种拟合函数的示意图。如图3所示，由于冷冻电镜图像为高噪声图像，对冷冻电镜图像进行统计分析得到的直方图符合正态分布，因此可以确定对应的拟合函数为高斯函数。

步骤S20、根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，计算得到每个冷冻电镜图像对应的图像特征值后，电子设备根据图像特征值筛选得到需要通过本公开实施例的图像压缩方法进行图像压缩的目标冷冻电镜图像。进一步地，可以根据其他图像压缩方式对目标冷冻电镜图像以外的其他冷冻电镜图像进行图像压缩。可选地，电子设备可以预先设定用于筛选目标冷冻电镜图像的特征阈值，以在至少一个冷冻电镜图像中确定对应图像特征值小于特征阈值的冷冻电镜图像为目标冷冻电镜图像，进一步为通过冷冻电镜图像压缩方法对目标冷冻电镜图像进行图像压缩。

步骤S30、根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像。

在一种可能的实现方式中，电子设备在确定目标冷冻电镜图像后，先根据预设的拆分规则拆分目标冷冻电镜图像，得到噪声强度不同的第一候选图像和第二候选图像。其中，第一候选图像的噪声大于第二候选图像的噪声。即第一候选图像以噪声为主，用于表征目标冷冻电镜图像的背景，其像素值的统计分析结果更加符合正态分布，第二候选图像以信息为主，用于表征目标冷冻电镜图像的前景，其像素值的统计分析结果与正态分布的差异越小。

可选地，预设的拆分规则可以为根据目标冷冻电镜图像中每个像素位置的像素值进行拆分，得到整数像素值组成的第一候选图像和小数像素值组成的第二候选图像。即电子设备可以提取目标冷冻电镜图像中每个像素值的整数部分得到第一候选图像，提取目标冷冻电镜图像中每个像素值的小数部分得到第二候选图像。

进一步地，电子设备还可以根据其他方式进行准确的拆分。例如，可以通过将目标冷冻电镜图像中每个像素值的实际数量输入拟合函数进行计算，得到符合拟合函数的特征像素值，将每个所述特征像素值填入对应像素值所在的像素位置得到第一候选图像。可选地，电子设备还计算每个像素值和对应特征像素值的差，得到差异像素值，将所述差异像素值填入对应像素值所在的像素位置得到第二候选图像。

步骤S40、分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像。

在一种可能的实现方式中，在拆分目标冷冻电镜图像得到噪声强度不同的第一候选图像和第二候选图像后，可以分别通过预设的第一编码规则和第二编码规则针对性的对第一候选图像和第二候选图像进行编码。可选地，第一编码规则可以为霍夫曼编码规则，第二编码规则可以为LZ77编码规则。

可选地，霍夫曼编码规则为一种用于无损数据压缩的熵编码算法，通过变长编码表对第一候选图像中每个像素值进行编码。其中，变长编码表是通过一种评估像素值在第一候选图像中出现机率的方法得到的编码表，出现机率高的像素值使用较短的编码，反之出现机率低的像素值则使用较长的编码。该编码方式能够使得编码之后得到的多个像素值的平均长度、期望值降低，从而达到无损压缩数据的目的。通过该编码方式确定的变长编码表即为第一编码表，其中包括第一候选图像中原始像素值和编码后像素值的对应关系。编码后得到的第一编码图像为通过编码后像素值替换所述第一候选图像中原始像素值得到的图像。该方式对高噪声图像进行无损数据压缩，能够避免背景信号损失。

可选地，LZ77编码规则为一种基于字典的、“滑动窗”的无损压缩算法，可以提取第二编码图像中不同的像素值组成字符串，其中每个字符为一个像素值。进一步通过包括搜索缓冲区和待编码区的滑动窗口滑动对字符串进行编码。其中，可以由字符串的开始字符开始滑动，以迭代的方式在滑动窗口的待编码区中查找搜索缓冲区中最大匹配字符串，如果找到匹配的字符串，输出偏移值以及匹配长度并将滑动窗口向前滑动匹配长度，如果没有找到匹配的字符串则输出待编码区的第一个字符并将滑动窗口向前滑动一步。直到待编码区中的内容为空时结束编码过程，并将编码得到的字符串与原始字符串中相同位置的字符作为对应的像素值，确定第二编码表，通过编码后像素值替换所述第二候选图像中原始像素值得到第二编码图像。该编码方式能够最大限度降低第二候选图像编码过程的损失，得到能够准确记载目标冷冻电镜图像前景信息的第二编码图像。

步骤S50、存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

在一种可能的实现方式中，电子设备在分别对第一候选图像和第二候选图像进行编码得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像后，将上述编码表和编码图像一同打包为编码文件存储。

可选地，为了进一步提高目标冷冻电镜图像的压缩以及解压的效率，还可以将目标冷冻电镜图像的相关信息以及编码信息与第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像一同存储。例如，电子设备可以确定目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息以及编码参数。再将目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息、编码参数与第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像一同打包存储。其中，属性信息可以包括图像尺寸、图像名称等图像本身的属性信息。采样信息可以包括采集目标冷冻电镜图像的冷冻电镜采样信息，以及其他图像采集过程中的特征信息，编码参数可以包括第一编码规则和第二编码规则在进行编码时所需的参数。

图4示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩方法的示意图。如图4所示，本公开实施例在获取到冷冻电镜图像40后，先确定对应的图像特征值41并判断图像特征值41是否小于特征阈值42。在冷冻电镜图像40对应的图像特征值41不小于特征阈值42时，确定该冷冻电镜图像40噪声强度不适用本公开实施例的图像压缩算法，终止对冷冻电镜图像40的压缩处理43。在冷冻电镜图像40对应的图像特征值41小于特征阈值42时，确定冷冻电镜图像40为目标冷冻电镜图像并拆分目标冷冻电镜图像44得到第一候选图像45和第二候选图像46。通过第一编码规则和第二编码规则分别对第一候选图像45和第二候选图像46进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像47和第二编码图像48，进一步根据上述编码表和编码图像确定压缩目标冷冻电镜图像得到的压缩文件。

基于上述技术特征，本公开实施例的冷冻电镜图像压缩方法可以通过噪声强度进行筛选，得到噪声较大的冷冻电镜图像进行压缩。进一步地将待压缩的冷冻电镜图像拆分为两种噪声大小不同的候选图像，基于每个候选图像的特性通过不同的编码方式分别进行针对性的编码，尽可能保证了压缩过程中不丢失信息，并得到体积较小的图像压缩结果。同时，该压缩方式还能够在不同的软件、硬件平台实施，具有较高的普适性。

图5示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像解压方法的流程图。如图5所示，本公开实施例的冷冻电镜图像解压方法包括以下步骤S60-S90，可以用于对图1所示方法压缩得到的冷冻电镜图像进行解压。

步骤S60、确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件。

在一种可能的实现方式中，确定待解压目标冷冻电镜图像对应的压缩文件，包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像。其中，第一编码表用于对第一编码图像进行解压，第二编码表用于对第二编码图像进行解压。可选地，除上述第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像以外，压缩文件中还可以包括目标冷冻电镜图像的其他信息，例如属性信息、采样信息、编码参数。其中，属性信息可以包括图像尺寸、图像名称等图像本身的属性信息。采样信息可以包括采集目标冷冻电镜图像的冷冻电镜采样信息，以及其他图像采集过程中的特征信息，编码参数可以包括第一编码规则和第二编码规则在进行编码时所需的参数。

步骤S70、根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像。

在一种可能的实现方式中，第一编码表中包括第一编码图像中的原始像素值和编码像素值的对应关系，电子设备可以根据像素值的对应关系对第一编码图像进行解码，还原第一编码图像中的原始像素值得到第一候选图像。即确定第一候选图像的过程可以包括确定第一编码图像中每个像素位置的像素值在第一编码表中对应的第一编码值，再将每个像素位置对应的第一编码值更新至第一编码图像中，得到第一候选图像。

可选地，第一编码表和第一编码图像为通过霍夫曼编码规则对第一候选图像进行编码得到的信息。

步骤S80、根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像。

在一种可能的实现方式中，第二编码表中包括第二编码图像中的原始像素值和编码像素值的对应关系，电子设备可以根据像素值的对应关系对第二编码图像进行解码，还原第二编码图像中的原始像素值得到第二候选图像。即确定第二候选图像的过程可以包括确定第二编码图像中每个像素位置的像素值在第二编码表中对应的第二编码值，再将每个像素位置对应的第二编码值更新至第二编码图像中，得到第二候选图像。

可选地，第二编码表和第二编码图像为通过LZ77编码规则对第二候选图像进行编码得到的信息。

步骤S90、计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，第一候选图像和第二候选图像为拆分目标冷冻电镜图像得到的两个记录不同信息，且噪声强度不同的图像。电子设备在通过第一编码表和第二编码表分别解码得到第一候选图像和第二候选图像后，可以直接通过计算第一候选图像和第二候选图像的和完成目标冷冻电镜图像的解压，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

基于上述技术特征，本公开实施例的冷冻电镜图像解压方法能够通过获取压缩文件，直接根据压缩文件中存储的两个编码表分别对对应的编码图像进行解压求和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。该解压方式在解压过程中无信号损失且解压方法简单，解压速度快效率高。

图6示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像压缩装置的示意图。如图6所示，本公开实施例的冷冻电镜图像压缩装置包括特征值确定模块60、图像筛选模块61、图像拆分模块62、图像编码模块63和数据存储模块64。

特征值确定模块60，用于确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，所述图像特征值用于表征所述图像噪声的强度；

图像筛选模块61，用于根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像；

图像拆分模块62，用于根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，所述第一候选图像的噪声大于所述第二候选图像的噪声；

图像编码模块63，用于分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像；

数据存储模块64，用于存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

在一种可能的实现方式中，所述特征值确定模块60，包括：

统计分析子模块，用于对于每个所述冷冻电镜图像，分别进行统计分析，得到表征其中每个像素值数量分布情况的直方图；

函数确定子模块，用于对所述直方图进行高斯拟合得到拟合函数；

特征值确定子模块，用于根据所述冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过所述拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。

在一种可能的实现方式中，所述图像筛选模块61，包括：

图像筛选子模块，用于确定对应图像特征值小于特征阈值的冷冻电镜图像为目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述图像拆分模块62，包括：

第一图像提取子模块，用于提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的整数部分得到第一候选图像；

第二图像提取子模块，用于提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的小数部分得到第二候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述第一编码规则为霍夫曼编码规则，所述第二编码规则为LZ77编码规则。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

信息确定模块，用于确定所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息以及编码参数；

数据存储模块，还用于将所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息、编码参数与所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像一同打包存储。

图7示出根据本公开实施例的一种冷冻电镜图像解压装置的示意图。如图7所示，本公开实施例的冷冻电镜图像解压装置包括文件确定模块70、第一解码模块71、第二解码模块72和图像还原模块73。

文件确定模块70，用于确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件；

第一解码模块71，用于根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像；

第二解码模块72，用于根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像；

图像还原模块73，用于计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

在一种可能的实现方式中，所述第一解码模块71包括：

第一编码值获取子模块，用于确定所述第一编码图像中每个像素位置的像素值在所述第一编码表中对应的第一编码值；

第一图像解码子模块，用于将每个所述像素位置对应的第一编码值更新至所述第一编码图像中，得到第一候选图像。

在一种可能的实现方式中，所述第二解码模块72包括：

第二编码值获取子模块，用于确定所述第二编码图像中每个像素位置的像素值在所述第二编码表中对应的第二编码值；

第二图像解码子模块，用于将每个所述像素位置对应的第二编码值更新至所述第二编码图像中，得到第二候选图像。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是易失性或非易失性计算机可读存储介质。

本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

图8示出根据本公开实施例的一种电子设备800的示意图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图8，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。

图9示出根据本公开实施例的另一种电子设备1900的示意图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器或终端设备。参照图9，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (13)

1.一种冷冻电镜图像压缩方法，其特征在于，所述方法包括：

确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，所述图像特征值用于表征所述图像噪声的强度；

根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像；

根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，所述第一候选图像的噪声大于所述第二候选图像的噪声；

分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像；

存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，包括：

对于每个所述冷冻电镜图像，分别进行统计分析，得到表征其中每个像素值数量分布情况的直方图；

对所述直方图进行高斯拟合得到拟合函数；

根据所述冷冻电镜图像中每个像素值实际数量和通过所述拟合函数确定的预测数量的标准差确定对应的图像特征值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像，包括：

确定对应图像特征值小于特征阈值的冷冻电镜图像为目标冷冻电镜图像。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，包括：

提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的整数部分得到第一候选图像；

提取所述目标冷冻电镜图像中每个像素值的小数部分得到第二候选图像。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一编码规则为霍夫曼编码规则，所述第二编码规则为LZ77编码规则。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息以及编码参数；

将所述目标冷冻电镜图像的属性信息、采样信息、编码参数与所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像一同打包存储。

7.一种冷冻电镜图像解压方法，其特征在于，所述方法包括：

确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件；

根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像；

根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像；

计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像包括：

确定所述第一编码图像中每个像素位置的像素值在所述第一编码表中对应的第一编码值；

将每个所述像素位置对应的第一编码值更新至所述第一编码图像中，得到第一候选图像。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像包括：

确定所述第二编码图像中每个像素位置的像素值在所述第二编码表中对应的第二编码值；

将每个所述像素位置对应的第二编码值更新至所述第二编码图像中，得到第二候选图像。

10.一种冷冻电镜图像压缩装置，其特征在于，所述装置包括：

特征值确定模块，用于确定至少一个冷冻电镜图像的图像特征值，所述图像特征值用于表征所述图像噪声的强度；

图像筛选模块，用于根据所述图像特征值对所述至少一个冷冻电镜图像进行筛选，得到目标冷冻电镜图像；

图像拆分模块，用于根据预设拆分规则将所述目标冷冻电镜图像拆分为第一候选图像和第二候选图像，所述第一候选图像的噪声大于所述第二候选图像的噪声；

图像编码模块，用于分别通过第一编码规则和第二编码规则对所述第一候选图像和所述第二候选图像进行编码，得到第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像；

数据存储模块，用于存储所述第一编码表、所述第二编码表、所述第一编码图像和所述第二编码图像。

11.一种冷冻电镜图像解压装置，其特征在于，所述装置包括：

文件确定模块，用于确定包括第一编码表、第二编码表、第一编码图像和第二编码图像的压缩文件；

第一解码模块，用于根据所述第一编码表对所述第一编码图像进行解码，得到第一候选图像；

第二解码模块，用于根据所述第二编码表对所述第二编码图像进行解码，得到第二候选图像；

图像还原模块，用于计算所述第一候选图像和所述第二候选图像的和，得到解压后的目标冷冻电镜图像。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现权利要求1至9中任意一项所述的方法。

13.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至9中任意一项所述的方法。

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