CN101904171A - 用于图像数据的有效分布的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种***，其从服务器有效传送数据到至少一个客户端。压缩分层表示存储在服务器中，该压缩分层表示可以被用于重构图像数据的“视觉无损”版本。使用具有浮点核的小波变换从图像数据分解压缩分层表示以生成系数。服务器还存储残留数据，该残留数据允许根据视觉无损版本重建图像数据的全保真版本。客户端请求压缩系数以重建图像数据的部分的视觉无损版本，并且服务器传送在请求中指定的压缩系数。为了生成全保真图像，客户端使用残留数据将图像的视觉无损版本更新为全保真图像。

Description

用于图像数据的有效分布的方法和装置
本申请涉及通过网络的图像传送领域，并且更特别的涉及用于在服务器和客户端之间的诸如医学图像的源数据的有效传送的技术。
使用计算机技术以数字形式对图像进行存储、分布和观看变得更为普遍。在医学领域，图片归档和通信***或PACE被广泛使用。在通常的PACE应用中，由诸如CT扫描器或MRI扫描器的成像器材获取的图像数据被以计算机数据文件的形式存储。图像的数据文件的大小根据图像的大小和分辨率变化。例如，通常用于质量诊断胸X射线的图像文件在10兆字节(MB)的量级。图像数据文件通常被格式化为“标准”或广泛接受的格式。在医学领域，已知一个广泛使用的图像格式为DICOM。DICOM图像数据文件通过计算机网络分布到能够将图像数据转化为在显示器上的高分辨率图像的专用观察站。
在医学成像应用中，图像必须以高分辨率显示，从而可以看到具有潜在诊断意义的图像细节。同样，在医学成像应用中，同时观看随时间捕获的多幅图像是理想的，以便能够检测在一时间段发生的改变。对高分辨率和多视图的需求转化为对高网络带宽、大存储能力以及观察站的有效处理能力的需求。在医学应用中使用的传统的数字编码的医学图像通常需要强大且昂贵的计算机***以归档、分布、操控并显示医学图像。结果，许多当前成像***是非常昂贵的。
用于在网络上有效地分布诸如医学图像的大图像的技术已经由University of Pittsburgh的Dr.Paul Chang、M.D.和Carlos Bentancourt研发出来了。由于在客户端-服务器环境操作该技术以便在客户端需要图像数据时从服务器向客户端递送图像数据(即，正好及时的数据递送机制)。为了实施该正好及时的数据递送机制，动态传送语句生成用于在服务器中存储的图像的弹性分层表示。分层表示包括由可以在服务器中使用以从图像的特定区域获取图像数据的小波变换来生成的系数。变换系数保存对应于图像的特定区域的数据。为了在客户端观看图像的部分，客户端向服务器发出针对变换数据的请求，所述变换数据包括系数坐标以识别分层表示中的系数。服务器向客户端提供所需变换数据。之后，客户端根据已经本地缓存的数据(如果需要)和所提供的变换数据的组合重构图像的部分。在标题为“Methods and Apparatus for Dynamic Transfer of Image Data”、发明人为Paul Joseph Chang和Carlos Bentancourt、发表于2004年3月23日的U.S.专利6,711,297中完整描述了动态传送语句，该专利通过引用并入本文。
在上述Chang的‘297专利的***的一个实施例中，小波变换使用具有整数系数结果的定点核从而达到无损数据显示。然而，该对无损压缩的限制通常阻碍对于图像数据大于2到3到1的压缩率。在一些情况中，如果应用具有足够的带宽，获取较大压缩率的能力不是必要的。然而，在诸如远程放射学应用的其他应用中，期望达到比以纯无损压缩生成的压缩率大的那些压缩率。该能力对于其有用的另一应用类别为当数据集如此之大以使得传送整个无损数据集是不切实际的(诸如非常大的CT数据集——具有几千幅图像)。对于受限带宽的情况，期望增加压缩率，与此同时保持恢复原始无损数据的能力。
本申请公开了有效地将源数据从服务器传送到至少一个客户端的***。
在一个示例性实施例中，源数据被分解为由系数组成的分层表示。将系数进行量化和压缩以形成由压缩系数组成的压缩分层表示。压缩分层表示可以被用于重构用于在客户端显示的源数据的“视觉无损”版本。
为了在客户端重构源数据的视觉无损版本，客户端请求来自服务器的压缩系数，该服务器具有到压缩分层表示的访问通路。响应于客户端请求，服务器传送在请求中指定的压缩系数。客户解压缩压缩系数，并执行逆小波变换以生成源数据的视觉无损版本。
可以根据源数据的视觉无损版本与残留数据相结合来重建源数据的全保真性或完全无损版本。对压缩系数执行逆小波变换以生成逆视觉无损数据并且根据逆视觉无损数据和原始源数据之间的差别生成残留数据。所生成的残留数据以经分区和压缩的格式存储以增强视觉无损分层表示。
为了生成全保真或完全无损图像，客户端请求来自服务器的对应于视觉无损部分的残留数据。服务器具有到所生成的残留数据的访问通路。服务器将残留数据发送到客户端，且客户端使用所接收到的残留数据来将源数据的视觉无损版本更新为源数据的全保真或完全无损版本。
压缩分层表示和残留数据被任意地组织为分区中。对于这种选择，客户端请求和服务器响应对应于组织压缩分层表示和残留数据的相应分区。
图1A为图示用于处理源数据的一个实施例的方框图；
图1B为用于处理源数据的客户端-服务器构架的图；
图2A图示了用于生成压缩分层数据表示的一个实施例；
图2B图示了用于生成残留像素数据的一个实施例；
图3A图示了分层数据结构的示例；
图3B图示了针对图3A的4K×4K源图像的第三层级和第四层级分解；
图4图示了将系数的分层数据结构的层级组织为分区；
图5图示了针对源数据文件的一个实施例；
图6A图示了存储在服务器硬盘上的压缩分层表示和残留数据；
图6B为图示在客户端-服务器环境中用于实施压缩技术的一个实施例的方框图；
图7为图示用于处理客户端针对压缩系数的分区的请求的一个实施例的流程图；
图8为图示用于处理客户端针对残留数据的请求的一个实施例的流程图；
图9为图示用于在客户端重建图像的一个实施例方框图。
如下面更详细地关于至少一个示例性实施例描述的，“视觉无损”压缩技术用于在具有有限带宽的应用中递送数据。通常，术语“视觉无损”指图像经受过有损压缩技术但通过人眼感觉不到图像丢失，或者丢失被认为是可以被观察者接受的。如下面全面描述地，生成高质量视觉无损图像用于在有限带宽的网络上快速传播。生成残留数据从而可以在客户端(例如，诊断站)根据视觉无损图像重建完全无损图像(例如，原始无损图像)。
本公开的压缩技术在成像中具有应用，包括医学成像应用(例如，***X线照片、X射线、MRI、CATSCAN等)。
图1A为图示用于处理源数据110的一个示例性方法的总览方框图。源数据110为例如，一幅或多幅图像，或者更具体地，从诸如X射线、CT或MR模式或者从医学图像归档获取的一幅或多幅医学图像。对源数据110进行处理用于存储在服务器100上，并且通过网络180分布用于在客户端计算机(150、160和170)上显示。在图1B中更详细地示出了客户端-服务器架构。服务器100和客户端计算机150-170通过网络接口或者在服务器-客户端架构中用于网络通信的其他通信模块相互通信。
在图1A中，源数据110被首先输入到源数据处理120。源数据处理120或者直接在服务器100上或者在可由服务器100访问或者与服务器100通信的一些其他计算机(未示出)上。源数据处理120包括用于执行这里所描述的功能的软件(例如，计算机可执行指令)或诸如具有可执行处理器指令的专用处理器的硬件，或者其组合。例如，源数据处理120包括用于生成压缩分层数据表示240的具有可执行指令的软件或硬件，或者其组合，如下面结合图2A的讨论全面描述地。压缩分层数据表示240或者在服务器100上直接生成，或在可由服务器100访问或者与服务器100通信或者以其他方式能够与服务器100共享压缩分层数据表示240的一些其他计算机(未示出)上生成。
用于生成压缩的分层数据表示的源数据处理120包括第一步“分解处理”。通常，“分解处理”指使用“变换”生成包括系数的分层表示。根据上述分解处理生成的系数与原始源数据110可逆。变换系数保存对应于图像的特定区域的数据。下文中，将这些变换系数连同识别分层表示中系数的系数坐标统称为“变换数据”。每级所生成的分层数据表示220足够在给定分辨率重建源数据。分解处理的一个特定示例为小波变换处理210，在下面结合图2A更详细地对其进行描述。
在U.S.专利6,711,297中更完全地描述了用于分解处理的合适硬件和软件，该专利在此通过引用并入本发明。这样的硬件和软件在此被统称为分解处理模块。
用于生成压缩的分层数据表示的源数据处理120还包括用于对分层数据表示分区并且量化并压缩分层表示的系数的、具有可执行指令的软件或硬件，或者其组合，如下面结合图2A更详细描述地。源数据处理120还包括用于生成残留数据280从而允许客户端根据视觉无损图像重建完全无损图像的、具有可执行指令的软件或硬件，或者其组合。这种软件和硬件在此被统称为“残留数据生成模块”。在下面结合图2B更详细地描述残留数据280的生成。
如在图1A中进一步示出的，(一个或多个)压缩的分层数据表示240和源残留数据280被存储在(一个或多个)源残留和系数数据文件400中，源残留和系数数据文件400由诸如合适的软件的文件生成模块，或者直接在服务器100上生成或者在其他计算机上生成。如果在其他计算机上生成，服务器100具有至(一个或多个)源残留和系数数据文件40的访问通路，或者残留和系数数据文件400可以以其他方式被提供给服务器100和/或存储在服务器100中。对于医学成像应用，(一个或多个)残留和源系数数据文件400为医学图像文件。
如在图5中更详细描述地，残留和源系数数据文件400包括被组织为分区中的(一个或多个)压缩的分层数据表示(即，压缩的物理系数)，和用于识别在分层数据表示中的分层变换的层级的位置的信息，以及用于识别在分层变换层级中的个体分区的压缩的物理系数的位置的信息。源残留和系数数据文件400包括像素数据(即，源残留数据)以将源数据110的视觉无损版本(根据压缩的物理系数生成)改进为源数据110的无损版本，如将在下面详细解释的。如在图5中更详细地示出的，(一个或多个)残留和源数据系数文件400存储用于识别对应于系数数据的层级0的残留数据的位置的信息，以及识别层级0中的个体分区的残留数据的位置的信息。
图2A更详细地图示了作为源数据处理120的部分，是如何生成(一个或多个)压缩的分层数据表示240的。源数据110首先在小波变换处理210被处理以生成分层数据表示220。小波变换处理210为分解处理的一种形式。更具体地，小波变换处理210为子带分解的一种形式，其包括将“高通”信息与“低通信息”分离。在子带分解中，使用有限脉冲响应(“FIR”)滤波器。在每个阶段的分解处理可以使用相同或者不同的FIR滤波器，以得到在图3A和3B中图示的分层结构。要使用的一个示例性的FIR滤波器族为小波滤波器。要使用的一个优选小波滤波器为在JPEG 2000标准中指定和使用的浮点5，7双正交小波核(Daubechies)。当使用该小波***和滤波器，或者类似***和滤波器时，变换被称为“小波变换”。
在本实施例中，具有优选地浮点核的小波变换被用于生成包括浮点系数的分层数据表示220。分层数据表示220可以用在服务器100中以获取来自图像的特定区域的图像数据。具有浮点核的小波变换生成比具有定点核(针对给定滤波器长度)的变换更高质量的低分辨率图像数据。同样，具有浮点核的小波变换被用于改进压缩应用中的信噪比。因此，具有浮点核的小波变换使得能够进行高信噪比的、但在视觉无损的等级的有损压缩。该方法允许达到针对在3和20之间或者更多地到1的图像的压缩比，并且因此适于通常图像的分布。将从下面后续量化和压缩处理230的讨论更好地理解具有浮点核的小波变换对压缩应用的相对优势。
通常地可以将用于分解功能的相关小波变换定义为：
W ^ I = C
其中，
Figure BPA00001161541500062
定义用于使用浮点核的变换的变换函数；I表示源数据(例如，图像)；且C表示经变换数据(例如，经变换图像)。
使用小波变换生成分层数据表示提供了用于变换大数据文件的不同部分的可扩展解决方案。当源数据被分解为分层数据表示时，以系数的分区的粒度(granularity)，子图像和子分辨图像可以被从服务器的硬盘中直接提取。之后图像服务器仅发送所请求的用于重建在客户端显示的期望图像的确切大小的物理系数。因此，在分层数据表示中多分辨率格式是隐含的。
小波变换函数生成在分层表示的各层级中数学上独立的信息。因此，在分层数据表示中没有冗余信息。因此，分层数据表示不是简单的不同分辨率的源数据的多重复制，而是其包括在不同层级的分层表示中的唯一数据。小波变换的数学上独立的性质允许通过仅请求重建给定图像所必需的还没有从服务器传送到计算机的“附加数据”的传送，将通过网络传送的数据的量最小化。小波变换为无损的，其中，在分解为分层数据表示时没有来自原始源数据的数据丢失。
在其他实施例中，小波变换可以被用于生成多频谱(例如，颜色)变换数据。通常，多频谱变换数据将源图像的多个组分聚合为用于变换数据的矢量。同样，多频谱变换数据可以包括用于结合到源数据的任意类型的属性。
在此仅通过示例描述“小波变换”，用于提供至少一个特定实施例的完全和详细手写描述的目的。分解处理不以任何方式被限制于小波变换处理以及相关的小波滤波器和方法。可以使用用于分解处理的本领域技术人员知晓并理解的或者本身落入本公开的范围和精神中的其他方法。
通常，为了生成分层数据表示220，在源数据110的列应用小波变换，并且然后将小波变换应用在源数据110的行(即，或者相反)。用于小波变换处理210的小波变换的选择取决于期望分层数据结构的特定特征。通过在低通(前述较高层级的“低低”)递归循环来生成每层级分层数据结构。该循环持续直到获得预定大小。例如，在一个实施例中，针对源图像的分层数据结构中的最低层级包括近似为128×128的低通组分。然而，可以生成任何分辨率粒度用于在分层数据结构中使用而不脱离本发明的精神或范围。同样，在具有任意期望变换的循环过程中可以使用任何象限。
图3A图示了图2A的分层数据表示220的示例。对于该示例，源图像包括4K×4K图像。在第一迭代，源数据处理120生成层级一Mallata(可分离变换)结构。特别地，如在图3A中所示出的，生成低通组分“低低”并且其由2K×2K子图像组成。由“低高”、“高高”和“高低”组成的高通组分包括物理系数坐标(例如，针对由“低高”组分构成的矩形的右上角的坐标为(4K，0))。
图3A还图示了图像的第二层级分解。源数据处理120的第二迭代在低通(即“低低”)上运算层级一数据的组分。对于第二层级，低通组分“低低”，由1K×1K子图像组成，如在图3A中标记的。图3B图示了针对图3A的4K×4K的源图像的层级三和层级四分解。为了生成层级三分解，源数据处理120在层级二“低低”组分(即，1K×1K图像)上运算。对于层级三变换，低通组分“低低”为如在图3A中所标记的512×512的子图像。图3B还示出了用于4K×4K源图像的层级四分解。对于层级四变换，低通组分由256×256像素的子图像组成。
回到图2A，在将源数据分解成(一个或多个)分层数据表示220之后，变换数据在分区处理222中被分区以生成变换数据块，或者经分区的变换数据。在U.S.专利6,925,208中描述了分区的变换数据，该专利在此通过引用并入本文。在本实施例中，高于层级“n”的每层级的分层数据表示，被组织为64×64系数分区或块，这在下面结合图4的讨论更全面地进行描述。然而可以使用用于分区变换数据的其他替代方案，所述方案是本领域技术人员将理解并且落入本公开的范围和精神之中的。
在量化和压缩处理230(图2A)中，经分区的变换数据由诸如软件的形式的合适的量化和压缩模块量化和压缩，以生成压缩的分层数据表示240(图2A)。在一个实施例中，为了压缩变换数据，通过浮点值对数据块的系数进行量化。结果被朝零取整并且作为整数存储。通过例如Qi的量化箱宽度(quantization bin width)对系数块进行量化。在本实施例中，存在每系数块的一个量化箱宽度，但是可以使用任意数量的量化箱宽度。通常，该运算可以被表示为：
Q ^ W ^ I = Q ^ R ,
其中，R表示在变换数据中的系数的块，且
Figure BPA00001161541500082
表示量化函数。对于该表达式，如果使用朝零的取整，可以将量化函数表达如下：
如果(R＞0)，则
R Q = R + . 5 Q Q
否则，(即，如果R＜0)，
R Q = R - . 5 Q Q
其中，Q为浮点值且结果被一致地取整(即，或者朝向或者远离零)，使得RQ为量化箱宽度Q的倍数。
可以根据分解的对应层级量化系数。因此，对于该实施例，存在针对每个层级的一个量化箱宽度，Q，但是可以使用任意数值的量化箱宽度。对于该实施例，量化值可以被量化如下：
Figure BPA00001161541500085
Figure BPA00001161541500091
Figure BPA00001161541500092
Figure BPA00001161541500093
其中，“L”和“层级”表示针对“N”层级示例的分解层级，而Q1、Q2、Q3和QN表示针对相应层级的量化箱宽度。尽管上述表达式基于分解的层级来表示量化，不同量化值的任意组合可以用于量化系数集而不脱离本发明的精神和范围。
同样，在基于分解的层级对系数进行量化的另一方案中，可以将高通系数合计为如下的量化系数块：
Figure BPA00001161541500094
Figure BPA00001161541500095
Figure BPA00001161541500096
Figure BPA00001161541500097
因此，对于该示例，针对变换的每个系数块的高能组分被量化用于压缩处理。尽管上述示例对变换的组分进行量化，可以将任意变换数据块量化用于后续压缩。
量化系数块RQ被压缩以生成根据如下表达式的传递系数块：
R T = E ^ R Q
其中，
Figure BPA00001161541500099
定义压缩表示，RT定义用于传递的压缩系数块。通常，压缩函数
Figure BPA000011615415000910
包括无损编码器。可以使用任意编码规则用于压缩函数
Figure BPA000011615415000911
而不脱离本发明的精神和范围。例如，压缩函数，可以以赖斯(Rice)编码函数和霍夫曼(Huffman)编码函数实现，其中运行或不运行长度编码、算术编码等。作为一个示例，使用赖斯编码器编码层级的低低(“LL”)组分，并使用算术编码器对量化数据(其通常包括零点运行)进行编码。
如在下面更完全描述地，压缩系数块RT，被传递到客户端。在客户端，执行逆量化和解码器函数。该运算可以被表达为：
R = Q ^ - 1 E ^ - 1 R T
该逆变换在系数R(以及已经在客户端的任意附加的所需数据)上执行以生成原始数据。
图2B图示了用于生成残留像素数据280的源数据处理120。根据图2A的方框图生成的压缩的分层数据表示240由逆小波变换处理246进行处理。通常，逆小波变换处理246执行在小波变换处理210(图2A)中执行的小波变换的逆。逆小波变换处理246的输出为逆视觉无损像素数据254。为了生成残留像素数据，在减法块262中从原始源数据110中减去逆视觉无损数据254以生成残留像素数据280。
在本实施例中，系数和残留数据被组织为分区。图4图示了将系数的一层级的分层数据表示组织为分区中。对于该实施例，将系数组织为64×64系数分区。高于层级“n”的每层级分层数据表示被组织为分区(例如，例如在图3A和3B中示出的层级0、1、2和3)。对于该示例，层级4的高通(例如，低高(LH)、高低(HL)和高高(HH))组分中的系数的每个被分区为16个分区(即，256×256系数每组分)。尽管图4的示例被示出为将系数分区成64×64系数块，但是可以使用任意分区大小而不脱离本发明的精神和范围。例如，在层级0的残留分区可以为层级1系数分区的行和列的维度的两倍。
如在图4中所示出的，每个分区被单独识别。在图4中标记为200的LH组分的分区的组被识别为分区P01-P151。类似地，针对HH组分212的分区的组被识别为分区P02-P152，并且针对HL组分222的分区的组被识别为分区P03-P153。将系数块组织成如图4的块232和242所示的文件格式。对于该示例，该文件格式通过对相应分区分组并伴之以来自LH、HH和HL组分的压缩系数数据来组织压缩系数数据。因此，对于该示例，为了存储该压缩系数数据的层级，来自LH组分的分区P01之后为来自HH组分的分区P02，并且之后为来自HL组分的分区P03。类似地，来自LH组分的分区P11之后为来自HH组分的分区P12，并之后为来自HL组分的分区P13。
图5图示了根据本实施例的源残留和系数数据文件400。源数据文件400包括文件头410。文件头410包括关于源数据文件400的大体信息以及指向识别源数据文件400中的层级的数据的位置的指针。对于该实施例，文件头410指定：字节顺序、版本、图像格式、压缩分区/残留数据、行数、列数以及针对对应源数据的层级、层级偏移的位置、系数校验和以及头校验和。图像的格式可以包括用于存储图像的任意数量的合适格式。例如，图像格式可以包括单色、量度/色度表示，以及各种类型的编码方案(例如，RLE、JPEG等)。
如在图5中示出的，文件头410包括用于对每个单独层级在文件中位置进行识别的地址。对于该示例，层级0【地址】指向在源数据文件400中的对于关于层级0的数据的开始(层级0数据包含残留数据分区)的位置(偏移)，层级1【地址】指向在源数据文件400中针对层级1数据的开始位置(层级1数据包含系数分区并与针对给定变换层级的在图4中的系数块232对应)等。如在图5中所示的，针对层级0的数据包含在层级0中包含的残留分区的数量，以及到每个单独残留分区的偏移。到分区的偏移识别在该分区中对于残留数据的开始地址。例如，分区0【偏移】指向分区0残留数据(即，在层级0中对于分区0的残留)。对于该实施例，对于大于0的层级的数据(即：层级1-层级n)，除了系数数据之外，包括在相应层级中包含的分区的数量以及对每个单独分区的偏移。对分区的偏移识别针对该分区中的系数的开始地址。例如，层级2中的分区0【偏移】指向分区0系数数据(即：针对层级2中的分区0的系数)。因此，源数据文件400通过识别层级和层级中针对系数数据(层级1-n)或残留数据(层级0)的分区偏移提供针对每个分区的位置。如在图5中所示的，层级“n”的系数数据没有被分区，尽管没有其不能够被分区的原因。源数据文件400允许服务器直接存储映射源数据文件400。
图6B为图示用于实现客户端-服务器环境中的压缩技术的一个示例。服务器100经由网络耦合到一个或多个客户端(例如，客户端150和160)。源数据在服务器100或另一计算机(未示出)上被分解为包含“n”层级的(一个或多个)分层数据表示。分层数据表示在服务器100或另一计算机上被量化并压缩。在任一情况中，(一个或多个)压缩的分层数据可由服务器100存取。如在图6A中所示的，压缩系数的每一层级被组织为分区中(例如，层级1具有“X”分区，层级2具有“Y”分区，层级3具有“Z”分区，层级4具有“AA”分区，层级5具有“BB”分区)。针对层级0的残留数据也被存储。压缩系数和残留数据被存储在永久存储介质中，诸如服务器100中的一个或多个硬盘驱动设备中。
在设置服务器和客户端之间的通信协议的过程中，客户端可以指定一个或多个源数据或图像(即，压缩系数)用于后续客户端请求-服务器传送过程。在一个实施例中，服务器-客户端实现通过通用对象请求代理架构(“CORBA”)提供的“事件”通信服务。然而，任意网络协议可以被用于实施客户端-服务器网络通信，而不脱离本发明的精神和范围的情况。
如在图6B中进一步示出的，客户请求一开始，数据被从服务器100传送到客户端。具体地，客户端生成识别针对源数据(例如，源图像)的压缩系数的一个或多个分区的请求。例如，客户端150生成针对对应于源数据110的期望部分的压缩系数分区的请求。客户端生成限定足以在客户端重建源数据110的期望部分的系数坐标的分区的请求。客户端对系数的请求包括图像ID和对所请求压缩系数分区的指定。图像ID识别所请求的图像。所请求分区的指定识别源数据文件400中的分层数据表示的一个或多个层级以及层级中的一个或多个相应的所请求分区。
响应于请求，服务器100从在请求中识别的源数据文件400中提取压缩系数的分区，并将系数的压缩分区传送到客户端150。此后，客户端150可以使用系数的压缩分区重建图像的部分的视觉无损版本。通过在客户端150上运行用于执行此处描述的功能的软件(例如，计算机可执行指令)、诸如具有可执行处理器指令的专用处理器或者其组合，实现重建。在此将这种软件和硬件统称为视觉无损图像重建模块。
如果客户端期望在客户端存储的源图像的一部分的全保真或者完全无损版本，客户端生成针对该图像部分的残留数据的分区的请求，其包括图像识别和像素坐标。客户端160生成针对层级0系数的残留数据的请求。响应于请求，服务器100提取针对层级0的残留像素数据的分区，并将残留数据传送到客户端160。转而，客户端160使用之前生成的像素数据和残留像素数据以全保真(图像的该部分的完全无损版本)重建图像的该部分。重建通过在客户端160上运行用于执行这里所描述的功能的软件(例如，计算机可执行指令)或者诸如具有可执行处理器指令的专用处理器的硬件或者其组合实现。该软件和硬件在此被统称为完全无损图像重建模块。
图7为图示用于处理针对压缩系数的分区的客户端请求的方法。客户端应用在客户端计算机上运行并且请求显示诸如图像的源数据。当客户端应用生成在期望分辨率的针对图像的像素坐标时(500，图7)，处理开始。客户端计算需要用于生成图像的部分(由像素坐标指定的，在期望分辨率的)的压缩系数的分区(520，图7)。如果在客户端未缓存系数，那么，客户端用公式表示针对所需要的压缩系数的(一个或多个)分区的请求(530和540，图7)。请求被发送到服务器。服务器从对应于图像文件的期望部分的源数据文件400中提取压缩系数的(一个或多个)分区，并且压缩数据的分区被传送到客户端(550，图7)。之后，客户端对压缩系数解压缩(555，图7)。如果系数缓存在客户端(530，图7)，或者客户端已对压缩系数解压缩，那么，客户端根据系数的(一个或多个)分区重建图像(560，图7)。重建的图像在客户端响应于用户请求进行显示(570，图7)。
图8为图示用于处理针对残留数据的客户端请求的方法。对于该实施例，客户端存储根据压缩系数生成的图像数据，和/或存储针对源图像的至少一部分的压缩系数。客户端应用接收用于完全无损分辨率视图的请求(800，图8)。客户端根据源图像的像素坐标计算层级1的压缩系数的所需分区和层级0的残留数据(810，图8)。如上所讨论的，客户端指定附加的像素以解决边缘效应。响应于请求，服务器提取层级1压缩系数的(一个或多个)分区，以及层级0残留像素数据的(一个或多个)分区，并且将压缩系数和残留像素数据传送到客户端(850，图8)。使用压缩系数和残留数据，客户端使用之前生成的像素数据和残留像素数据重建全保真的图像(即，完全无损图像)(860，图8)。之后客户端显示完全无损图像(870，图8)。
图9为图示根据客户端的视觉无损图像重建完全无损图像的方法。客户端在解压缩引擎910接收压缩系数。解压缩引擎910根据压缩系数生成系数。逆变换引擎910执行逆变换以根据所述系数生成像素数据。该像素数据缓存在缓存器950中。像素处理930生成用于帧缓冲器940并用于在客户端显示的像素数据。在解压缩引擎905中解压缩之后，残留数据在像素处理930处被接收。为了重建全保真或者完全无损图像，像素处理930集合根据系数和残留像素数据生成的像素数据，用于显示帧缓冲器940。
本领域技术人员将进一步理解在此结合所公开的实施例描述的各种示意性逻辑块、模块和算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清晰地图示硬件和软件的该可交换性，在上面已经大体以其功能性的形式描述了各种所图示的部件、块、模块和步骤。该功能性被实施为硬件或软件取决于特定应用以及在总***中施加的设计约束。本领域技术人员可以以各种方式实施所描述的针对每个特定应用的功能性，但是，这样的实施决定不应该被理解为使其脱离本发明的范围。
结合在此公开的实施例进行描述的各种说明性的逻辑块和模块可以使用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、应用特异性集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或者设计用于执行这里所描述的功能的上述部件的任意组合来实施或执行。通用处理器可以为微处理器，但是可替代地，处理器可以为任意传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实施为计算设备的组合(例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、与DSP核相结合的一个或多个微处理器，或者任何其他这种配置)。
尽管已经以特定示例性实施例的方式描述了本发明，但应该理解本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和改变。

Claims (22)

1.一种用于将图像数据从服务器传送到至少一个客户端的方法，所述方法包括：
生成所述图像数据的压缩分层表示，所述压缩分层表示包括多个压缩系数；
生成对应于所述压缩系数的残留数据，所述压缩系数和所述残留数据足以至少重构所述图像数据的一部分，而没有数据丢失；
将所述压缩系数和所述残留数据从所述服务器传送到所述客户端；
在所述客户端，使用所述压缩系数重建用于在所述客户端显示的所述图像数据的所述部分的视觉无损版本；以及
在所述客户端，使用所述残留数据重建用于在所述客户端无损显示的所述图像数据的所述部分的完全无损版本。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩系数和所述残留数据从所述服务器到所述客户端的所述传送是通过所述客户端向所述服务器发送针对所述压缩系数和所述残留数据的请求而启动的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述服务器上或在可由所述服务器远程访问的计算机可读介质上生成所述压缩分层表示和所述残留数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用具有浮点核的小波变换根据所述图像数据生成所述压缩分层表示。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从所述客户端向所述服务器发送针对所述压缩分层表示的附加的压缩系数的请求，其中所述附加的压缩系数是用于根据之前传送的压缩系数和所述附加的压缩系数的组合来重建所述图像的新的部分所必需的；
从所述服务器向所述客户端传送对应于所述图像数据的所述新的部分的来自所述分层表示的所述附加的压缩系数；以及
利用所述附加的压缩系数和之前传送的所述压缩系数来重建所述图像数据的所述新的部分。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
从所述客户端向所述服务器发送针对所述图像数据的所述新的部分的残留数据的请求；
从所述服务器向所述客户端传送对应于所述图像数据的所述新的部分的残留数据；以及
根据所述附加的压缩系数、最初传送的所述压缩系数以及所述残留数据重建所述图像数据的所述新的部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，生成残留数据包括：
对所述压缩系数执行逆小波变换以生成逆视觉无损数据；以及
根据所述逆视觉无损数据和所述图像数据之间的差异生成所述残留数据。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，生成压缩分层表示包括：
使用浮点核执行对所述图像数据的小波变换以生成系数的分层表示；
量化所述系数的分层表示；以及
压缩所述系数的分层表示。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述压缩系数分区为多个压缩系数的分区；
从所述客户端向所述服务器发送针对所述压缩系数的至少一个分区的请求；从所述服务器向所述客户端传送所请求的压缩系数的至少一个分区；以及
在所述客户端根据所述压缩系数重建所述图像数据。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将所述残留数据分区为多个残留数据的分区；
从所述客户端向所述服务器发送针对所述残留数据的至少一个分区的请求；
从所述服务器向所述客户端传送所请求的残留数据的分区；以及
利用所请求的残留数据的分区重建所述图像数据的所述部分的所述完全无损版本。
11.一种由计算机使用的计算机可读介质，所述介质包括可执行以实现下述功能的多个指令：
生成所述图像数据的压缩分层表示，所述压缩分层表示包括多个压缩系数；
生成对应于所述压缩系数的残留数据，所述压缩系数和所述残留数据足以至少重构所述图像数据的一部分，而没有数据丢失；
生成用于存储所述压缩分层表示和所述残留数据的文件，所述文件可被服务器访问以将所述压缩系数和所述残留数据传送到客户端，其中，所述压缩系数可由所述客户端使用以重建用于在所述客户端显示的所述图像数据的所述部分的视觉无损版本，并且所述残留数据可由所述客户端使用以重建用于在所述客户端无损显示的所述图像数据的所述部分的完全无损版本。
12.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，所述图像数据为医学图像数据。
13.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，使用具有浮点核的小波变换根据所述图像数据生成所述压缩分层表示。
14.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，生成残留数据包括：
执行对所述压缩系数的逆小波变换以生成逆视觉无损数据；以及
根据所述逆视觉无损数据和所述图像数据之间的差异生成所述残留数据。
15.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中，生成压缩分层表示包括：
使用浮点核执行对所述图像数据的小波变换以生成系数的分层表示；
量化所述系数的分层表示；以及
压缩所述系数的分层表示。
16.根据权利要求11所述的计算机可读介质，还包括用于将所述压缩系数分区为多个压缩系数的分区的指令。
17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，还包括用于将所述残留数据分区为多个残留数据的分区的指令。
18.一种用于传送图像数据的***，包括：
服务器，其用于：存储所述图像数据的压缩分层表示，所述压缩分层表示包括多个压缩系数；并且用于存储对应于所述压缩系数的残留数据，所述压缩系数和所述残留足以至少重构所述图像数据的一部分，而没有数据丢失；
至少一个客户端，其用于接收所述压缩系数以重建用于在所述客户端显示的所述图像数据的所述部分的视觉无损版本，并且用于接收所述残留数据以在所述客户端重建用于在所述客户端无损显示的所述图像数据的所述部分的完全无损版本；
网络，其使得便于将所述压缩系数和所述残留数据从所述服务器传送到所述至少一个客户端。
19.根据权利要求18所述的***，其中：
所述客户端还能够向所述服务器发送针对来自所述压缩分层表示的附加的压缩系数的请求，所述附加的压缩系数是用于根据之前传送的压缩系数和所述附加的压缩系数的组合来重建所述图像的新的部分所必需的；
所述服务器还能够通过所述网络向所述客户端传送所请求的来自所述分层表示的、对应于所述图像数据的所述新的部分的附加的压缩系数。
20.一种用于从服务器向客户端传送图像的***，包括：
解压缩处理模块，其用于生成可由所述服务器访问的所述图像数据的压缩分层表示，所述压缩分层表示包括多个压缩系数；
残留数据生成模块，其用于生成对应于所述压缩系数并且可由所述服务器访问的残留数据，所述压缩系数和所述残留数据足以至少重构所述图像数据的一部分，而没有数据丢失；
通信模块，其用于从所述服务器向所述客户端传送所述压缩系数和所述残留数据；
第一重建模块，其用于在所述客户端使用所述压缩系数重建用于在所述客户端显示的所述图像数据的所述部分的视觉无损版本；以及
第二重建模块，其用于在所述客户端使用所述残留数据重建用于在所述客户端无损显示的所述图像数据的所述部分的完全无损版本。
21.根据权利要求20所述的***，其中，用于生成残留数据的所述残留数据生成模块通过对所述压缩系数执行逆小波变换来进行运算以生成逆视觉无损数据，并且所述残留数据生成模块根据所述逆视觉无损数据和所述图像数据之间的差异生成所述残留数据。
22.根据权利要求20所述的***，其中，所述服务器或可由所述服务器远程访问的计算机可读介质中的任一个包括所述压缩处理模块和所述残留数据生成模块。
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