CN116366070A - 小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质 - Google Patents

小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质，涉及数据处理技术领域。该方法包括：对小波系数进行二进制算术编码。本公开能够提高小波系数的压缩率。

Description

小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质
技术领域
本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质。
背景技术
小波变换(Wavelet Transform，WT)是图像编码中常用的变换方式之一。对数据进行结果称为小波系数。小波系数是没有量纲单位的结果，重构这些系数可得到实际有量纲的数据。传统的小波系数压缩方案，主要基于位平面或环境的编码，例如，JPEG2000采用的ECBOT方法。存在编码复杂且压缩率不高的缺点。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供一种小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质，至少在一定程度上相关技术中提供的小波系数压缩编码方案存在压缩率不高的技术问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供了一种小波系数编码方法，该方法包括：对小波系数进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述对小波系数进行二进制算术编码包括：对概貌系数进行二进制算术编码；对细节系数进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述对概貌系数进行二进制算术编码包括：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数最小值，对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数最小值的差值，对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码。
在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；当采用截断一元码对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_min，其中，c_min表示每个分块内的系数最小值。
在一些实施例中，所述对概貌系数进行二进制算术编码包括：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数均值，对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数均值的差值，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码包括：判断每个系数与系数均值的差值delta是否为0；若是，则编码0，并结束编码；若否，则编码1，继续编码，编码顺序为先对符号位进行二进制算术编码，再对abs(delta)-1进行二进制算术编码，其中，delta表示分块内每个系数与系数均值的差值，abs表示绝对值函数，所述符号位用于标识delta的正负情况。
在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；当采用截断一元码对abs(delta)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_mean-1，其中，c_mean表示每个分块内的系数均值。
在一些实施例中，所述对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码包括：令tmp＝2×delta，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，delta表示分块内每个系数与系数系数均值的差值；对tmp进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述对细节系数进行二进制算术编码包括：对细节系数进行分块；求取每个分块内非0系数的个数，对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码；求取每个分块的run值，对每个分块的run值进行二进制算术编码；对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：对符号位进行二进制算术编码，所述符号位用于标识非0系数的正负情况；对abs(c)-1进行二进制算术编码，其中，c表示分块内每个非0系数，abs表示绝对值函数。
在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码时，截断长度max＝N，其中，N表示分块的大小；当采用截断一元码对abs(c)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-1，其中，M表示细节系数的最大绝对值。
在一些实施例中，所述对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：令tmp＝2×c，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，c表示分块内每个非0系数；对tmp进行二进制算术编码。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种小波系数编码装置，该装置包括：小波系数编码模块，用于对小波系数进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述小波系数编码模块包括：概貌系数编码模块，用于对概貌系数进行二进制算术编码；细节系数编码模块，用于对细节系数进行二进制算术编码。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种数据压缩系统，该系统包括：编码模块和解码模块；其中，所述编码模块，用于对待压缩数据进行小波变换，并对小波系数进行二进制算术编码；所述解码模块，用于对来自所述编码模块的二进制码流进行二进制算术解码，得到小波系数，根据所述小波系数，反变换得到压缩前的数据。
在一些实施例中，所述编码模块还用于对概貌系数和细节系数进行分块二进制算术编码；所述解码模块还用于对接收到的二进制码流进行分块二进制算术解码，得到概貌系数和细节系数。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的小波系数编码方法。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种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上述任意一项所述的小波系数编码方法。
本公开的实施例所提供的小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质，对小波系数进行二进制算术编码，能够提高小波系数的压缩率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出相关技术中提供的一种小波系数压缩系统框架示意图；
图2示出一种对图像进行小波变换后的概貌系数概率分布图；
图3示出一种对特征进行小波变换后的概貌系数概率分布图；
图4示出本公开实施例中一种小波系数编码方法流程图；
图5示出本公开实施例中一种对概貌系数进行二进制算术编码的方法流程图；
图6示出本公开实施例中又一种对概貌系数进行二进制算术编码的方法流程图；
图7示出本公开实施例中一种对细节系数进行二进制算术编码方法流程图；
图8示出本公开实施例中一种小波系数编码装置示意图；
图9示出本公开实施例中一种数据压缩系统示意图；
图10示出本公开实施例中一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
为便于理解，在介绍本公开实施例之前，首先对本公开实施例中涉及到的几个名词进行解释如下：
EBCOT：全称为“Embedded Block Coding withOptimized Truncation”，译为“最佳截断嵌入码块编码”；
熵编码：无损编码的一种方式，把指定的数据(语法元素)转换为bit流的过程，可以通过该bit流完全恢复原始数据；
算术编码：将一串符号编码成一个算术数字的过程；
算术解码：将一个算术数字还原成一串符号的过程；
二进制算术编解码：0/1二进制串符号的算术编解码过程；
MPS符号：出现概率较高的符号，可以是0，也可以是1，本公开实施例中以1指代MPS符号；
LPS符号：出现概率较低的符号，跟MPS符号对应，本公开实施例中以0指代LPS符号；
二值化：是将数据(语法元素)转换为对应的二进制符号串的过程，是基于上下文的二进制算术编码的必不可少的过程；
上下文建模：算术编/解码的过程依赖于符号出现的概率。一般以ctxId表达概率模型的序号，每个序号对应一个概率分布。编码/解码特定二进制符号时，需明确该符号所属的概率模型；特定的二进制符号和对应的概率模型之间的关系确定称之为上下文建模；
Bypass编码：等概率符号编码，以固定bit数输出对应的符号串，一种不经过二进制算术编解码的编码方式；
Run level编码(即游程编码)：在一个非零系数前的连续为零的系数的数目被称为”run”，而非零系数的绝对值被称”level”；
ZigZag扫描：即Z字形扫描，按照一定的路径(Z字形)扫描，将量化后的系数从二维变换到一维。经过DCT变换和量化处理后，矩阵的右下角部分基本上都已变为零值，非零值基本集中在矩阵的左上角部分，经过ZigZag扫描后，可将二维的矩阵变换为一个一维的串，该串靠前的部分主要为非零值，靠后的部分则主要是零值；
一元码：1的个数表示数值，0表示编码结束。如表1所示。
表1
数值 一元码
0 0
1 10
2 110
3 1110
4 11110
5 111110
6 1111110
7 11111110
8 111111110
截断一元码：和一元码类似，但存在最大已知值，如表2所示，max＝8的截断一元码为例，小于8的情况以0结束，8本身以1结束，解码端相对应，连续读出8个1，解码结束。
表2
数值 截断一元码
0 0
1 10
2 110
3 1110
4 11110
5 111110
6 1111110
7 11111110
8 11111111
下面结合附图及实施例对本公开的具体实施方式进行详细说明。
图1示出相关技术中提供的一种小波系数压缩系统框架示意图，如图1所示，编码端将图像或视频输入到卷积神经网络CNN模型，提取出特征数据F32-1，经多尺度小波变换后的系数需要进行量化处理，量化系数经熵编码为bit流，传输到解码端；可见，熵编码未采用基于上下文的自适应二进制算术编码，压缩率不高。
图2示出一种对图像进行小波变换后的概貌系数概率分布图；图3示出一种对特征进行小波变换后的概貌系数概率分布图。如图2所示，图像经小波分解后，具有概貌系数概率分布极其复杂的特点；如图3所示，图像经过卷积神经网络CNN提取出的特征数据，经过小波分解后的系数具有完全不同的特点，概貌系数分布也极其简单。图2和图3中CA quant表示概貌系数；CD_1quant表示第一个小波系数；CD_2quant表示第二个小波系数；CD_3quant表示第三个小波系数。
对于图像或视频，经CNN特征提取网络后的特征数据，经小波变换分解后的系数具有完全不同的特点，概貌系数概率分布极其复杂，难以实现二值化和上下文建模，无法采用基于上下文的算术编码。为了提高小波系数的压缩率，本公开实施例中提供了一种小波系数编码方法，该方法对小波系数进行二进制算术编码。具体可包括如下两部分：
一、概貌系数的二值化流程如下：
可采用下述的方法1或方法2：
假设：M为概貌系数的可能的最大值
方法1：
1)对概貌系数分块，每块大小为N，N为正整数预设值；
2)求取块内最小系数c_min，二进制算术编码c_min，编码方式可为截断一元码(max＝M)或一元码或其他编码方式；
3)分别求取块内每系数和c_min的插值，delta＝c-c_min,二进制算术编码delta，编码方式可为截断一元码(max＝M-c_min)或一元码或其他编码。
方法2：
1)对概貌系数分块，每块大小为N，N为正整数预设值；
2)求取块内系数均值c_mean，二进制算术编码c_mean，编码方式可为截断一元码(max＝M)或一元码或其他编码方式；
3)分别求取块内每系数和c_min的插值，delta＝c-c_mean,二进制算术编码delta：编码方式包括如下两种：
第一种编码方式：
a.判断每个系数与系数均值的差值delta是否为0，若是，则编码0，并结束编码；若否，则编码1，继续下面的编码：
b.对符号位进行二进制算术编码，占用1bit；
c.二进制算术编码abs(delta)-1,编码方式可为截断一元码(max＝M-c_mean-1)，或一元码或其他编码方式；
第二种编码方式：
a.令tmp＝2×delta,若tmp<0,tmp＝-tmp-1转为正奇数；
b.对tmp进行二进制算术编码，编码方式可为一元码或其他编码方式。
二、细节系数的二值化流程如下：
假设系数c的最大绝对值为M；
1)对细节系数分块，每块大小为N，N为正整数预设值，每个细节系数的N可不同；
2)块内系数编码：
a.求取块内非0系数的个数，对个数进行二进制算术编码，可为截断一元码(max＝N)或一元码或其他编码；
b.求取每个run,对每个run进行二进制算术编码，可为一元码或其他编码；
c.对每个非0进行二进制算术编码；
3)对非0的编码也包括两种方式：
第一种编码方式：
a.二进制算术编码符号位,占用1bit
b.二进制算术编码abs(c)-1，可为截断一元码(max＝M-1)或一元码或其他编码方式；
第二种编码方式：
a.令tmp＝2×c,若tmp<0,tmp＝-tmp-1转为正奇数；
b.对tmp进行二进制算术编码。
本公开实施例中提供的小波系数编码方法，可以由任意具备计算处理能力的电子设备执行。该电子设备可以是终端设备，也可以是服务器。其中，终端设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机、台式计算机、可穿戴设备、增强现实设备、虚拟现实设备等；服务器可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备所进行操作的装置提供支持的后台管理服务器。后台管理服务器可以对接收到的请求等数据进行分析等处理，并将处理结果反馈给终端设备。
可选地，终端设备中安装的应用程序的客户端是相同的，或基于不同操作系统的同一类型应用程序的客户端。基于终端平台的不同，该应用程序的客户端的具体形态也可以不同，比如，该应用程序客户端可以是手机客户端、PC客户端等。
可选地，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本公开在此不做限制。
图4示出本公开实施例中一种小波系数编码方法流程图，如图4所示，包括如下步骤：
S402，对小波系数进行二进制算术编码。
需要说明的是，上述S402中的小波系数可以是对图像或视频等数据进行小波变换后得到的小波系数，也可以是对图像或视频经卷积神经网络提取的特征数据进行小波变换后得到的小波系数。由于小波系数包括概貌系数和细节系数。在具体实施时，上述S402可包括：对概貌系数进行二进制算术编码；对细节系数进行二进制算术编码。
图5示出本公开实施例中一种对概貌系数进行二进制算术编码的方法流程图，如图5所示，包括如下步骤：
S502，对概貌系数进行分块；
S504，求取每个分块内的系数最小值，对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码；
S506，求取每个分块内各个系数与系数最小值的差值，对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码。
需要说明的是，本公开实施例中对分块大小不作限定，根据具体应用的不同，可设置不同的分块大小。可选地，本公开实施例中可以通过但不限于如下编码方式对每个分块内的系数最小值，以及各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码：一元码、截断一元码。本公开实施例中对具体的编码方式不作限定，在实际应用中，本领域技术人员还可以采用其他编码方式，例如，指数哥伦布编码等。
在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；当采用截断一元码对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_min，其中，c_min表示每个分块内的系数最小值。采用截断一元码编码方式，能够获得更好的效果。
需要注意的是，在解码过程中，可采用与编码方式相对应的方式来进行，可包括：对概貌系数编码结果进行分块二进制算术解码；先解码得到每个分块内各个系数与系数最小值的差值；再解码得到每个分块内的系数最小值；最后根据每个分块内的系数最小值以及每个分块内各个系数与系数最小值的差值，确定概貌系数。
图6示出本公开实施例中又一种对概貌系数进行二进制算术编码的方法流程图，如图6所示，包括如下步骤：
S602，对概貌系数进行分块；
S604，求取每个分块内的系数均值，对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码；
S606，求取每个分块内各个系数与系数均值的差值，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码。
需要说明的是，本公开对分块大小不作限定，根据具体应用的不同，可设置不同的分块大小。可选地，本公开实施例中可以通过但不限于如下编码方式对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码：一元码、截断一元码。本公开实施例中对具体的编码方式不作限定，在实际应用中，本领域技术人员还可以采用其他编码方式，例如，指数哥伦布编码等。
在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值。采用截断一元码编码方式，能够获得更好的效果。
在一些实施例中，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码具体可包括：判断每个系数与系数均值的差值delta是否为0；若是，则编码0，并结束编码；若否，则编码1，继续编码，编码顺序为先对符号位进行二进制算术编码，再对abs(delta)-1进行二进制算术编码，其中，delta表示分块内每个系数与系数均值的差值，abs表示绝对值函数，符号位用于标识delta的正负情况。
可选地，本公开实施例中可以通过但不限于如下编码方式对abs(delta)-1进行二进制算术编码：一元码、截断一元码。本公开实施例中对具体的编码方式不作限定，在实际应用中，本领域技术人员还可以采用其他编码方式，例如，指数哥伦布编码等。
在一些实施例中，当采用截断一元码对abs(delta)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_mean-1，其中，c_mean表示每个分块内的系数均值。采用截断一元码编码方式，能够获得更好的效果。
在一些实施例中，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码包括：令tmp＝2×delta，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，delta表示分块内每个系数与系数系数均值的差值；对tmp进行二进制算术编码。可选地，本公开实施例中通过但不限于如下编码方式对tmp进行二进制算术编码：一元码、指数哥伦布编码等。
需要注意的是，在解码过程中，可采用与编码方式相对应的方式来进行，可包括：对概貌系数编码结果进行分块二进制算术解码；先解码得到每个分块内各个系数与系数均值的差值；再解码得到每个分块内的系数均值；最后根据每个分块内的系数均值以及每个分块内各个系数与系数均值的差值，确定概貌系数。
图7示出本公开实施例中一种对细节系数进行二进制算术编码方法流程图，如图7所示，包括如下步骤：
S702，对细节系数进行分块；
S704，求取每个分块内非0系数的个数，对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码；
S706，求取每个分块的run值，对每个分块的run值进行二进制算术编码；
S708，对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码。
需要说明的是，本公开对分块大小不作限定，根据具体应用的不同，可设置不同的分块大小。可选地，本公开实施例可以通过但不限于如下编码方式对每个分块的run值进行二进制算术编码：一元码、指数哥伦布编码等。
可选地，本公开实施例可以通过但不限于如下编码方式对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码：一元码、截断一元码、指数哥伦布编码等。在一些实施例中，当采用截断一元码对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码时，截断长度max＝N，其中，N表示分块的大小。
在一些实施例中，所述对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：对符号位进行二进制算术编码，所述符号位用于标识非0系数的正负情况；对abs(c)-1进行二进制算术编码，其中，c表示分块内每个非0系数，abs表示绝对值函数。
可选地，本公开实施例可以通过但不限于如下编码方式对abs(c)-1进行二进制算术编码：一元码、截断一元码、指数哥伦布编码等。在一些实施例中，当采用截断一元码对abs(c)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-1，其中，M表示细节系数的最大绝对值。
在一些实施例中，对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：令tmp＝2×c，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，c表示分块内每个非0系数；对tmp进行二进制算术编码。可选地，本公开实施例中通过但不限于如下编码方式对tmp进行二进制算术编码：一元码、指数哥伦布编码等。
需要注意的是，在解码过程中，可采用与编码方式相对应的方式来进行，可包括：对细节系数编码结果进行分块二进制算术解码；先解码得到每个分块内非0系数的个数；再解码得到每个分块的run值；再解码得到每个分块内的非0系数；最后根据每个分块内非0系数的个数、每个分块的run值以及每个分块内的非0系数，确定细节系数。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种小波系数编码装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该装置实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
图8示出本公开实施例中一种小波系数编码装置示意图，如图8所示，该装置包括：小波系数编码模块80，用于对小波系数进行二进制算术编码。
可选地，本公开实施例中的小波系数编码模块80可包括：概貌系数编码模块801，用于对概貌系数进行二进制算术编码；细节系数编码模块802，用于对细节系数进行二进制算术编码。
此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述方法实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在一些实施例中，上述概貌系数编码模块801还可用于：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数最小值，对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数最小值的差值，对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码。
需要说明的是，当采用截断一元码对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；当采用截断一元码对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_min，其中，c_min表示每个分块内的系数最小值。
在另一些实施例中，上述概貌系数编码模块801还可用于：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数均值，对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数均值的差值，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码。
进一步地，在一些实施例中，上述概貌系数编码模块801还可用于：判断每个系数与系数均值的差值delta是否为0；若是，则编码0，并结束编码；若否，则编码1，继续编码，编码顺序为先对符号位进行二进制算术编码，再对abs(delta)-1进行二进制算术编码，其中，delta表示分块内每个系数与系数均值的差值，abs表示绝对值函数，符号位用于标识delta的正负情况。
需要说明的是，当采用截断一元码对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；当采用截断一元码对abs(delta)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_mean-1，其中，c_mean表示每个分块内的系数均值。
进一步地，在另外一些实施例中，上述概貌系数编码模块801还可用于：令tmp＝2×delta，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，delta表示分块内每个系数与系数系数均值的差值；对tmp进行二进制算术编码。
在一些实施例中，上述细节系数编码模块802还可用于：对细节系数进行分块；求取每个分块内非0系数的个数，对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码；求取每个分块的run值，对每个分块的run值进行二进制算术编码；对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码。
在一些实施例中，上述细节系数编码模块802还可用于：对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：对符号位进行二进制算术编码，符号位用于标识非0系数的正负情况；对abs(c)-1进行二进制算术编码，其中，c表示分块内每个非0系数，abs表示绝对值函数。
当采用截断一元码对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码时，截断长度max＝N，其中，N表示分块的大小；当采用截断一元码对abs(c)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-1，其中，M表示细节系数的最大绝对值。
在一些实施例中，上述细节系数编码模块802还可用于：令tmp＝2×c，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，c表示分块内每个非0系数；对tmp进行二进制算术编码。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种数据压缩系统，如下面的实施例。由于该系统实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该系统实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
图9示出本公开实施例中一种数据压缩系统示意图，如图9所示，该系统包括：编码模块901和解码模块902。
其中，编码模块901，用于对待压缩数据进行小波变换，并对小波系数进行二进制算术编码；解码模块902，用于对来自编码模块的二进制码流进行二进制算术解码，得到小波系数，根据小波系数，反变换得到压缩前的数据。
在一些实施例中，编码模块901还用于对概貌系数和细节系数进行分块二进制算术编码；解码模块902还用于对接收到的二进制码流进行分块二进制算术解码，得到概貌系数和细节系数。
需要说明的是，根据具体应用场景的不同，上述编码模块901和解码模块902可以部署于同一设备，也可以部署于不同的设备，本公开对此不做具体限定。
下面列举几个具体的例子：
实施例1：
编码端：
第1步：图像通过CNN特征提取网络得到特征F32_1；
第2步：对特征进行的多尺度一维haar小波变换，设尺度为2，得到多尺度特征[ca，cd2，cd1]＝wavedec(
Figure BDA0003438407690000151
′haar′，level＝2)；
第3步：对特征进行量化：[ca_quant，cd2_quant，cd1_quant]＝Q([ca，cd2，cd1])；
假设：ca_quant量化后区间为[0，8]；cd2_quant量化后区间为[-4，4]；cd1_quant量化后区间为[-4，4]；
第4步：对概貌系数ca_quant编码。首先对概貌系数分块，每块大小为N＝16；
第5步：求取块内最小系数c_min，二进制算术编码c_min编码方式，截断一元码(max＝8)；
第6步：假设第5步求取的c_min＝4，分别求取块内每系数和c_min的插值，delta＝c-4，二进制算术编码delta，编码方式为截断一元码(max＝8-4＝4)；
第7步：对细节系数cd2_quant进行量化，首先对细节系数进行分块，每块大小N＝8；
第8步：对每块内求取非0系数的个数，二进制算术编码，编码方式是截断一元码(max＝8)；
第9步：求取每个run，对每个run进行二进制算术编码，编码方式一元码；
第10步：对每个系数进行二进制算术编码，先编码符号位sign_flag＝sign(c)，占用1bit，再编码abs(c)-1，编码方式，截断一元码(max＝3)；
第11步：对细节系数cd1_quant进行量化，首先对细节系数进行分块，每块大小N＝8；
第8步：对每块内求取非0系数的个数，二进制算术编码，编码方式是一元码；
第9步：求取每个run，对每个run进行二进制算术编码，编码方式一元码；
第10步：对每个系数进行二进制算术编码，编码方式：
令tmp＝2×c，若tmp<0，tmp＝-tmp-1转为正奇数，二进制编码tmp，编码方式为一元码；
解码端：采用与编码端对应的反解码方式。
实施例2：
编码端：
第1步：图像通过CNN特征提取网络得到特征F32_1；
第2步：对特征进行的多尺度一维haar小波变换，设尺度为2，得到多尺度特征[ca，cd2，cd1]＝wavedec(
Figure BDA0003438407690000161
′haar′，level＝2)；
第3步：对特征进行量化：[ca_quant，cd2_quant，cd1_quant]＝Q([ca，cd2，cd1])；
假设：ca_quant量化后区间为[0，16]；cd2_quant量化后区间为[-8，8]；cd1_quant量化后区间为[-6，6]；
第4步：求取块内系数均值c_mean，二进制算术编码c_mean，编码方式为一元码；
第5步：假设第4步所求c_mean＝5，分别求取块内每系数和c_mean的插值，delta＝c–5，二进制算术编码delta，编码方式：
先二进制算术编码符号位，sign_flag＝sign(delta)，占用1bit，再二进制算术编码abs(delta)，编码方式为一元码；
对细节系数量化和实施例1类似，此处不再赘述。
解码端：采用与编码端对应的反解码方式。
实施例3：
编码端：
第1步：图像通过CNN特征提取网络得到特征F32_1；
第2步：对特征进行的多尺度一维haar小波变换，设尺度为2，得到多尺度特征[ca，cd2，cd1]＝wavedec(
Figure BDA0003438407690000171
′haar′，level＝2)；
第3步：对特征进行量化：[ca_quant，cd2_quant，cd1_quant]＝Q([ca，cd2，cd1])；
假设：ca_quant量化后区间为[0，6]；cd2_quant量化后区间为[-3，3]；cd1_quant量化后区间为[-3，3]；
第4步：求取块内系数均值c_mean，二进制算术编码c_mean，编码方式为一元码；
第5步：假设第4步所求c_mean＝4，分别求取块内每系数和c_mean的插值，delta＝c–4，二进制算术编码delta，编码方式：
令tmp＝2×c，若tmp<0，tmp＝-tmp-1转为正奇数，二进制编码tmp，编码方式为一元码；
对细节系数量化和实施例1类似，此处不再赘述。
解码端：采用与编码端对应的反解码方式。
综上所述，本公开实施例中提供的小波系数编码方法、装置、系统、设备及介质，对概貌系数和细节系数进行分块，实现了基于自适应上下文的二进制算术编码和解码，能够提高小波系数的压缩率。
所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
下面参照图10来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备1000。图10显示的电子设备1000仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图10所示，电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1010、上述至少一个存储单元1020、连接不同系统组件(包括存储单元1020和处理单元1010)的总线1030。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1010执行，使得所述处理单元1010执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
在一些实施例中，所述处理单元1010可以执行上述方法实施例的如下步骤：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数最小值，对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数最小值的差值，对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述处理单元1010可以执行上述方法实施例的如下步骤：对概貌系数进行分块；求取每个分块内的系数均值，对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码；求取每个分块内各个系数与系数均值的差值，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码。
在一些实施例中，所述处理单元1010可以执行上述方法实施例的如下步骤：对细节系数进行分块；求取每个分块内非0系数的个数，对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码；求取每个分块的run值，对每个分块的run值进行二进制算术编码；对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码。
存储单元1020可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)10201和/或高速缓存存储单元10202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)10203。
存储单元1020还可以包括具有一组(至少一个)程序模块10205的程序/实用工具10204，这样的程序模块10205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线1030可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1040(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1000交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口1050进行。并且，电子设备1000还可以通过网络适配器1060与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器1060通过总线1030与电子设备1000的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1000使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。其上存储有能够实现本公开上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
在本公开中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可选地，计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
在具体实施时，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (18)

1.一种小波系数编码方法，其特征在于，包括：
对小波系数进行二进制算术编码。
2.根据权利要求1所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对小波系数进行二进制算术编码包括：
对概貌系数进行二进制算术编码；
对细节系数进行二进制算术编码。
3.根据权利要求2所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对概貌系数进行二进制算术编码包括：
对概貌系数进行分块；
求取每个分块内的系数最小值，对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码；
求取每个分块内各个系数与系数最小值的差值，对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码。
4.根据权利要求3所述的小波系数编码方法，其特征在于，
当采用截断一元码对每个分块内的系数最小值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；
当采用截断一元码对各个系数与系数最小值的差值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_min，其中，c_min表示每个分块内的系数最小值。
5.根据权利要求2所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对概貌系数进行二进制算术编码包括：
对概貌系数进行分块；
求取每个分块内的系数均值，对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码；
求取每个分块内各个系数与系数均值的差值，对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码。
6.根据权利要求5所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码包括：
判断每个系数与系数均值的差值delta是否为0；
若是，则编码0，并结束编码；
若否，则编码1，继续编码，编码顺序为先对符号位进行二进制算术编码，再对abs(delta)-1进行二进制算术编码，其中，delta表示分块内每个系数与系数均值的差值，abs表示绝对值函数，所述符号位用于标识delta的正负情况。
7.根据权利要求5所述的小波系数编码方法，其特征在于，
当采用截断一元码对每个分块内的系数均值进行二进制算术编码时，截断长度max＝M，其中，M表示概貌系数的最大值；
当采用截断一元码对abs(delta)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-c_mean-1，其中，c_mean表示每个分块内的系数均值。
8.根据权利要求5所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对各个系数与系数均值的差值进行二进制算术编码包括：
令tmp＝2×delta，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，delta表示分块内每个系数与系数系数均值的差值；
对tmp进行二进制算术编码。
9.根据权利要求2所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对细节系数进行二进制算术编码包括：
对细节系数进行分块；
求取每个分块内非0系数的个数，对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码；
求取每个分块的run值，对每个分块的run值进行二进制算术编码；
对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码。
10.根据权利要求9所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：
对符号位进行二进制算术编码，所述符号位用于标识非0系数的正负情况；
对abs(c)-1进行二进制算术编码，其中，c表示分块内每个非0系数，abs表示绝对值函数。
11.根据权利要求10所述的小波系数编码方法，其特征在于，
当采用截断一元码对每个分块内非0系数的个数进行二进制算术编码时，截断长度max＝N，其中，N表示分块的大小；
当采用截断一元码对abs(c)-1进行二进制算术编码时，截断长度max＝M-1，其中，M表示细节系数的最大绝对值。
12.根据权利要求9所述的小波系数编码方法，其特征在于，所述对每个分块内的非0系数进行二进制算术编码包括：
令tmp＝2×c，若tmp<0，则通过tmp＝-tmp-1将tmp转为正奇数，其中，c表示分块内每个非0系数；
对tmp进行二进制算术编码。
13.一种小波系数编码装置，其特征在于，包括：
小波系数编码模块，用于对小波系数进行二进制算术编码。
14.根据权利要求13所述的小波系数编码装置，其特征在于，所述小波系数编码模块包括：
概貌系数编码模块，用于对概貌系数进行二进制算术编码；
细节系数编码模块，用于对细节系数进行二进制算术编码。
15.一种数据压缩系统，其特征在于，包括：编码模块和解码模块；
其中，所述编码模块，用于对待压缩数据进行小波变换，并对小波系数进行二进制算术编码；
所述解码模块，用于对来自所述编码模块的二进制码流进行二进制算术解码，得到小波系数，根据所述小波系数，反变换得到压缩前的数据。
16.根据权利要求15所述的数据压缩系统，其特征在于，所述编码模块还用于对概貌系数和细节系数进行分块二进制算术编码；所述解码模块还用于对接收到的二进制码流进行分块二进制算术解码，得到概貌系数和细节系数。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1～12中任意一项所述小波系数编码方法。
18.一种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权利要求1～12中任意一项所述的小波系数编码方法。
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