数据处理的方法和系统与流程

1.本说明书涉及数据处理领域，尤其涉及一种数据处理的方法和系统。


背景技术：

2.随着互联网技术的日益普遍，特别是移动终端的普及，通信网络涌现出越来越多类型的数据，随着而计算机的普及化，越来越多的数据正在占用越来越多的网络和存储资源，例如，视频数据、音频数据，等等。数据中往往包含巨大的信息量，对储存和传输的要求往往很高，因此，为了便于储存和传输，往往需要对数据进行压缩，在需要时再对压缩后的数据进行解压还原。因此，数据压缩和解压技术得到越来越多的应用。
3.比如，在过去的几十年中，视频和图像压缩技术得到越来越多的应用。视频中往往包含巨大的信息量。从传统的广播电影电视到现在大量的监控和互联网应用，压缩后的图像视频和图像正在占用越来越多的网络和存储资源。这使得如果将一段视频的原始数据从一个终端通过网络传输到另一个终端时会占用大量的网络资源。这就使得在有些实时视频传输的情况下难以实现画面的流畅传输。因此，视频数据传输前首先要在数据压缩设备处进行压缩处理，以便于传输。压缩后的视频在经过传输媒介传输到数据解压设备之后，数据解压设备再对所述视频进行解压，以至少部分地还原视频图像。
4.现有技术中主要的视频压缩标准是h.264和h.265标准。在传输前，通常依据h.264和h.265标准使用硬件编码器对视频进行整体压缩，传输后再依据h.264和h.265标准通过硬件解码器对视频进行整体解压。但是，上述对视频进行整体压缩的处理方法在计算量和压缩后视频清晰度之间的平衡上表现的仍不能令人满意。这是因为，h.264和h.265标准在处理所述原始视频的时候要通过各种复杂的算法生成原始帧的预测帧，然后记所述录原始帧与所述预测帧之间的残差。所述预测帧同所述原始帧越接近，则残差越小，对一段视频编码后的数据量就越小。为了使编码更加容易，常用的方法是通过对原始帧进行滤波来减少原始帧图像中的高频信息。由傅里叶变换可知，在图片中物体的边界部分频率信息往往是比较丰富的，边界部分的高频分量通常大于其他平缓区域的高频分量。因此减少高频信息的帧图像虽然在视觉上变得模糊了(也就是图像的清晰度降低了)，却可以使得预测帧和滤波后的原始帧之间的残差更小。这样对视频编码时需要的计算量和编码后的数据流都减小了很多。然而，帧预测的技术非常复杂，会占用大量的计算资源。以视频编解码系统为例，平均每提高30％～40％的编码效率，便要增加约10倍的计算量。因此，如何进一步提高数据的压缩效率，一直都是压缩技术领域追求的目标。
5.因此，为了提升数据的传输效率，需要一种压缩效率更高的数据处理的方法和系统。


技术实现要素：

6.本说明书提供一种压缩效率更高的数据处理的方法和系统。所述数据处理的方法和系统包括对数据的编码端和解码端。以视频数据为例，在编码端对初始视频数据进行压
缩时，可以对初始视频数据中的初始帧进行编码频谱调节，使得所述初始帧在选定频域内的信号强度减小，从而减少数据信息量。比如，所述编码频谱调节可以使初始帧中选定区域的幅值平稳地降低，从而减少初始帧中的数据信息量，然后再对频谱调节后的数据进行编码，得到压缩帧。在解码端，所述方法和系统对压缩帧进行解压时，可以对所述压缩帧先进行解码，然后对解码后的压缩帧进行解码频谱调节。所述初始帧在重要频率区域只经过了频域上的信号衰减而不是频域上的滤波，所述初始帧在整个频域内的信息并没有缺失。因此可以根据所述编码频谱调节来设计相应的所述解码频谱调节，对所述初始帧中所有频率上的信息进行至少部分地恢复。也就是说，在不显著增加编解码的计算量的情况下，所述视频传输的解码端可以至少部分地恢复初始帧的清晰度。在很多情况下，还可以获得超过初始帧的清晰度。所述方法和系统可以显著提高数据的压缩效率，提升数据的传输效率。
7.基于此，第一方面，本说明书提供一种数据处理的方法，包括：选择初始数据中的初始帧，所述初始帧包括预设字节数的初始数据；以及对所述初始帧进行数据压缩，得到压缩帧，其中，所述数据压缩包括对在压帧进行编码频谱调节，所述在压帧包括所述初始帧和所述初始帧在所述数据压缩过程中成为所述压缩帧之前的任一数据状态，所述编码频谱调节包括使用编码卷积核对所述在压帧做卷积，以便在频域内平稳地降低所述在压帧的中频区域的幅值。
8.在一些实施例中，所述编码频谱调节使得在频域内平稳地降低所述在压帧高频区域的幅值。
9.在一些实施例中，所述编码频谱调节使得在频域内平稳地降低所述在压帧低频区域的幅值，以及所述编码频谱调节对所述在压帧的所述低频区域的幅值降低幅度低于所述中频区域的幅值降低幅度。
10.在一些实施例中，所述编码频谱调节对所述在压帧在频域内任意频率上的幅值调节增益都大于零。
11.在一些实施例中，所述对所述初始帧进行数据压缩，包括以下方式中的至少一种：对所述初始帧先进行所述编码频谱调节，再对编码频谱调节后的初始帧进行预测和求残差；对所述初始帧先进行预测得到预测初始帧，再对所述初始帧和所述预测初始帧进行所述编码频谱调节和求残差；以及对所述初始帧先进行预测和求残差，再对所述残差进行所述编码频谱调节。
12.在一些实施例中，所述对所述在压帧进行编码频谱调节，包括：确定所述初始帧的帧类型；以及基于所述初始帧的帧类型，从编码卷积核组中选择一个卷积核作为所述编码卷积核对所述在压帧做卷积。
13.在一些实施例中，所述帧类型包括帧内预测帧、前向预测帧以及双向预测帧中的至少一种。
14.在一些实施例中，当所述初始帧为双向预测帧时，所述初始帧对应的在压帧的编码卷积核同与所述初始帧最近的参考帧对应的在压帧的编码卷积核相同。
15.在一些实施例中，所述对所述在压帧做卷积，包括：对所述在压帧在垂直方向、水平方向和斜向中的至少一个方向上进行卷积。
16.第二方面，本说明书提供一种数据处理的系统，包括至少一个存储介质和至少一个处理器，所述至少一个存储介质包括至少一个指令集，用于数据处理；所述至少一个处理
器同所述至少一个存储介质通讯连接，其中，当所述系统运行时，所述至少一个处理器读取所述至少一个指令集，并且根据所述至少一个指令集的指示执行本说明书第一方面所述的数据处理的方法。
17.第三方面，本说明书提供一种数据处理的方法，包括：获取压缩数据，所述压缩数据包括对初始帧进行数据压缩得到的压缩帧，所述数据压缩包括编码频谱调节；以及对所述压缩帧进行数据解压，得到解压帧，其中，所述数据解压包括对在解帧进行解码频谱调节，所述在解帧包括所述压缩帧和所述压缩帧在所述解压过程中成为所述解压帧之前的任一数据状态，所述解码频谱调节与所述编码频谱调节相对应。
18.在一些实施例中，所述编码频谱调节包括使用编码卷积核对在压帧做卷积，使得所述在压帧在低频至中高频中间的任意频率上的幅值调节增益都大于零，所述在压帧包括初始帧和所述初始帧在所述数据压缩过程中成为所述压缩帧之前的任一数据状态；所述解码频谱调节包括基于所述编码卷积核，使用相应的解码卷积核对所述在解帧做卷积。
19.在一些实施例中，所述对所述压缩帧进行数据解压，包括：对所述压缩帧进行解码，得到解码帧，所述在解帧包括所述解码帧；以及对所述解码帧进行所述解码频谱调节，得到所述解压帧。
20.在一些实施例中，所述对所述解码帧进行所述解码频谱调节，包括：确定所述解码帧的帧类型；基于所述解码帧的帧类型，从解码卷积核组中选择一个卷积核作为所述解码卷积核，对所述解码帧做卷积；以及基于所述解码帧的卷积结果，得到所述解压帧。
21.在一些实施例中，所述基于所述解码帧的卷积结果，得到所述解压帧，包括：基于所述解码帧的卷积结果，得到所述解码帧的边界数据；以及将所述解码帧与所述解码帧的边界数据叠加，得到所述解压帧。
22.在一些实施例中，所述基于所述解码帧的卷积结果，得到所述解压帧，包括：将所述解码帧的卷积结果作为所述解压帧。
23.在一些实施例中，所述帧类型包括帧内预测帧、前向预测帧以及双向预测帧中的至少一种。
24.在一些实施例中，当所述解码帧为双向预测帧时，所述解码帧的所述解码卷积核同与所述解码帧最近的参考帧的所述解码卷积核相同。
25.在一些实施例中，所述对所述解码帧做卷积，包括：对所述解码帧在垂直方向、水平方向和斜向中的至少一个方向上进行卷积。
26.第四方面，本说明书提供一种数据处理的系统，包括至少一个存储介质和至少一个处理器，所述至少一个存储介质包括至少一个指令集，用于数据处理；所述至少一个处理器同所述至少一个存储介质通讯连接，其中当所述系统运行时，所述至少一个处理器读取所述至少一个指令集，并且根据所述至少一个指令集的指示执行本说明书第三方面所述的数据处理的方法。
27.本说明书提供的数据处理的方法和系统的其他功能将在以下说明中部分列出。根据描述，以下数字和示例介绍的内容将对那些本领域的普通技术人员显而易见。本说明书提供的数据处理的方法、系统和存储介质的创造性方面可以通过实践或使用下面详细示例中所述的方法、装置和组合得到充分解释。
附图说明
28.为了更清楚地说明本说明书实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，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。
29.图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据处理的系统示意图；
30.图2示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据处理的数据压缩设备示意图；
31.图3a示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图；
32.图3b示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图；
33.图3c示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图；
34.图3d示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图；
35.图4示出了根据本说明书的实施例提供的一种对数据进行压缩的数据处理的方法的流程图；
36.图5a示出了根据本说明书的实施例提供的一种编码频谱调节函数的曲线图；
37.图5b示出了根据本说明书的实施例提供的一种编码频谱调节函数的曲线图；
38.图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种编码卷积核组的参数表；
39.图7示出了根据本说明书的实施例提供的一种对压缩帧进行解压的数据处理的方法的流程图；
40.图8示出了根据本说明书的实施例提供的一种整体调节函数h0(f)、编码频谱调节函数h1(f)和解码频谱调节函数h2(f)的曲线图；
41.图9示出了根据本说明书的实施例提供的一种整体调节函数h0(f)、编码频谱调节函数h1(f)和解码频谱调节函数h3(f)的曲线图；
42.图10示出了根据本说明书的实施例提供的一种正常模式的解码卷积核组的参数表；以及
43.图11示出了根据本说明书的实施例提供的一种增强模式的解码卷积核组的参数表。
具体实施方式
44.以下描述提供了本说明书的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本说明书中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本说明书不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
45.这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。比如，除非上下文另有明确说明，这里所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也可以包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“含有”意思是指所关联的整数，步骤、操作、元素和/或组件存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在或在该系统/方法中可以添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。
46.考虑到以下描述，本说明书的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作
rom)和数字多功能磁盘rom等。在一些实施例中，传输媒介120可以是云平台。仅仅作为例子，所述云平台可能包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间云等形式，或者同上述形式类似的形式，或这上述形式的任意组合。
54.如图1所示，数据压缩设备200接收初始数据，并执行本说明书描述的数据处理的方法p200的指令，对初始数据进行数据压缩，产生压缩帧；所述压缩帧通过传输媒介120传输给数据解压设备300；数据解压设备300执行本说明书描述的数据处理的方法p300的指令，对压缩帧进行数据解压，得到解压帧。
55.图2示出了一种数据处理的数据压缩设备200的示意图。数据压缩设备200可以执行本说明书描述的数据处理的方法p200。所述数据处理的方法p200在本说明书中的其他部分介绍。比如，在图4至图6的描述中介绍了所述数据处理的方法p200。
56.如图2所示，数据压缩设备200包括至少一个存储介质230和至少一个压缩端处理器220。在一些实施例中，数据压缩设备200还可以包括通信端口250和内部通信总线210。同时，数据压缩设备200还可以包括i/o组件260。
57.内部通信总线210可以连接不同的系统组件，包括存储介质230和压缩端处理器220。
58.i/o组件260支持数据压缩设备200和其他组件之间的输入/输出。
59.存储介质230可以包括数据存储装置。所述数据存储装置可以是非暂时性存储介质，也可以是暂时性存储介质。比如，所述数据存储装置可以包括磁盘232、只读存储介质(rom)234或随机存取存储介质(ram)236中的一种或多种。存储介质230还包括存储在所述数据存储装置中的至少一个指令集。所述指令是计算机程序代码，所述计算机程序代码可以包括执行本说明书提供的数据处理的方法的程序、例程、对象、组件、数据结构、过程、模块等等。
60.通信端口250用于数据压缩设备200同外界的数据通讯。比如，数据压缩设备200可以通过通信端口250连接传输媒介120。
61.至少一个压缩端处理器220同至少一个存储介质230通过内部通信总线210通讯连接。至少一个压缩端处理器220用以执行上述至少一个指令集。当系统100运行时，至少一个压缩端处理器220读取所述至少一个指令集，并且根据所述至少一个指令集的指示执行数据处理方法p200。压缩端处理器220可以执行数据处理的方法p200包含的所有步骤。压缩端处理器220可以是一个或多个处理器的形式，在一些实施例中，压缩端处理器220可以包括一个或多个硬件处理器，例如微控制器，微处理器，精简指令集计算机(risc)，专用集成电路(asic)，特定于应用的指令集处理器(asip)，中央处理单元(cpu)，图形处理单元(gpu)，物理处理单元(ppu)，微控制器单元，数字信号处理器(dsp)，现场可编程门阵列(fpga)，高级risc机器(arm)，可编程逻辑器件(pld)，能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。仅仅为了说明问题，在本说明书中数据压缩设备200中仅描述了一个压缩端处理器220。然而，应当注意，本说明书中数据压缩设备200还可以包括多个处理器，因此，本说明书中披露的操作和/或方法步骤可以如本说明书所述的由一个处理器执行，也可以由多个处理器联合执行。例如，如果在本说明书中数据压缩设备200的压缩端处理器220执行步骤a和步骤b，则应该理解，步骤a和步骤b也可以由两个不同压缩端处理器220联合或分开执行(例如，第一处理器执行步骤a，第二处理器执行步骤b，或者第一和第二处理器共
同执行步骤a和b)。
62.虽然上述结构描述的是数据压缩设备200，此结构也适用于数据解压设备300。数据解压设备300可以执行本说明书描述的数据处理的方法p300。所述数据处理的方法p300在本说明书中的其他部分介绍。比如，在图7至图11的描述中介绍了所述数据处理的方法p300。
63.数据处理方法p200、p300和系统100可以用于数据的压缩和解压，以提高所述数据的传输效率，节约资源和空间。所述数据可以是非实时数据，也可以是实时数据。从传统的广播电影电视到现在大量的监控和互联网应用都存在各种各样的数据。例如，所述数据可以是非实时的视频数据、音频数据或者图像数据，等等。所述数据还可以是实时地图数据、实时传感器数据、实时视频监控数据、网络监测数据、气象数据、航空航天数据，等等。比如说，所述数据可以是自动驾驶汽车在行驶过程中从基站接收到的地图数据。本说明书对所述数据的具体类别不作限定。本说明书所述的数据处理的方法和系统在对不同类别的数据进行处理时所采取的方法和步骤都是一致的，为了方便展示，本说明书将以视频数据的处理为例进行描述。
64.数据处理方法p200、p300和系统100可以显著提高视频数据的压缩效率，提升视频的传输效率和还原率。在传统的视频压缩技术中，通常使用h.264和h.265标准对视频数据进行编码，从而达到对所述视频数据进行压缩的目的。h.264和h.265标准对视频数据进行编码主要采用的技术手段是预测编码，即对初始帧进行预测得到预测值，再将预测值与所述初始帧的初始值相减得到残差值，从而对所述视频数据进行压缩。在恢复和解压(即解码)时，用残差值和预测值相加即可恢复所述初始帧。数据处理方法p200可以采用编码频谱调节和编码相结合的方法对所述视频数据进行数据压缩，得到压缩帧，以进一步提高视频数据的压缩比，提升视频传输的效率。数据处理方法p300可以采用解码(即根据残差值和预测值恢复在压帧)和解码频谱调节相结合的方法对所述压缩帧进行数据解压，以恢复所述压缩帧中的数据。所述编码频谱调节是指对待处理数据的频谱图的幅值进行调节。比如，所述编码频谱调节可以对所述待处理数据在频域上进行幅值衰减，从而减小所述待处理数据中的信息量，比如衰减所述待处理数据在其频域内选定频率区域的幅值，比如中频区域的幅值，又比如中频至高频区域的幅值。本领域的普通技术人员可以理解的是，经过编码频谱调节的数据在选定频率区域内的频率分量变小，数据中的信息量减少了，因此，经过编码频谱调节的数据编码时的效率可以提高，提升压缩比。所述解码频谱调节可以使经过所述编码频谱调节的数据在不考虑其他计算误差的情况下完全恢复或者近似恢复至编码频谱调节前的状态。因此，数据处理方法p200、p300和系统100可以显著提高视频数据的压缩效率，提升视频的传输效率和还原率。关于所述编码频谱调节和所述解码频谱调节的具体过程将在后面的描述中详细介绍。系统100在对视频数据进行数据压缩时，所述编码频谱调节和所述编码的顺序是可以互换的，也可以是交叉进行的。同样，系统100在对压缩帧进行数据解压时，所述解码频谱调节和所述解码的顺序是可以互换的，也可以是交叉进行的。需要说明的是，为保证接解压后的数据信息可以恢复初始数据中的信息，所述数据解压的顺序与所述数据压缩的顺序应该是相对应的，即所述数据解压可以同所述数据压缩呈对称反向操作。比如，如果所述压缩帧是先进行所述编码频谱调节再进行所述编码得到的，则所述压缩帧在数据解压时应先进行所述解码再进行所述解码频谱调节。为了方便描述我们将数据压
缩处理前的所述初始数据定义为p0，经数据解压设备300解压得到的解压帧定位为p4，将编码频谱调节所对应的编码频谱调节函数定义为h1(f)，将解码频谱调节所对应的解码频谱调节函数定义为h2(f)，将解压帧p4与初始数据p0之间的传递函数定义为整体频谱调节函数h0(f)。
65.图3a示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图。如图3a所示，数据压缩设备200对初始数据进行数据压缩可以是：数据压缩设备200先对所述初始数据进行所述编码频谱调节，再进行所述编码，即预测和求残差，得到压缩帧。图3a所示的数据压缩方法可以提高编码效率，使所述压缩帧中的数据量进一步减小，提高压缩比。数据解压设备300对所述压缩帧进行数据解压可以是：数据解压设备300对所述压缩帧先进行所述解码，然后再经过所述解码频谱调节得到所述解压帧。具体过程将在后面的内容中具体描述。
66.数据压缩设备200对初始数据进行数据压缩也可以是：将所述编码频谱调节融入到所述编码过程中。所述编码频谱调节可以在所述编码过程中的任意阶段进行。相应地，所述解码频谱调节也可以在所述解码过程的对应阶段进行。
67.图3b示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图。如图3b所示，数据压缩设备200对初始数据进行数据压缩可以是：数据压缩设备200对所述初始数据先进行预测，得到所述预测值，再对所述预测值进行所述编码频谱调节和求残差，得到残差值，即所述压缩帧。图3b所示的具体的操作与图3a所示的方式相同，只是操作顺序不同。数据解压设备300对所述压缩帧进行数据解压可以是：数据解压设备300可以对所述压缩帧的预测值进行解码频谱调节，然后再通过残差值预测，结合所述经过解码频谱调节处理的预测值进行图像恢复，得到所述解压帧。图3b所示的方式可以减少所述压缩帧中的数据量，从而提高所述初始数据的压缩比和编码效率，提升所述初始数据的传输效率。
68.图3c示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图。如图3c所示，数据压缩设备200对初始数据进行数据压缩可以是：数据压缩设备200对所述初始数据先进行所述编码，得到所述残差值，再对所述残差值进行所述编码频谱调节，得到经过所述编码频谱调节后的残差值，即所述压缩帧。图3c所示的方式具体的操作与图3a所示的方式相同，只是操作顺序不同。数据解压设备300对所述压缩帧进行数据解压可以是：数据解压设备300可以对所述压缩帧先进行所述解码频谱调节，然后再进行解码得到所述解压帧。图3c所示的方式可以减少所述压缩帧中的数据量，从而提高所述初始数据的压缩比和编码效率，提升所述初始数据的传输效率。
69.图3d示出了根据本说明书的实施例提供的一种数据压缩和数据解压的流程图。如图3d所示，数据压缩设备200对初始数据进行数据压缩可以是：数据压缩设备200先对所述初始数据进行所述编码频谱调节，再进行所述编码，即预测和求残差，得到压缩帧。图3d所示的方式具体的操作与图3a所示的方式相同，此处不再赘述。数据解压设备300对所述压缩帧进行数据解压可以是：数据解压设备300对所述压缩帧先进行所述解码，然后再经过所述解码频谱调节得到所述解压帧。具体地，经过所述解码频谱调节得到所述解压帧可以是，先对所述解码后得到的解码帧进行解码频谱调节得到所述解码帧的边界信息，然后将所述解码帧的边界信息与所述解码帧进行叠加得到所述解压帧。为了方便描述并与图3a所示的解码过程做区分，我们将图3d中得到所述解码帧的边界信息所选用的解码频谱调节函数定义
为h3(f)。图3d所示的方式可以减少所述压缩帧中的数据量，从而提高所述初始数据的压缩比和编码效率，提升所述初始数据的传输效率。
70.图4示出了一种对数据进行压缩的数据处理的方法p200的流程图。如前所述，数据压缩设备200可以执行数据处理方法p200。具体地，数据压缩设备200中存储介质可以存储至少一组指令集。所述指令集被配置为可以指示数据压缩设备200中的压缩处理器220完成数据处理方法p200。当所述数据压缩设备200运行的时候，压缩处理器220可以读取所述指令集并执行数据处理方法p200。
71.所述方法p200可以包括：
72.s220：选择初始数据中的初始帧。
73.帧是组成数据序列的基本单位。在数据处理时，常常以帧为基本单位进行计算。所述初始数据可以包括一个或多个初始帧。所述初始帧包括预设字节数的初始数据。如前所述，在本说明书中以视频数据为例进行描述，因此，所述初始数据可以是初始视频数据，所述初始帧可以是初始视频数据中的帧图像。在步骤s220中，数据压缩设备200可以从所述初始数据中选择一部分帧图像作为所述初始帧，也可以选择所述初始数据中的全部帧图像作为所述初始帧。数据压缩设备200可以根据所述初始数据应用场景进行选择所述初始帧。若所述初始数据应用在对精度和压缩质量要求不高的场景可以选择部分帧图像作为所述初始帧，比如，僻静处的监控图像在多数情况下画面中没有外来物，因此所述僻静处的监控图像多数帧图像是相同的，数据压缩设备200可以从中选择部分帧图像作为所述初始帧进行压缩和传输。又比如，对于高清的电视播放视频，为了保证观影效果，数据压缩设备200可以选择全部帧图像作为所述初始帧进行压缩和传输。
74.s240：对所述初始帧进行数据压缩操作，得到压缩帧。
75.所述数据压缩操作包括将在压帧输入编码频谱调节器进行编码频谱调节，所述在压帧包括所述初始帧和所述初始帧在所述数据压缩过程中成为所述压缩帧之前的任一数据状态。所述编码频谱调节是指对所述在压帧的频谱图的幅值进行调节。比如，所述编码频谱调节可以由一个衰减器完成。所述衰减器可以对所述在压帧在频域上进行幅值衰减，从而降低所述在压帧中的数据信息量，比如所述衰减器被配置为降低所述在压帧在其频域内的选定区域的幅值，比如中频区域的幅值，又比如，中频至高频区域的幅值。对于不同形式的数据，接收者对于频率的敏感程度不同，因此所述数据压缩操作可以根据不同形式的数据在频域上选定不同的区域进行幅值衰减。如前所述，以视频数据为例，由于图片中物体的边缘部分中频和高频信息丰富，因此降低中频至高频区域的幅值从视觉上会使所述在压帧的边界数据模糊化。本领域的普通技术人员可以理解的是，比起没经过频谱调节处理的情况，经过频谱调节处理的中间状态帧中的中频至高频区域的频率分量减小了，数据信息量也减小了，因此经过频谱调节处理的中间状态帧在编码中会有更高的压缩比。不同类型的数据对于高频区域的定义可以不同。在一些实施例中，所述高频可以包括归一化的频域中(0.33，0.5]之间的频率。比如，所述高频可以包括所述归一化的频域中(0.35，0.5]、(0.4，0.5]、(0.45，0.5]中任何一个区间的频率。
76.以视频数据压缩为例，数据处理方法p200可以采用编码频谱调节和编码相结合的方法对所述初始帧进行压缩，平稳地降低中频至高频区域的幅值，以减少数据信息量，进一步提高视频数据的压缩比，提升视频传输的效率。所述在压帧可以包括所述初始帧在进行
所述编码频谱调节和编码的过程中的任一种数据状态，例如，初始帧、预测值、残差值，等等。
77.如前所述，所述对所述初始帧进行数据压缩时，所述编码频谱调节和所述编码的顺序是可以互换的，也可以是交叉进行的。步骤s240可以包括图3a、图3b、图3c和图3d中示出的数据压缩的方法中的至少一种。
78.为了方便展示，本说明书将以图3a所示方式为例对步骤s240进行详细的描述，即数据压缩设备200对所述初始帧先进行所述编码频谱调节，再对经编码频谱调节后的所述初始帧进行编码(即预测和求残差)的压缩方式。也就是说，数据压缩设备200可以先对所述初始帧进行编码频谱调节，使所述初始帧在频域内的中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值平稳地降低，从而使所述初始帧的边界信息模糊化，得到编码频谱调节帧，以减少所述初始帧中的数据量，从而降低所述初始帧占用的空间资源，其中所述在压帧包括所述编码频谱调节帧；然后对所述编码频谱调节帧进行编码，即预测和求残差，对所述编码频谱调节帧进行预测得到所述编码频谱调节帧的预测值，再将所述编码频谱调节帧的预测值与所述编码频谱调节帧的初始值相减得到所述编码频谱调节帧的残差值，所述编码频谱调节帧的残差值即所述压缩帧。数据处理方法p200可以提高所述编码频谱调节帧的编码效率，使所述压缩帧中的数据量进一步减小，提高编码效率，提高压缩比。由于所述编码频谱调节的对象是所述初始帧，因此所述在压帧便是所述初始帧。以视频数据为例，在步骤s240中，所述对所述在压帧(初始帧)进行所述数据压缩，可以包括通过数据压缩设备200的至少一个压缩端处理器220执行：
79.s242：对所述在压帧(初始帧)进行所述编码频谱调节，得到所述编码频谱调节帧。其中，所述编码频谱调节包括使用编码卷积核对所述在压帧做卷积，以便在频域内平稳地降低所述在压帧的中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值。在步骤s242中，所述对所述在压帧进行编码频谱调节，可以包括通过数据压缩设备200的至少一个压缩端处理器220执行：
80.s242-2：确定所述初始帧的帧类型。
81.以视频数据为例进行说明。帧是组成视频数据序列的基本单位。在视频数据处理时，常常以帧为基本单位进行计算。在使用h.264或h.265的标准对视频数据进行编码时，常常以帧为基本单位进行预测和求残差计算。在编码过程中，常常根据帧图像将帧压缩成不同的类型。因此，数据压缩设备200在对所述在压帧(初始帧)进行所述编码频谱调节前，需要先确定所述初始帧的帧类型，对于不同的帧类型选择的编码卷积核也不同。
82.对于视频帧序列而言，具体的帧类型可以包括帧内预测帧(intra picture，简称i帧)，前向预测帧(predictive frame，简称p帧)，以及双向预测帧(bi-directional predictiveframe，简称b帧)。对于只有一个帧的帧序列，通常按照帧内预测帧(i帧)来处理。i帧是一个全帧内压缩的编码帧。解码时仅用i帧的数据不需要参考其他画面就可重构完整的数据，能够作为后续的若干帧的参考帧。p帧是通过充分降低与图像序列中前面已编码帧的时间冗余信息来压缩传输数据量的编码帧。p帧由在它前面的p帧或者i帧预测而来，它根据本帧与邻近的前一帧或几帧的不同点来压缩本帧。采取p帧和i帧联合压缩的方法可达到更高的压缩且无明显的压缩痕迹。它只参考前面靠近它的i帧或p帧。b帧根据邻近的前几帧、本帧以及后几帧的不同点来压缩本帧，也即仅记录本帧与前后帧的差值。一般地，i帧
压缩效率最低，p帧较高，b帧最高。在视频数据的编码过程中，部分视频帧会被压缩成为i帧，部分会被压缩成p帧，还有部分会被压缩成b帧。
83.所述初始帧的帧类型包括i帧、p帧以及b帧中的至少一种或者多种。
84.s242-4：基于所述初始帧的帧类型，从编码卷积核组中选择一个卷积核作为所述编码卷积核，对所述在压帧做卷积，得到编码频谱调节帧。
85.对所述在压帧进行频谱调节可以表达为在所述在压帧在频域乘以传递函数h1(f)(即，编码频谱调节函数)或者在时域做相应的卷积计算。如果所述在压帧为数字化的数据，则所述卷积运算可以是选取同所述编码频谱调节函数h1(f)相对应的编码卷积核进行卷积运算。为了方便描述，本说明书将以在时域进行卷积为例来描述所述频谱调节，但本领域技术人员应该明白通过在频域乘以编码频谱调节函数h1(f)进行频谱调节的方式也是本说明书要保护的范围。
86.如前所述，对所述在压帧进行所述编码频谱调节可以表现为在时域对所述在压帧进行卷积。数据压缩设备200的存储介质中可以存储有多个编码频谱调节器，即所述编码频谱调节器组。每个编码频谱调节器包括一个编码卷积核。也就是说，数据压缩设备200的存储介质中可以包括所述编码卷积核组，所述编码卷积核组中可以包括至少一个卷积核。数据压缩设备200对所述在压帧做卷积时，可以基于所述初始帧对应的在压帧的帧类型，从所述编码卷积核组中选择一个卷积核作为所述编码卷积核，对所述在压帧做卷积。当所述初始帧对应的在压帧为i帧或p帧时，数据压缩设备200对所述i帧或p帧进行卷积包括从所述编码卷积核组中选择一个卷积核作为所述编码卷积核，对所述i帧或p帧做卷积。所述卷积核组中任意一个卷积核都可以使所述i帧或p帧在频域内的中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值平稳地降低。数据压缩设备200也可以根据对所述初始帧的编码质量要求从所述编码卷积核组中选择一个压缩效果最好的卷积核作为所述编码卷积核。当所述初始帧对应的在压帧(在本实施例中即所述初始帧自己)为b帧时，所述在压帧的所述编码卷积核同与所述在压帧最近的参考帧对应的在压帧的编码卷积核相同，或者所述在压帧的所述编码卷积核同所述在压帧的参考帧中所使用的编码卷积核中对幅值降低效果最好的编码卷积核相同。这样可以使所述在压帧(初始帧)的幅值的降低效果更好，编码频谱调节的效果更好，使得视频数据的压缩比更高。
87.图5a示出了根据本说明书的实施例提供的一种编码频谱调节函数h1(f)的曲线图。如图5a所示，横轴为归一化频率f，纵轴为编码频谱调节函数h1(f)的幅值调节增益h1。图5a中的曲线1和曲线2表示不同的编码卷积核对应的不同的编码频谱调节函数h1(f)。所述横轴的归一化频率f可以分成低频区域，中低频区域，中频区域，中高频区域和高频区域。如图5a所示，横轴的归一化频率最大值为0.5。如前面所述，所述高频区域可以包括归一化的频域中(a，0.5]之间的频率。其中a为所述高频区域的频率下限。比如，a可以为所述归一化的频域中0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、和0.45中的任意一个频率。所述中频区域可以包括(b，c]之间的频率，其中b为所述中频区域的频率下限，c为所述中频区域的频率上限。比如，所述中频区域的频率下限b可以是所述归一化的频域中的0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、和0.2之中的任意一个频率；所述中频区域的频率上限c可以是所述归一化的频域中0.33、0.32、0.31、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26、和0.25中的任意一个频率。所述低频区域可
以包括归一化的频域中[0，d]之间的频率。其中d为所述低频区域的频率上限。所述低频区域的频率上限d可以是所述归一化的频域中0.01、0.02、0.03、0.04、和0.05中的任意一个频率。当所述低频区域同所述中频区域不相连时，二者的之间频率区域被称为中低频区域。当所述中频区域同所述高频区域不相连时，二者之间的频率区域被称为中高频率区域。
[0088]
如图5a所示，所述编码频谱调节所使用的编码频谱调节函数h1(f)对所述在压帧(初始帧)在频域内的任意频率f上的幅值调节增益h1都可以大于零，在经过所述编码频谱调节函数h1(f)处理后的所有频率的幅值也大于零，不会有任何频率的数据丢失。因此，在对压缩后的数据进行解压时便可以对所有频率范围内的数据进行恢复。否则，若所述编码频谱调节函数h1(f)中存在零点，则零点对应的频率部分的数据可能丢失，在解压时解码端将无法恢复丢失的数据，因此无法恢复初始数据。如前所述，我们将所述初始帧的定义为p0，将所述初始帧经过所述编码频谱调节函数h1(f)处理后得到的所述编码频谱调节帧的定义为p1，p0与p1之间的关系看可以表示为公式(1)：
[0089]
p1＝h1(f)
·
p0公式(1)
[0090]
以视频数据为例，由于人眼对于中频到低频的数据比对高频的数据更敏感，因此，在对视频数据中的初始帧进行所述编码频谱调节时，要尽可能地保留初始帧中包含的中频到低频信息不丢失，保持中频和低频区域的幅值增益相对平稳，使中频到低频区域的信息尽可能相对稳定和完整，以便在解压时可以更好地恢复中频到低频区域的信息。而且，为了使视频数据在解压时所使用的解码频谱调节函数h2(f)中的幅值调节增益h2不宜过大，因此，编码频谱调节函数h1(f)对于中频到低频区域的衰减不宜过大，关于h2(f)和h1(f)的关系将在后面的描述中具体介绍。由于人眼对于高频数据比较不敏感，因此，在对视频数据的初始帧进行所述编码频谱调节时，可以对高频部分的幅值进行更大程度的衰减，更大程度地降低高频区域的幅值。这样，可以减少所述初始帧中包含的数据信息，提高压缩比和编码效率。
[0091]
因此所述编码频谱调节所使用的所述编码频谱调节函数h1(f)可以在频域内平稳地降低所述在压帧的中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值。在一些实施例中，所述编码频谱调节所使用的所述编码频谱调节函数h1(f)可以平稳降低所述在压帧在其频域内的高频区域的幅值。所述幅值的平稳降低可以是所述幅值以第一幅值调节增益值衰减，也可以是所述幅值在所述第一幅值调节增益值附近的一定误差范围内进行衰减。比如，所述第一幅值调节增益可以是0至1之间的任意数值。比如，所述第一幅值调节增益可以在0、0.08、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24、0.28、0.32、0.36、0.40、0.44、0.48、0.52、0.56、0.60、0.64、0.68、0.72、0.76、0.80、0.84、0.88、0.92、0.96和1等数值中任意两个所规定的区间内。所述误差范围可以在0、
±
1％、
±
2％、
±
3％、
±
4％、
±
5％、
±
6％、
±
7％、
±
8％、
±
9％、
±
10％、
±
11％、
±
12％、
±
13％、
±
14％、
±
15％、
±
16％、
±
17％、
±
18％、
±
19％、
±
20％、
±
21％、
±
22％、
±
23％、
±
24％、
±
25％、
±
26％、
±
27％、
±
28％、
±
29％、
±
30％等数值中任意两个所规定的区间内。如图5a所示，所述编码频谱调节在高频区域(大概是0.4～0.5的区间)的第一幅值调节增益在0.2左右。
[0092]
在一些实施例中，所述编码频谱调节所使用的所述编码频谱调节函数h1(f)可以在频域内平稳地降低所述在压帧的中频区域的幅值。其中，所述编码频谱调节对所述在压帧的所述中频区域的幅值调节增益为第二幅值调节增益。在一些实施例中，所述第二幅值
调节增益的值可以大于所述第一幅值调节增益，如图5a所示。当所述编码频谱调节为频率衰减的时候(也就是说所述编码频谱调节器为所述频率衰减器时)，第一幅值调节增益和第二幅值调节增益均小于1，也就是说，所述编码频谱调节对所述在压帧的所述中频区域的幅值降低幅度可以低于所述高频区域的幅值降低幅度。
[0093]
进一步地，当所述高频区域同所述中频区域不相连的时候，所述编码频谱调节函数h1(f)还可以在频域对所述在压帧的中高频区域的幅值做出调节，使得所述幅值调节增益在中高频区域内的变化平滑而连续。
[0094]
所述编码频谱调节函数h1(f)还可以保持直流部分，即在频率为0的部分的幅值调节增益为1，以保证可以保留初始帧中的基础信息，在进行数据解压时可以得到平均值信息，以恢复原初始数据。因此，所述编码频谱调节所使用的所述编码频谱调节函数h1(f)对所述低频区域的幅值降低幅度低于所述中频区域的幅值降低幅度。但当直流部分(即频率为0的部分)的幅值增益不为1时，通过设计合适的h2(f)，也可以恢复初始数据。
[0095]
此外，所述编码频谱调节函数h1(f)还可以在频域内平稳地降低所述在压帧的低频区域的幅值。其中，所述编码频谱调节对所述在压帧的所述低频区域的幅值调节增益为第三幅值调节增益。所述第三幅值调节增益的值可以大于所述第二幅值调节增益。当所述编码频谱调节为频率衰减的时候(也就是说所述编码频谱调节器为所述频率衰减器时)，第三幅值调节增益和第二幅值调节增益均小于1，也就是说，所述编码频谱调节对所述在压帧的所述低频区域的幅值降低幅度可以低于所述中频区域的幅值降低幅度。
[0096]
进一步地，当所述中频区域同所述低频区域不相连的时候，所述编码频谱调节函数h1(f)还可以在频域对所述在压帧的中低频区域的幅值做出调节，使得所述幅值调节增益在中低频区域内的变化连续。
[0097]
如图5a所示的编码频谱调节函数h1(f)的曲线图中。(0，0.05]之间的频率属于低频和中低频；(0.05，0.33]之间的频率属于中频；(0.33，0.4]之间的频率属于中高频；(0.4，0.5]之间的频率属于高频。所述低频区域的第三幅值调节增益h1大于所述中频区域的第二幅值调节增益h1；所述中频区域的第二幅值调节增益h1大于所述高频区域的第一幅值调节增益h1。同时，所述中频区域的第二幅值调节增益h1相对平稳，曲线1在0.5左右，曲线2在0.6左右；所述高频区域的第一幅值调节增益h1也相对平稳，曲线1略低于0.2，曲线2略高于0.2。所述编码频谱调节函数h1(f)的曲线可以是平滑过渡的曲线，也可以是非平滑过渡的曲线。在工程实现上，在实现幅值降低的基础上可以允许所述编码频谱调节函数h1(f)的曲线存在小范围的波动，所述波动不影响压缩的效果。对于视频数据之外其他形式的数据来说，可以根据接收者对于数据的敏感程度，设置所述编码频谱调节函数h1(f)的参数。不同形式的数据，接收者对于频率的敏感程度不同。
[0098]
图5b示了根据本说明书的实施例提供的一种编码频谱调节函数h1(f)的曲线图。图5b中的曲线3和曲线4表示不同的编码卷积核对应的不同的编码频谱调节函数h1(f)。就视频数据而言，在一些特殊的应用场景中，适当的保留更多的高频分量是需要的，比如侦察场景。因此，在一些实施例中，编码频谱调节函数h1(f)曲线中可以使得第一幅值调节增益h1大于第二幅值调节增益(曲线3)，或者等于第二幅值调节增益(曲线4)。
[0099]
就视频数据而言，在一些对图像质量要求不高的应用场景中，高频分量可以完全滤除，因此，所述编码频谱调节所使用的编码频谱调节函数h1(f)对所述在压帧(初始帧)在
频域内的低频至中高频区域上的任意频率的幅值调节增益h1都大于零，而对高频区域的幅值调节增益h1可以等于0(图5a和图5b中未示出)。
[0100]
需要说明的是，图5a和图5b所示的曲线，只是以视频数据为例进行说明，本领域的技术人员应该明白所述编码频谱调节函数h1(f)的曲线并不局限于图5a和图5b所示的形式，所有能够使所述初始帧在频域内的中频区域的幅值平稳地降低的编码频谱调节函数h1(f)以及编码频谱调节函数线性组合(f)以及编码频谱调节函数线性组合或者编码频谱调节函数乘积组合或者线性组合和乘积组合的组合都属于本说明书保护的范围。其中，i≥1，代表n个函数的线性组合，h
1i
(f)代表第i个函数，k
i
代表第i个函数对应的权重。j≥1，代表n个函数的乘积组合，k
j
代表第j个函数对应的权重，h
1j
(f)可以是任意函数。
[0101]
图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种编码卷积核组的参数表。图6示例性地列举出一个编码卷积核组的参数，其中，图6中每一行代表一个编码卷积核。对于视频图像来说，需要保证编码卷积后得到的所述编码频谱调节帧中像素点的灰度值在0～255以内，因此，在本实施例中，需要将卷积后的结果除以256。所述编码卷积核组是基于所述编码频谱调节函数h1(f)通过傅里叶变换得到的。图6中只是示例性的举例说明，本领域技术人员应该知道所述编码卷积核组不止局限于图6所示的参数，所有能够使所述初始帧在频域内的中频区域的幅值平稳地降低的编码卷积核组都属于本说明书保护的范围。
[0102]
数据压缩设备200在使用所述编码卷积核对所述在压帧做卷积时，可以在垂直方向、水平方向和斜向中的至少一个方向上对所述在压帧(初始帧)做卷积。
[0103]
s244：对所述编码频谱调节帧进行所述编码(预测和求残差)，得到所述压缩帧。
[0104]
在数据压缩设备200对所述初始帧进行所述编码频谱调节后，得到所述编码频谱调节帧，所述编码频谱调节帧中的中频到高频的频率分量小于所述初始帧中的中频到高频的频率分量。数据压缩设备200对所述编码频谱调节帧进行编码，得到所述压缩帧。数据压缩设备200通过对所述在压帧(初始帧)进行所述编码频谱调节，可以提高所述编码频谱调节帧的编码效率，从而提高所述初始帧的压缩比，提升所述初始数据的传输效率。
[0105]
图7示出了一种对压缩帧进行解压的数据处理的方法p300的流程图。如前所述，数据解压设备300可以执行数据处理方法p300。具体地，数据解压设备300中存储介质可以存储至少一组指令集。所述指令集被配置为可以指示数据解压设备300中的解压处理器完成数据处理方法p300。当所述数据解压设备300运行的时候，解压处理器可以读取所述指令集并执行数据处理方法p300。所述方法p300可以包括：
[0106]
s320：获取压缩数据。所述压缩数据包括所述压缩帧。
[0107]
所述压缩数据可以包括通过数据处理方法p200对所述初始数据中的所述初始帧进行数据压缩得到的所述压缩帧。所述压缩数据可以包括一个或多个压缩帧。如前所述，在本技术中，帧是组成数据序列的基本单位。在数据处理时，常常以帧为基本单位进行计算。在数据压缩设备200对数据进行压缩的数据处理的方法p200中，以帧为基本单位对所述初始数据进行压缩。在数据解压设备300对压缩帧进行解压时也可以以帧作为基本单位进行数据解压。所述数据压缩包括对所述初始帧进行所述编码频谱调节。
[0108]
s340：对所述压缩帧进行数据解压，得到解压帧。
[0109]
所述数据解压是指对所述压缩帧进行解压计算，得到解压帧，使所述解压帧恢复或基本上恢复至所述初始数据，或者使所述解压帧比所述初始数据更清晰。所述数据解压包括对在解帧进行解码频谱调节，所述在解帧包括所述压缩帧和所述压缩帧在所述解压过程中成为所述解压帧之前的任一数据状态。
[0110]
所述解码频谱调节与所述编码频谱调节相对应，是指将所述在解帧输入解码频谱调节器中进行频谱调节。所述解码频谱调节可以使经过所述编码频谱调节的在解帧在不考虑其他计算误差的情况下完全恢复或者近似恢复至编码频谱调节前的状态。如前所述，所述编码频谱调节可以使所述在压帧在其频域中的中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值做衰减，使所述在压帧的边界数据模糊化，从而减小编码产生的数据量。所述解码频谱调节可以使经过所述编码频谱调节的数据恢复甚至增强。所述解码频谱调节可以使所述在解帧中敏感频率的幅值恢复至衰减前的状态。以视频数据为例，由于人眼对图像中的中频信息和低频信息比较敏感，因此所述解码频谱调节可以对所述视频数据中的中频区域和低频区域的幅值进行恢复甚至增强。在视频数据中，由于人眼对高频的数据比较不敏感，因此所述解码频谱调节可以不对高频区域的幅值进行恢复，使所述高频区域的幅值保持衰减。因此所述解码频谱调节所使用的解码卷积核和解码频谱调节函数h2(f)同所述编码频谱调节所示用的编码卷积核和编码频谱调节函数h1(f)存在关联关系。所述关联关系将在后面的描述中具体介绍。
[0111]
同所述编码频谱调节一样，所述解码频谱调节可以通过在时域进行卷积，从而在频域以解码频谱调节函数h2(f)(即解码传递函数)调整所述在解帧的频谱。通过选取相对应的解码频谱调节函数h2(f)和解码卷积核，两种方式可以达到相同的效果。为了方便描述，本说明书将以在时域进行卷积为例来描述所述解码频谱调节，但本领域技术人员应该明白通过在频域乘以解码频谱调节函数h2(f)进行频谱调节的方式也是本说明书要保护的范围。
[0112]
以视频数据为例，所述数据处理的方法p200采用编码频谱调节和编码相结合的方法对所述初始帧进行压缩，以进一步提高视频数据的压缩比，提升视频传输的效率。在视频解压技术中，数据处理方法p300可以采用解码(即根据残差值和预测值恢复在压帧)和解码频谱调节相结合的方法对所述压缩帧进行解压，以恢复所述压缩帧中的数据。所述在解帧可以包括所述压缩帧和所述压缩帧在进行所述解码频谱调节和解码的过程中的任一种数据状态。例如，所述在解帧可以是所述压缩帧、也可以是经过解码得到的解码帧，等等。
[0113]
所述数据解压操作可以同所述压缩操作呈对称反向操作。如前所述，所述编码频谱调节可以在所述压缩操作的任何一个阶段进行。相应地，所述解码频谱调节也可以在所述解压操作的对应阶段进行。比如，所述数据解压操作，即步骤s340可以包括图3a、图3b、图3c和图3d中示出的数据解压的方法中的至少一种。
[0114]
为了方便展示，本说明书将以数据解压设备300对所述压缩帧先进行所述解码再进行所述解码频谱调节(图3a和图3d所示的方式)为例对所述数据解压进行详细的描述。在步骤s340中，所述对所述压缩帧进行数据解压，包括数据解压设备300通过至少一个解压端处理器执行如下操作：
[0115]
s342：对所述压缩帧进行解码，得到解码帧。
[0116]
所述压缩帧可以是数据压缩设备200对所述频谱调节帧进行编码得到的。数据解压设备300可以对所述压缩帧进行解码以得到所述解码帧。由于编码和解码过程中可能存在一定的误差，因此所述解码帧与所述编码频谱调节帧中的数据基本一致。由于所述解码帧是在对所述压缩帧进行解码的过程中生成的数据，因此所述解码帧属于所述在解帧。
[0117]
s344：对所述解码帧进行所述解码频谱调节，得到所述解压帧。
[0118]
所述解码频谱调节包括基于所述编码卷积核，使用相应的解码卷积核对所述在解帧(解码帧)做卷积，使所述解码帧中的数据可以恢复或基本恢复至所述初始帧的数据。在步骤s344中，所述对所述解码帧进行所述解码频谱调节，可以包括通过数据解压设备300的至少一个解压端处理器320执行：
[0119]
s344-2：确定所述解码帧的帧类型。
[0120]
如前所述，数据压缩设备200在压缩初始帧的过程中，会将所述初始帧或者编码频谱调节帧编码成不同的类型。因此，数据解压设备300在对所述解码帧进行所述解码频谱调节前，需要先确定所述解码帧的帧类型，对于不同的帧类型选择的解码卷积核也不同。所述解码帧的帧类型可以包括i帧、p帧以及b帧中的至少一种。所述解码帧的帧类型可以只包括一种帧类型，也可以同时包括多种帧类型。关于确定所述解码帧的帧类型的方法已经相对成熟，不是本说明书要保护的重点，因此，在此不再赘述。
[0121]
s344-4：基于所述解码帧的帧类型，从解码卷积核组中选择一个卷积核作为所述解码卷积核，对所述解码帧做卷积。
[0122]
如前所述，对所述解码帧进行所述解码频谱调节可以表现为在时域对所述解码帧进行卷积。数据解压设备300的存储介质中可以储存有多个不同的解码卷积核，称作解码卷积核组。每个编码卷积核都在所述解码卷积核组中有至少一个解码卷积核相对应。数据解压设备300对所述解码帧做卷积时，可以基于所述解码帧的帧类型，从所述解码卷积核组中选择一个卷积核作为所述解码卷积核，对所述解码帧做卷积。所述使用解码卷积核对在解帧进行卷积的操作可以被称作解码频谱调节器。当所述解码帧为i帧或p帧时，数据解压设备300对所述i帧或p帧进行卷积包括从所述解码卷积核组中选择任意一个卷积核作为所述解码卷积核，对所述i帧或p帧做卷积。数据解压设备300也可以根据对所述解码帧的解码质量要求从所述解码卷积核组中选择一个解压效果最好的卷积核作为所述解码卷积核。当所述解码帧为b帧时，所述解码帧的所述解码卷积核同与所述解码帧最近的参考帧的解码卷积核相同，或者所述解码帧的所述解码卷积核同所述解码帧的参考帧中数据恢复效果最好的解码卷积核相同。
[0123]
数据解压设备300在使用所述解码卷积核对所述解码帧做卷积时，可以在垂直方向、水平方向和斜向中的至少一个方向上对所述解码帧做卷积。所述解码帧的卷积方向与所述初始帧相同，所述解码帧的卷积顺序与所述初始帧相反。如果所述初始帧只经过垂直方向的卷积，则所述解码帧也只进行垂直方向的卷积。同样，如果所述初始帧只经过水平方向或斜向的卷积，则所述解码帧也只进行水平方向或斜向的卷积。如果所述初始帧经过多个方向的卷积时，则所述解码帧也进行多个方向的卷积，且所述解码帧在卷积时方向和顺序与所述初始帧在卷积时的方向和顺序相反。即所述初始帧先进行垂直方向的卷积再进行水平方向的卷积，则所述解码帧先进行水平方向的卷积再进行垂直方向的卷积。
[0124]
s344-6：基于所述解码帧的卷积结果，得到所述解压帧。
[0125]
为了方便描述，我们将所述解码帧的表达定义为p2。如前所述，假设编解码过程带来的偏差很小的话，所述解码帧与所述编码频谱调节帧中的数据基本一致，因此，p1与p2之间的关系看可以表示为公式(2)：
[0126]
p2≈p1公式(2)
[0127]
为了方便描述，我们将所述解码帧的卷积结果定义为p3。p3是经过所述解码卷积核对所述解码帧进行卷积得到的。所述解码卷积核对应的解码频谱调节函数h2(f)。则p3与p2之间的关系看可以表示为公式(3)：
[0128]
p3＝h2(f)
·
p2≈h2(f)
·
p1≈h2(f)
·
h1(f)
·
p0公式(3)
[0129]
如前所述，我们将所述解压帧定义为p4。由于h2(f)的选择是基于h1(f)的，而h1(f)的设计是保留了p0全部的频率信息，因此从理论上讲在不考虑由于其他算法带来的偏差的情况下，p4是可以恢复p0中全部频率信息的。也就是说所述数据解压可以使经过所述数据压缩的数据在全频谱中任意频率下得到恢复甚至任意增强。以视频数据为例，因为人眼对于中频到低频的信息比较敏感，因此，所述解压帧的中频到低频的信息应完全恢复甚至增强，因此，对于中频到低频区域的幅值p4应大于或等于p0。而人眼对于高频区域的信息比较不敏感，因此，所述解压帧中对于高频区域的信息可以衰减，以抑制不必要的高频噪声。因此，p4应大于p0。p0与p4之间的关系看可以表示为公式(4)：
[0130][0131]
为了方便描述，我们将其中，p0与p4之间的整体频谱调节函数定义为h0(f)，则p0与p4之间的关系看可以表示为公式(5)：
[0132][0133]
则，整体频谱调节函数h0(f)可以表示为公式(6)：
[0134][0135]
其中，f0为人眼敏感频率的分界值，对于视频数据来说，f0可以是0.33，也可以是比0.33大或者小的其他数值。对于不同类型的数据，f0的值不同。
[0136]
需要说明的是，数据解压设备300基于所述解码帧的卷积结果p3得到所述解压帧，可以通过不同的解码频谱调节函数h2(f)和不同的处理手段实现。
[0137]
在一些实施例中，数据解压设备300可以将所述解码帧的卷积结果p3直接作为所述解压帧，其中，p3与p4之间的关系看可以表示为公式(7)：
[0138][0139]
此时，所述编码卷积核对应的编码频谱调节函数h1(f)与所述解码卷积核对应的解码频谱调节函数h2(f)之间的关系可以表示为公式(8)：
[0140][0141]
因此，h1(f)与h2(f)的关系可以表示为公式(9)：
[0142][0143]
图8示出了根据本说明书的实施例提供的一种整体调节函数h0(f)、编码频谱调节函数h1(f)和解码频谱调节函数h2(f)的曲线图。图8中示出的h0(f)、h1(f)、h2(f)之间的关系为公式(8)所表示的关系。如图8所示，横轴为归一化频率f，纵轴为幅值调节增益h。以视频数据为例，由于人眼对中频到低频的信息比较敏感，因此，频谱调节函数h0(f)中对于中频到低频区域的信息完整保留或者增强，频谱调节函数h0(f)对于中频到低频区域的幅值调节增益大于或等于1，所述解压帧中的中频到低频区域的数据可以基本恢复至所述初始帧中的数据。由于人眼对高频的信息比较不敏感，因此，频谱调节函数h0(f)中对于高频区域的信息进行衰减，以抑制不必要的高频噪声。
[0144]
如果对于某些应用场景，比如侦察场景，对于f>f0的频率区间，也需要对信息进行恢复或者增强，此时，h1(f)与h2(f)的关系可以表示为公式(10)和公式(11)：
[0145][0146][0147]
需要说明的是，图8所示的曲线，只是示例性说明，本领域的技术人员应该明白h0(f)、h1(f)、h2(f)的曲线并不局限于图8所示的形式，所有符合公式(8)或公式(10)的h0(f)、h1(f)、h2(f)曲线都属于本说明书保护的范围。需要指出的是，所有符合公式(8)或公式(10)的解码频谱调节函数线性组合或者编码频谱调节函数乘积组合或者线性组合和乘积组合的组合都属于本说明书保护的范围。其中，i≥1，代表n个函数的线性组合，h
2i
(f)代表第i个函数，k
i
代表第i个函数对应的权重。j≥1，代表n个函数的乘积组合，k
j
代表第j个函数对应的权重，h
2j
(f)可以是任意函数。
[0148]
本说明书提供的数据处理方法p300还可以通过解码频谱调节函数h3(f)得到所述解码帧的边界信息，将所述解码帧的边界信息与所述解码帧进行叠加得到所述解压帧，如图3d所示。数据解压设备300通过对频谱调节函数h3(f)进行调整，可以使所述解码帧的边界信息恢复或增强。从而使解压帧中的数据恢复或增强。如图3d所示，数据压缩的过程与图3a所示的方法一致，在此不再赘述。如图3d所示，数据解压设备300为了得到所述解压帧，步骤s344-6，可以包括通过数据解压设备300的至少一个解压端处理器执行：
[0149]
s344-7：基于所述解码帧的卷积结果p3，得到所述解码帧p2的边界数据p3。
[0150]
因此，h3(f)的曲线应当设计成可以表达p2的边界信息。
[0151]
s344-8：将所述解码帧p2与所述解码帧的边界数据p3叠加，得到所述解压帧p4。
[0152]
则所述解压帧的所述解压帧的幅值p4可以表示为公式(12)：
[0153][0154]
其中，a为边界增强系数，表示对初始帧p0的边界增强程度。a可以是常数，也可以是函数。
[0155]
此时，所述编码卷积核对应的编码频谱调节函数h1(f)与所述解码卷积核对应的解码频谱调节函数h3(f)之间的关系可以表示为公式(13)：
[0156][0157]
通过调节边界增强系数a可以在h1(f)、h3(f)不变的情况下，快速调节h0(f)。
[0158]
因此h1(f)与h3(f)的关系可以表示为公式(14)：
[0159][0160]
在一些实施例中，所述解压过程除了对初始帧进行恢复外，还可以对初始帧进行增强。比如，如果初始帧是视频中的一帧的话，所述解码帧还可以实现对初始帧进一步清晰化，也就是对初始帧中物体边界的清晰度增强。在需要对边界的清晰度进行增强的时候，只要使得在上述公式(8)～(13)中的h0(f)在选定的频域区间内大于1，则可以实现清晰度增强。
[0161]
如前所述，如果所述初始帧经过多个方向的卷积时，则所述解码帧也进行多个方向的卷积，且所述解码帧在卷积时方向和顺序与所述初始帧在卷积时的方向和顺序相反。即所述初始帧先进行垂直方向的卷积再进行水平方向的卷积，则所述解码帧先进行水平方向的卷积再进行垂直方向的卷积。需要说明的是，所述解码帧需先进行水平方向的卷积得到水平方向的边界数据，将所述解码帧水平方向的边界数据与所述解码帧叠加后，再进行垂直方向的卷积得到垂直方向的边界数据，并将所述解码帧垂直方向的边界数据与所述解码帧进行叠加。
[0162]
图9示出了根据本说明书的实施例提供的一种整体调节函数h0(f)、编码频谱调节函数h1(f)和解码频谱调节函数h3(f)的曲线图。图9中示出的h0(f)、h1(f)、h3(f)之间的关系为公式(13)所表示的关系。在图9中以a＝1.2为例进行说明。如图9所示，横轴为归一化频率f，纵轴为幅值调节增益h。以视频数据为例，由于人眼对中频到低频的信息比较敏感，因此，频谱调节函数h0(f)中对于中频到低频区域的信息完整保留或者增强，频谱调节函数h0(f)对于中频到低频区域的幅值调节增益大于或等于1。由于人眼对高频的信息比较不敏感，因此，频谱调节函数h0(f)中对于高频区域的信息进行衰减，以减少所述解压帧中可能产生的不必要的高频噪声。当h0(f)＝1时，频谱调节函数h0(f)对所述解压帧进行正常模式的频谱调节，即频谱调节函数h0(f)中对于中频到低频区域的信息完整保留，所述解压帧中的数据可以基本恢复至所述初始帧中的数据。当h0(f)>1时，频谱调节函数h0(f)对所述解压帧进行
增强模式的频谱调节，即频谱调节函数h0(f)中对于中频到低频区域的信息进行增强，所述解压帧中的数据相较于所述初始帧中的数据有所增强。需要说明的是，图9所示的曲线，只是示例性说明，本领域的技术人员应该明白h0(f)、h1(f)、h3(f)的曲线并不局限于图9所示的形式，所有符合公式(13)的h0(f)、h1(f)、h3(f)曲线都属于本说明书保护的范围。需要指出的是，所有符合公式(13)的解码频谱调节函数线性组合或者编码频谱调节函数乘积组合编码频谱调节函数乘积组合或者线性组合和乘积组合的组合都属于本说明书保护的范围。其中，i≥1，代表n个函数的线性组合，h
3i
(f)代表第i个函数，k
i
代表第i个函数对应的权重。j≥1，代表n个函数的乘积组合，k
j
代表第j个函数对应的权重，h
3j
(f)可以是任意函数。
[0163]
图10示出了根据本说明书的实施例提供的一种正常模式的解码卷积核组的参数表。图10示例性地列举出一个正常模式的解码卷积核组的参数，其中，图10中每一行代表一个正常模式的解码卷积核。所述正常模式的编码卷积核组是基于所述正常模式的解码频谱调节函数h2(f)通过傅里叶变换得到的。对于视频图像来说，为了保证解码卷积后得到的所述解压帧中像素点的灰度值在0～255以内，需要将卷积后的结果除以256。其中，所述解码频谱调节函数h2(f)是对应于h0(f)＝1得到的。数据解压设备300使用图10中示出的所述正常模式的编码卷积核组可以使所述解压帧的数据与所述初始帧的数据基本一致。图10中只是示例性的举例说明，本领域技术人员应该知道所述正常模式的解码卷积核组不止局限于图10所示的参数，所有能够使所述解码帧在频域内的高频区域的幅值平稳地降低以及在中频到低频区域的幅值恢复的解码卷积核组都属于本说明书保护的范围。
[0164]
图11示出了根据本说明书的实施例提供的一种增强模式的解码卷积核组的参数表，其中，图11中每一行代表一个增强模式的解码卷积核。所述增强模式的编码卷积核组是基于所述增强模式的解码频谱调节函数h2(f)通过傅里叶变换得到的。对于视频图像来说，为了保证解码卷积后得到的所述解压帧中像素点的灰度值在0～255以内，需要将卷积后的结果除以256。其中，所述解码频谱调节函数h2(f)是对应于h0(f)>1得到的。数据解压设备300使用图11中示出的所述增强模式的编码卷积核组可以使所述解压帧的数据增强。图11中只是示例性的举例说明，本领域技术人员应该知道所述增强模式的解码卷积核组不止局限于图11所示的参数，所有能够使所述解码帧在频域内的高频区域的幅值平稳地降低以及在中频到低频区域的幅值增强的解码卷积核组都属于本说明书保护的范围。数据解压设备300对所述压缩帧进行解压时，可以根据用户的需要选择正常模式的解码卷积核或增强模式的解码卷积核作为所述解码卷积核。
[0165]
综上所述，本说明书提供的数据处理的系统100，在对所述初始数据进行压缩时，通过数据压缩设备200执行方法p200，对所述初始数据中的初始帧使用编码卷积核进行编码频谱调节，使所述初始帧中频至高频区域(包括中频区域和高频区域)的幅值平稳地降低，从而减少所述初始帧中的数据信息，提高编码效率，使得压缩后的数据容量减小，提高数据的压缩效率以及数据传输效率。本说明书提供的数据处理的系统100，在对所述压缩帧进行解压时，通过数据解压设备300执行方法p300，对所述压缩帧使用解码卷积核进行解码频谱调节，其中，解码卷积核与编码卷积核相对应，使所述压缩帧中的中频到低频的数据恢
复，得到解压帧。所述方法和系统可以提高数据的压缩效率，提升传输效率。
[0166]
本说明书另外提供一种非暂时性存储介质，存储有至少一组用来进行数据处理的可执行指令，当所述可执行指令被处理器执行时，所述可执行指令指导所述处理器实施数据处理方法p200的步骤。在一些可能的实施方式中，本说明书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。当所述程序产品在数据压缩设备200上运行时，所述程序代码用于使数据压缩设备200执行本说明书描述的数据处理的步骤。用于实现上述方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在数据压缩设备200，例如个人电脑上运行。然而，本说明书的程序产品不限于此，在本说明书中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统(例如压缩端处理器220)使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、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)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。所述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。可读存储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。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说明书操作的程序代码，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数据压缩设备200上执行、部分地在数据压缩设备200上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在数据压缩设备200上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过传输媒介120连接到数据压缩设备200，或者，可以连接到外部计算设备。
[0167]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者是可能有利的。
[0168]
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本说明书需求囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本说明书提出，并且在本说明书的示例性实施例的精神和范围内。
[0169]
此外，本说明书中的某些术语已被用于描述本说明书的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本说明书的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部
分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本说明书的一个或多个实施例中适当地组合。
[0170]
应当理解，在本说明书的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本说明书的目的，本说明书将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本说明书的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本说明书中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
[0171]
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
[0172]
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本说明书的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本说明书的范围内。因此，本说明书披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本说明书中的实施例采取替代配置来实现本说明书中的申请。因此，本说明书的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。