(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又はそれ以上の投影データのセットを形成するように複数のセンサ測定値を提供するコンピュータ断層撮影システムにおいて投影データを圧縮する方法であって、各々の投影データのセットは、投影ドメインの一部分を表し、かつ、少なくとも１つのラインを有するサンプルのアレイを含む方法において、
圧縮動作を制御するために、サンプルのサブセットに対応する１つ以上の圧縮制御パラメータを設定するステップと、
前記投影データのセットにおける少なくとも１つのラインの前記サンプルを、少なくとも１つの第１のクラスのサブセットと少なくとも１つの第２のクラスのサブセットであって、該第１のクラスのサブセットは振幅閾値よりも大きいか、または境界位置の内側のサンプルを含んでおり、前記第２のサブセットは振幅閾値よりも小さいか、または境界位置の外側のサンプルを含んでいる前記少なくとも１つの第１及び第２のクラスのサブセットに分類するステップと、
前記対応する圧縮制御パラメータに従って前記圧縮動作を適用することにより、各々のサブセットの前記サンプルを圧縮して、対応する圧縮データのサブセットを形成するステップであって、前記第２のクラスのサブセットについての圧縮比は、前記第１のクラスのサブセットについての圧縮比より大きい、ステップと、
前記圧縮データの特性に基づいたフィードバック・パラメータに従って、前記圧縮制御パラメータの１つ又はそれ以上を調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記圧縮制御パラメータの１つ又はそれ以上を調整する前記ステップは、
前記圧縮データのビットレートを測定して、測定されたビットレートを形成するステップと、
前記測定されたビットレートを所望のビットレートと比較して、前記フィードバック・パラメータを形成するステップと、
前記フィードバック・パラメータに従って、少なくとも１つの第２のクラスのサブセットの前記対応する圧縮制御パラメータを調整するステップと、
をさらに含み、前記圧縮するステップは、前記圧縮データの前記ビットレートを低減させるために前記対応する圧縮制御パラメータに応答して、不可逆圧縮を少なくとも１つの第２のクラスのサブセットに適用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
記憶容量を有するバッファ内に前記圧縮データを格納するステップをさらに含み、前記調整するステップは、
前記記憶容量に関する前記バッファの占有度状況を検知して前記フィードバック・パラメータを形成するステップと、
前記フィードバック・パラメータに従って、少なくとも１つの第２のクラスのサブセットの前記対応する圧縮制御パラメータを修正するステップと、
をさらに含み、前記圧縮するステップは、前記バッファ内に格納するために前記圧縮データのより少ないビット数を生成するように前記対応する圧縮制御パラメータに応答して、不可逆圧縮動作を少なくとも１つの第２のクラスのサブセットに適用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記圧縮するステップは、
前記第１のクラスのサブセットの少なくとも一部分の連続するサンプル間の複数の差分を計算して、複数の差分サンプルを形成するステップと、
前記複数の差分サンプルを符号化して、前記対応するサブセットの圧縮データの少なくとも一部分を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項５】
前記アレイは複数のサンプル・ラインを含み、前記圧縮するステップは、
前記投影データのセットの第１のラインの前記第１のクラスのサブセットの少なくとも一部分からの複数のサンプルと、該投影データのセットの第２のラインの複数の対応するサンプルとの間の複数の差分を計算して、複数の差分サンプルを形成するステップと、
前記複数の差分サンプルを符号化して、圧縮データの前記対応するサブセットの少なくとも一部分を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項６】
前記圧縮するステップは、
第１の投影データのセットの前記第１のクラスのサブセットの少なくとも一部分からの複数のサンプルと、第２の投影データのセットにおける対応するサンプルとの間の複数の差分を計算して、複数の差分サンプルを形成するステップと、
前記複数の差分サンプルを符号化して、圧縮データの前記対応するサブセットの少なくとも一部分を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項７】
前記圧縮するステップは、
減衰制御パラメータに従って、前記第２のクラスのサブセットの前記サンプルを減衰させるステップと、
前記対応する圧縮制御パラメータに従って、前記第２のクラスのサブセットの前記サンプルを量子化するステップと、
のうち少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項８】
前記対応する圧縮制御パラメータに従って、それぞれの復元動作を適用することにより圧縮データの前記サブセットを復元して、復元データの少なくとも１つのより有意なサブセット及び少なくとも１つのあまり有意でないサブセットを形成するステップと、
空間ドメイン画像を形成するために、前記復元データを画像再構成プロセッサに与えるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項９】
前記圧縮データを、スリップ・リング・インターフェースの通信チャネル上で伝送するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前記方法。
【請求項１０】
１つ又はそれ以上の投影データのセットを形成するように複数のセンサ測定値を提供するコンピュータ断層撮影システムによって測定される投影データのためのデータ圧縮装置であって、各々の投影データのセットは、投影ドメインの一部分を表し、かつ、少なくとも１つのラインを有するサンプルのアレイを含む、前記データ圧縮装置が、
前記投影データを受信するように結合され、かつ、前記投影データのセットにおける少なくとも１つのラインの前記サンプルを、少なくとも１つの第１のクラスのサブセットと少なくとも１つの第２のクラスのサブセットであって、該第１のクラスのサブセットは振幅閾値よりも大きいか、または境界位置の内側のサンプルを含んでおり、前記第２のサブセットは振幅閾値よりも小さいか、または境界位置の外側のサンプルを含んでいる前記すくなくとも１つの第１及び第２のクラスのサブセットに分類する分類器と、
前記第１のクラスのサブセット及び前記第２のクラスのサブセットを受信し、対応する圧縮制御パラメータに従って、それぞれの圧縮動作を各々のサブセットの前記サンプルに適用して、対応する圧縮データのサブセットを形成する圧縮器であって、該第２のクラスのサブセットについての圧縮比は、該第１のクラスのサブセットについての圧縮比より大きいものである、圧縮器と、
前記分類器及び前記圧縮器に結合され、かつ、フィードバック・パラメータを決定し、前記フィードバック・パラメータに従って少なくとも１つの圧縮制御パラメータを調整する、コントローラと、
を含むことを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、
前記圧縮データのビットレートを測定して測定されたビットレートを生成する、ビットレート監視器と、
前記測定されたビットレートを所望のビットレートと比較して、前記フィードバック・パラメータを形成する、比較器と、
前記フィードバック・パラメータが、前記測定されたビットレートが前記所望のビットレートより大きい場合に、少なくとも１つの第２のクラスのサブセットについての前記対応する圧縮制御パラメータを調整する制御パラメータ計算器と、
を含み、前記圧縮器は、前記圧縮データの前記ビットレートを低減させるために、前記対応する圧縮制御パラメータに応答して不可逆圧縮動作を前記第２のクラスのサブセットに適用することを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
【請求項１２】
前記圧縮器、前記コントローラ及びデータ転送インターフェースに結合され、前記圧縮データを格納し、あるデータレートで該圧縮データを前記データ転送インターフェースに与え、かつ記憶容量を有する、バッファをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の前記圧縮装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、
前記バッファの占有度状況を判断して前記フィードバック・パラメータを形成する、検知器と、
前記フィードバック・パラメータに従って、少なくとも１つの第２のクラスのサブセットについての前記対応する圧縮制御パラメータを調整する制御パラメータ計算器と、
をさらに含み、前記圧縮器は、前記圧縮データのビットレートを低減させるために、前記対応する圧縮制御パラメータに応答して、不可逆圧縮動作を前記第２のクラスのサブセットに適用することを特徴とする請求項１２に記載の圧縮装置。
【請求項１４】
前記データ転送インターフェースは、スリップ・リング・インターフェースのための通信チャネルをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の前記圧縮装置。
【請求項１５】
コンピュータ断層撮影システムにおいてセンサ測定値から結果として得られるオリジナルの投影データに対応する圧縮された投影データの復元のための装置であって、前記装置は、
圧縮データの複数の第１のクラスのサブセット及び複数の第２のクラスのサブセットを含む前記圧縮された投影データを格納する格納装置と、
対応する圧縮制御パラメータに従って、それぞれの復元動作を圧縮データの前記第１のクラスのサブセット及び前記第２のクラスのサブセットに適用して、復元データの第１のクラスのサブセット及び復元データの第２のクラスのサブセットを形成し、かつ前記復元データを画像再構成プロセッサに与える、復元器と、
前記圧縮データから前記対応する圧縮制御パラメータを抽出し、該対応する圧縮制御パラメータを前記復元器に提供する、コントローラと、
を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のために取得される投影データの圧縮及び復元に関し、具体的には、異なる圧縮方法をＣＴ投影データの異なる部分に適用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ撮像システムにおいては、対象物のＸ線放射線の多重ビューにより、投影データのセットが生成される。投影データの各ラインは、対象物の平面又はスライス内の内部構造の密度値の積分を表す。多数の投影データのセットから、ＣＴ撮像システムは、対象物の内部構造の２次元（２Ｄ）断面画像及び３次元（３Ｄ）画像を生成する。画像は、周知の画像再構成アルゴリズムを投影データのセットに適用することによって取得される。多数の投影データのセットから断面画像又は３次元画像を再構成する技術は、広く「断層撮影（ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」と呼ばれる。プログラム可能プロセッサ・ベースの装置を用いて画像の再構成を行なうことは、広くコンピュータ（コンピュータ化又はコンピュータ利用）断層撮影と呼ばれる。典型的な用途において、Ｘ線放射源は、Ｘ線を、対象物を透過しＸ線センサ（又は検知器）アレイに向けて投影する。Ｘ線センサ出力は、デジタル化されて、投影データのセットを形成する。投影データのセットは、検知器アレイの幾何学的形状に応じて、１次元又は２次元とすることができる。対象物の１つ又はそれ以上、Ｘ線源及びＸ線センサ・アレイの間の相対的運動により、異なる視点を有する多重ビューが与えられる。多重ビューの数学的変換を用いて、対象物を通るスライスの画像又は断面画像に近似させることができる。特定の用途においては、断面画像を組み合わせて、他の方法では観察できない対象物の３Ｄ画像を形成することができる。
【０００３】
Ｘ線ＣＴの周知の用途は、人体の非侵襲的画像形成のための医療用ＣＴスキャナにおけるものである。医療用ＣＴスキャナにおいては、ガントリを用いてＸ線源及び検知器アレイを回転させ、スリップ・リングにわたって投影データを転送することによって、多重ビューが取得される。現代のＣＴスキャナ（２００７年現在）では、毎秒１〜７キロサンプル（ｋｓａｍｐ／ｓｅｃ）の範囲で何万ものＸ線センサ出力がデジタル化され、各々のデジタル・サンプルは、１サンプル当たり１６〜２４ビットまでを有し、結果として、スリップ・リングにわたって毎秒多くのギガビット（Ｇｂｐｓ）の総計データ転送帯域幅が得られる。業界は、空間分解能及び時間分解能の向上及びＸ線センサ数の増加に向けて努力しているので、データ転送及びデータ格納サブシステムのための帯域幅の需要は、まもなく１０Ｇｂｐｓを越えるであろう。
【０００４】
Ｘ線ＣＴの別の用途は、工業製品の自動検査におけるものである。例えば、プリント回路基板等の電子装置を含む工業製品の品質管理検査システムにおいて、Ｘ線投影データから再構成された断面画像が用いられる。断層撮影を用いて、検査される対象物の１つ又はそれ以上の平面若しくは断面の画像を再構成し、対象物の品質を評価することができる。Ｘ線ＣＴシステムは、種々の位置における投影データのセット及び関心ある対象物に関するビューを取得する。工業検査システムのシステム・アーキテクチャは、医療用ＣＴスキャナとは異なるものである。しかしながら、医療用ＣＴシステムのように、大量の投影データのデータ転送及び格納が必要になる。自動検査システムにおいては、試験される製品のコストが削減されるため、試験される対象物の処理量が大きいことが望ましい。処理量がより大きいと、データ転送及び格納のための帯域幅需要が増大する。
【０００５】
ＣＴシステムのデータ取得サブシステムにより取得された大量の投影データは、データ転送及びデータ格納のための負荷をシステム・リソースに生じさせる。データ転送帯域幅を制限することは、再構成のための投影データの可用性及び走査される対象物の画像表示を遅延させる。データ転送前に投影データを圧縮し、続いて画像再構成処理前にこれを復元することにより、データ転送及びデータ格納のためのシステム・リソースへの負荷が削減される。圧縮の利点は、データ取得と画像表示との間の待ち時間を減らし、帯域幅が制限されている通信チャネル上で転送されるデータの量を増大させ、格納のために圧縮された投影データを提供し、後のアクセス及び画像の際構成のためにネットワーク上で伝送を行なうことを含む。圧縮により、システム・リソースが、より多くの投影データに対応できるようになるため、画像の分解能を改善すること及び/又は対象物のより広い領域を走査することができる。圧縮動作を実施するためのコンピューティング・リソースの可溶性もまた、ＣＴシステムにおける制約である。圧縮動作は、計算上の複雑さが少ないこと、及び、コンピューティング・リソースへの影響を最小にするようにリアルタイムで動作できることが望ましい。
【０００６】
コンピュータ断層撮影においては、２つの画像関連データのドメイン、すなわちラドン変換ドメイン及び空間ドメインがある。投影データ、又はシノグラム・データは、投影ドメイン又はシノグラム・ドメインとも呼ばれるラドン変換ドメイン内にある。投影データが対象物の１つのスライスについて取得される状況又はＸ線センサの線形アレイから得られる状況において、投影データは２Ｄとすることができる。投影データが１つより多い対象物のスライスについて取得された状況又は２次元アレイのＸ線センサから得られた状況においては、投影データは３Ｄとすることができる。投影データから再構成された２Ｄ断面画像は、２Ｄ空間ドメイン内にある。多重断面画像から再構成された３次元画像は、３Ｄ空間ドメイン内にある。ラドン変換とは、ラドン変換ドメインにある投影データと、投影データから再構成された空間ドメイン画像との間の関係の基礎をなす数学的変換である。投影データと再構成された画像との間の数学的関係のため、圧縮アルゴリズムをラドン変換ドメインにある投影データに適用することにより、同じアルゴリズムを空間ドメインにある再構成画像に適用するのと同じ結果が生じるわけではない。
【０００７】
例えばＪＰＥＧ画像圧縮等の画像圧縮技術が、一般的に、例えば写真画像等の空間ドメイン画像データに適用される。空間ドメイン画像圧縮技術はまた、効率的な画像の格納又は空間ドメイン画像の伝送のために、コンピュータ断層撮影における再構成画像にも適用される。空間ドメイン画像における更なる圧縮を達成するための手法は、画像における関心ある領域を特定し、関心ある領域に可逆圧縮（ｌｏｓｓｌｅｓｓ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を適用し、関心ある領域の外部の区域に不可逆圧縮（ｌｏｓｓｙ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を適用することである。この手法の例は、非特許文献１及び非特許文献２に説明される。
【０００８】
投影又はシノグラム、ドメインに対して、空間ドメインにある画像を再構成する前に、投影データの圧縮及び復元が適用される。投影データの圧縮への幾つかの手法は、投影ドメインにおけるＪＰＥＧ画像圧縮法を適用する。この手法の例は、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｒａｗ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ」という名称の、２００３年１２月１１日発行のＢａｅ他による特許文献１に説明される。この手法は、可逆圧縮又は不可逆圧縮を投影データに適用する。走査される対象物の境界内に含まれる投影データを圧縮するための手法は、「Ｘ−Ｒａｙ  ＣＴ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ、Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ／Ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の、２００３年１０月１４日発行のＮｉｓｈｉｄｅ他による特許文献２に説明される。この手法は、投影データを、Ｘ線が空の領域（ｅｍｐｔｙ  ｒｅｇｉｏｎ）を横断する空気情報領域と、Ｘ線が対象物又は患者を横断する対象情報領域とに分離する。異なる圧縮方法を空気情報領域及び対象情報領域に適用するか、又は空気情報領域を削除することができる。
【０００９】
投影データの圧縮に対する上述の手法の不利な点には、以下のものが挙げられる。定められた関心ある領域及び可逆圧縮がデータ依存型であるため、上記の技術において、圧縮データのビットレートが、予測のつかない変化をし得ることである。圧縮データの帯域幅が時間と共に変化するため、変化するデータ転送速度をサポートするために、ＦＩＦＯのようなインターフェースが必要である。ＦＩＦＯインターフェースは、付加的な制御信号（半分一杯、ほぼ一杯、ほぼ空等）を必要とするため、固定レート・インターフェースより複雑である。圧縮データのビットレートを所望の範囲内に制御することは有利である。固定レートの不可逆圧縮モードにより、圧縮データの帯域幅を制御することが可能になる。次に、固定データレートで圧縮データをインターフェースにわたって格納媒体に転送することができる。固定データレートは、圧縮データの転送のためのインターフェースを簡単化する。別の不利な点は、適用される圧縮法による計算の複雑性である。計算の複雑さ低減させて、システム・リソースへの負担を減らし、投影データをリアルタイムで圧縮するのを可能にすることが有利である。
【００１０】
本明細書においては、「リアルタイム」とは、少なくともデジタル信号のサンプルレートと同じ速さのレートを意味する。「リアルタイム」という用語を用いて、デジタル信号の処理、転送及び格納のためのレートを説明することができる。サンプルレートとは、アナログ信号の変換の際、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）がデジタル信号のサンプルを形成するレートである。デジタル信号をアナログ信号に変換する場合、サンプルレートとは、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）がデジタル信号のサンプルからアナログ信号を形成するレートである。圧縮されていないサンプル信号、すなわちデジタル信号のビットレートとは、サンプル当たりのビット数にサンプルレートを乗じたものである。圧縮比とは、オリジナルの信号サンプルのビットレートの、圧縮サンプルのビットレートに対する比である。この用途の場合、リアルタイムとは、ＡＤＣがＸ線センサの出力信号から投影データのデジタル・サンプルを形成するレートを指す。
【００１１】
本説明は、可逆圧縮及び不可逆圧縮に関する。可逆圧縮において、復元されたサンプルは、オリジナルのサンプルと同一の値を有する。可逆圧縮により圧縮されたサンプルのビットレートが適切に減少しない場合、ビットレートの十分な低減を与えるために不可逆圧縮が必要になる場合がある。不可逆圧縮においては、復元されたサンプルは、オリジナルのサンプルに類似するが、これと同一ではない。不可逆圧縮により、圧縮されたサンプルのビットレートと復元されたサンプルの歪みとの間のトレードオフが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０２２８０４１号
【特許文献２】日本国特許出願公開第２００３−２９０２１６（Ｐ２００３−２９０２１６Ａ）号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｔｈａｍｍｉｎｅｎｉ他著、「Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  ＣＴ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ」という名称の論文、ＳＰＩＥ予稿集、５３７１巻、１６０−１６９頁、２００４年
【非特許文献２】Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ他著、「ＣＴ  Ｉｍａｇｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌｅｖｅｌ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ」という名称の会議論文、ＩＥＥＥ２００４  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、３１８５−８８頁
【発明の概要】
【００１４】
本発明の実施形態は、上述の従来の問題を考慮して作成された。本発明の目的は、ＣＴ投影データを圧縮して、ＣＴ撮像システムのリソースをより良く活用することである。
【００１５】
前述の目的を実現するために、本発明の１つの態様は、１つ又はそれ以上の投影データのセットを形成するように複数のセンサ測定値を提供するコンピュータ断層撮影システムにおいて投影データを圧縮する方法を提供し、ここで、各々の投影データのセットは、投影ドメインの一部分を表し、かつ、少なくとも１つのラインを有するサンプルのアレイを含み、サンプルは、より有意な（ｍｏｒｅ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ）サンプル及びあまり有意でない（ｌｅｓｓ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ）サンプルを含む。この方法は、
圧縮動作を制御するために、より有意なサンプルに対応する少なくとも１つの圧縮制御パラメータと、あまり有意でないサンプルに対応する少なくとも１つの圧縮制御パラメータとを含む１つ又はそれ以上の圧縮制御パラメータを設定するステップと、
分類制御パラメータに従って、投影データのセットにおける少なくとも１つのラインのサンプルを、より有意なサンプルを含有する少なくとも１つのより有意なサブセットと、あまり有意でないサンプルを含む少なくとも１つのあまり有意でないサブセットとを含む少なくとも２つのサブセットに分類するステップと、
対応する圧縮制御パラメータに従って圧縮動作を適用することにより、各々のサブセットのサンプルを圧縮して、対応する圧縮データのサブセットを形成するステップであって、あまり有意でないサブセットについての圧縮比は、より有意なサブセットについての圧縮比より大きい、ステップと、
圧縮データの特性に基づいたフィードバック・パラメータに従って、圧縮制御パラメータの１つ又はそれ以上を調整するステップと、
を含む。
【００１６】
前述の目的を実現する本発明の別の態様は、１つ又はそれ以上の投影データのセットを形成するように複数のセンサ測定値を提供するコンピュータ断層撮影システムによって測定される投影データのためのデータ圧縮装置であって、各々の投影データのセットは、投影ドメインの一部分を表し、かつ、少なくとも１つのラインを有するサンプルのアレイを含み、前記サンプルは、より有意なサンプル及びあまり有意でないサンプルを含む。このデータ圧縮装置は、
投影データを受信するように結合され、かつ、分類制御パラメータに従って、投影データの少なくとも１つのラインにおけるサンプルを少なくとも２つのサブセットに分類して、少なくとも１つのより有意なサブセット及び少なくとも１つのあまり有意でないサブセットを生成する、分類器と、
より有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットを受信し、対応する圧縮制御パラメータに従って、それぞれの圧縮動作を各々のサブセットのサンプルに適用して、対応する圧縮データのサブセットを形成する圧縮器であって、あまり有意でないサブセットについての圧縮比は、より有意なサブセットについての圧縮比より大きいものである、圧縮器と、
分類器及び圧縮器に結合され、かつ、フィードバック・パラメータを決定し、フィードバック・パラメータに従って少なくとも１つの圧縮制御パラメータを調整する、コントローラと、を含む。
【００１７】
本発明の別の目的は、画像再構成処理のために圧縮されたＣＴ投影データを復元することである。この目的を実現する本発明の態様は、コンピュータ断層撮影システムにおいてセンサ測定値から結果として得られるオリジナルの投影データに対応する圧縮された投影データの復元のための装置を提供する。この装置は、
圧縮データの複数のより有意なサブセット及び複数のあまり有意でないサブセットを含む圧縮された投影データを格納する、格納装置と、
対応する圧縮制御パラメータに従って、それぞれの復元動作を圧縮データのより有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットに適用して、復元データのより有意なサブセット及び復元データのあまり有意でないサブセットを形成し、かつ復元データを画像再構成プロセッサに提供する、復元器と、
圧縮データから対応する圧縮制御パラメータを抽出し、対応する制御パラメータを復元器に提供するコントローラと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】従来技術による、医療用ＣＴ撮像システムにおけるＣＴスキャン・データ取得のための基本的構成を表す図である。
【図１ｂ】従来技術による、センサの列からの投影データ出力により形成された信号１５０の例を示す。
【図２ａ】好ましい実施形態による、投影データについての圧縮システムのブロック図である。
【図２ｂ】好ましい実施形態による、復元データを用いた後の画像再構成のための復元のブロック図である。
【図３】例示的な信号のＸ線カウントのヒストグラム・プロットの例である。
【図４】サンプルの分類の例を示す。
【図５】好ましい実施形態による、データ圧縮プロセッサの１つの圧縮器のブロック図である。
【図６】２つの投影データのセットの要素を示す。
【図７】異なる視野角についての投影データにおけるサブセットの例を示す。
【図８】関心ある領域の境界を画定する例を示す。
【図９】投影データにおけるサブセットについての予測される境界位置の例を示す。
【図１０】圧縮される投影データについてのデータ構造の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態は、ラドン変換ドメイン又は投影ドメインにおける投影データの圧縮及び復元に向けられる。投影データの圧縮により、ＣＴシステムのデータ取得サブシステムから格納サブシステム及び画像再構成プロセッサへのより効率的なデータ転送が可能になる。空間ドメイン画像を再構成する前に、圧縮された投影データの後の復元が適用される。圧縮及び復元の代替的な実施形態は、１つのビューから得られる投影データのセット又は多数のビューから得られる多数の投影データのセットに適用することができる。本発明は、空間ドメイン画像を計算するために、画像再構成プロセッサにより用いられるビューの数とは無関係である。
【００２０】
本発明の実施形態は、人体の断面画像を生成するための医療用コンピュータ断層撮影スキャナ及び検査される対象物を検査するための工業用コンピュータ断層撮影システムにおける、投影データの圧縮及び復元のために用いることができる。医療用コンピュータ断層撮影スキャナにおいては、Ｘ線源及び検知器アレイが、回転ガントリにより患者の周りに回転される。検知器アレイにより取得された投影データは、通信チャネルを介して、ガントリ・システムの回転ユニットと静止ユニットとの間で格納システムに伝送され、その後、画像再構成のためにプロセッサに伝送される。工業用コンピュータ断層撮影システムにおいては、Ｘ線源及び検知器アレイは、動きが制限されているか、又は静止したままであり、検査される対象物を並進又は回転させることができる。投影データは、通信リンクを介して、格納装置に伝送され、その後、画像再構成のためにプロセッサに伝送される。両方の用途において、通信チャネルは、制限された帯域幅を有する。帯域幅の制限により、画像再構成に用いるために投影データをプロセッサに伝送する速度が決定される。投影データは、伝送前に圧縮されるので、制限された帯域幅チャネルにわたってより多くのデータを転送することができる。投影データが格納される用途においては、投影データの圧縮により、所与の記憶容量内により多くのデータを格納すること、又はメモリ容量要件を低減することが可能になる。また、本発明の実施形態により、画像を再構成する前に圧縮された投影データも復元される。
【００２１】
図１ａは、医療用ＣＴ撮像システムにおけるＣＴスキャン・データ取得のための基本的な構成を表す図である。対象物又は患者１１０は、ＣＴ撮像システムの回転ガントリ（図示せず）内で前後に移動することができるプラットフォーム１２０上に置かれる。ガントリは、Ｘ線源１００と、データ取得サブシステム（ＤＡＳ）１３０とを含む。ＤＡＳ１３０は、Ｘ線センサの１つ又はそれ以上の列のマトリクスと、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）とを含む。ＡＤＣは、Ｘ線センサからの信号をデジタル化して、その振幅がＸ線カウント又はハウンズフィールド単位を表すサンプルを生成する。現在（２００７年）のＣＴシステムは、スライス又は列当たり約１０２４のＸ線センサのマトリクスと、ビュー当たり６４までのスライスとを含むことができる。Ｘ線源１００は、システムの設計に応じて、特定の幾何学的形状を有するビームを生成する。図１ａに示す例は、扇型ビームの幾何学的形状を有する。Ｘ線の減衰の程度はその経路によって決まる。図１ａにおいては、放射線１４０ａ及び１４０ｅは、空気中を伝わるため、減衰されていない。放射線１４０ｃは、対象物１１０を横断する際に部分的に吸収されるため、減衰する。放射線１４０ｂ及び１４０ｄは、対象物１１０の境界を横断するため、放射線１４０ｃよりは減衰されていない。Ｘ線センサのアレイは、受け取ったＸ線を測定して、ＡＤＣのための信号を形成する。ＣＴスキャナのＸ線センサは、Ｘ線源１００からの減衰した及び減衰していないＸ線信号の範囲を捕捉するために、振幅の何倍ものダイナミックレンジを必要とする。現在（２００７年）のＣＴスキャナのＸ線センサは、サンプル当たり１６〜２４ビットを用いるＸ線センサ出力をサンプリングするＡＤＣを用いる。サンプル当たり１６ビットの場合は、最大（非減衰）Ｘ線カウントは、２16、すなわち６５，５３６である。サンプル当たり２４ビットの場合は、最大のＸ線カウントは、２24、すなわち１６，７７７，２１６である。各々の視野角増分について、ＤＡＳ１３０は、投影データのセットを生成する。投影データのセットは、サンプルのアレイを含み、ここで、アレイにおけるサンプルのライン、すなわち走査線は、対象物１１０のスライスを透過するＸ線の測定値に対応する。ガントリが患者の周りを回転すると、多数の投影データのセットが捕捉され、スリップ・リングをわたって外部コンピュータ又はプロセッサ（図１ａには図示せず）に転送される。プロセッサは、画像再構成アルゴリズムを投影データのセットに適用して、画像を形成する。画像再構成アルゴリズムは、走査プロトコルに応じて、走査された対象物の２次元断面画像又は３次元画像を生成することができる。次に、再構成された画像が、ユーザによる分析のために表示される。Ｘ線源ビームの特定の幾何学的形状、検知器の幾何学的形状、ＤＡＳ１３０の構成又は走査プロトコルは、本発明の用途を制限するものではない。
【００２２】
図１ｂは、ＤＡＳ１３０のセンサの列から投影データ出力により形成された信号１５０の例を示す。領域１５０ａ及び１５０ｅは、減衰されていない放射線１４０ａ及び１４０ｅに対応し、最大Ｘ線カウントを有する。１５０ｂ及び１５０ｄにより示される領域は、境界１４０ｂ及び１４０ｄにおいて検知された放射線を表す遷移領域である。１５０ｃにより表される領域は、対象物１１０を横断した減衰された放射線１４０ｃに対応し、従って、実質的に低いＸ線カウントを有する。使用されるＣＴシステムは、典型的には、走査される対象物よりも広いセンサのマトリクスを含むため、領域１５０ａ及び１５０ｅのような減衰されていないＸ線をもつ領域が、通常、投影データ内に生じる。再構成された画像において、これらの「空の」領域は、再構成された画像の外の領域に対応する。ＣＴ画像再構成アルゴリズムは、典型的には、空の領域１５０ａ及び１５０ｅからの投影データを使用しない。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態は、所望の範囲内の圧縮データのビットレートを達成するために、投影データのより有意な領域及びあまり有意でない領域に基づいて、投影データに対して異なる圧縮動作を適用する。図１ｂの例においては、領域１５０ａ及び１５０ｅはあまり有意でなく、領域１５０ｂ、１５０ｃ及び１５０ｄはより有意である。場合によっては、可逆圧縮が、より有意な領域及びあまり有意でない領域に適用される。しかしながら、圧縮データのビットレートをさらに低減させる必要がある状況においては、不可逆圧縮があまり有意でない領域に適用されるので、より有意な領域の圧縮データの正確性が保持される。ビットのさらなる低減が必要とされる状況においては、より有意な領域のデータにも不可逆圧縮が適用される。
【００２４】
図２ａは、好ましい実施形態による、投影データのための圧縮システムのブロック図である。ＤＡＳ１３０は、各ビューについて投影データ１６０のセットを生成する。投影データのセットは、投影データのサンプル１６１のアレイを含む。アレイの幾何学的形状は、データ取得プロセスによって決まり、本発明の範囲を制限するものではない。投影データ１６０のセットは、投影データ・サンプル１６１を含む。分類器１６２が、より有意なサンプル１６３ｍの少なくとも１つのサブセット及びあまり有意でないサンプル１６３ｎの少なくとも１つのサブセットを特定する。データ圧縮プロセッサ１６４が、圧縮器１６４ｍをサンプル１６３ｍのサブセットに適用し、圧縮器１６４ｎをサンプル１６３ｎのサブセットに適用する。圧縮データは、これらが通信チャネル１７２にわたって伝送されるまで、バッファ１７０内に格納される。圧縮コントローラ１８０が、圧縮器１６４ｍ及び１６４ｎについての潜在的に異なる圧縮制御パラメータを含む圧縮制御パラメータを、データ圧縮プロセッサ１６４に提供し、かつ、分類制御パラメータを分類器１６２に提供する。圧縮コントローラ１８０は、バッファ１７０及びデータ圧縮プロセッサ１６４からのフィードバックを受信することもできる。フィードバック情報は、圧縮データのビットレート及びバッファ１７０におけるデータ量を含むことができる。圧縮コントローラ１８０は、フィードバック情報を用いて、圧縮制御パラメータを調整し、圧縮データのビットレートは所望の範囲内に入るようにする。圧縮制御パラメータを符号化し、圧縮データ内に含ませることができる。圧縮コントローラは、圧縮データについての所望のビットレート、圧縮方法の選択及び制御パラメータのようなユーザ入力１８２も受信することができる。
【００２５】
図２ｂは、復元データを用いる、後続の画像再構成のための復元についての好ましい実施形態のブロック図である。伝送後、データ復元プロセッサ１９０は、復元器１９０ｍ及び１９０ｎを圧縮データのそれぞれのサブセットに適用する。画像再構成プロセッサ１９２は、復元データを使用し、周知のＣＴ画像再構成アルゴリズムを用いて画像を計算する。再構成された画像は、ディスプレイ１９４に提示することができる。代替的に、圧縮データは、データ復元プロセッサ１９０による復元及び画像再構成プロセッサ１９２による画像形成の前に、格納装置又はデータ格納媒体に格納することができる。復元コントローラ１９６は、圧縮制御パラメータをデータ復元プロセッサ１９０に提供する。復元コントローラ１９６は、圧縮データから圧縮制御パラメータを回復することができる。復元コントローラ１９６は、随意的に、ユーザ入力１８２を受信する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態においては、分類器１６２は、サンプルをサブセットに分類するために、サンプルの振幅を１つ又はそれ以上の閾値と比較する。圧縮コントローラ１８０は、投影データ・サンプルの少なくとも１部のヒストグラムを計算する。図３は、図１ｂの例示的な信号１５０についてのＸ線カウントのヒストグラム・プロットの例である。ヒストグラム・プロットを計算するための代案は、ＤＡＳ１３０のセンサの単一の列からの、単一ビューの投影データ１６０のセット全体からの、又は多重ビューの投影データのセットからのサンプルを用いることを含む。図３に示す例示的なヒストグラムについては、振幅は、２つのクラスタ２００及び２１０に入る。クラスタ２００は、より有意な領域における減衰したＸ線に対応する。クラスタ２００は、１０3のカウント値においてピーク２０５を有する。クラスタ２１０は、あまり有意でない領域における非減衰Ｘ線に対応する。クラスタ２１０は、１０5のカウント値においてピーク２１５を有する。最小Ｘ線カウント２０９は、スライス、ビュー、又は一連のビューにわたる最小Ｘ線カウントを表す。最大Ｘ線カウント２１９は、スライス、ビュー、又は一連のビューにわたる最大カウントを表す。
【００２７】
圧縮コントローラ１８０は、サンプルをより有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットに分類するための圧縮制御パラメータとして、１つ又はそれ以上の振幅を決定する。図３の例においては、圧縮コントローラ１８０は、ヒストグラム・ピーク２０５と２１５の間の中程にある、１０4の値を有する単一の振幅閾値を選択することができる。代替的に、圧縮コントローラ１８０は、遷移領域についてのサブセットを生成する、振幅閾値２２０ａ及び２２０ｂを選択することができる。振幅閾値は、各種組織又は構造に対応するＸ線カウント範囲のような要因に基づいて決定することもできる。圧縮コントローラ１８０に与えられるユーザ入力１８２は、サブセット数、閾値数、ヒストグラムの計算に使用する投影データの部分、ヒストグラムを計算する頻度、及び閾値の値を直接与えることを含む、閾値の値自体に関する事前情報等の、制御情報を与えることができる。
【００２８】
図４は、振幅閾値２２０ａ及び２２０ｂを用いた、信号１５０のサンプルの分類の例を示す。分類器１６２は、振幅閾値２２０ａ及び２２０ｂを適用して、投影データのサンプルを５つのサブセットに分類する。あまり有意でないサブセット３００ａ及び３００ｅは、対象物１１０のいずれかの側の空き領域を通った、実質的に減衰されていないＸ線の測定値に対応する。あまり有意でないサブセット３００ｂ及び３００ｄは、スキャン対象物１１０の縁部近くに生じる遷移値を有するサンプルを含む。より有意なサブセット３００ｃは、対象物１１０の内部を通った減衰したＸ線に対応する投影データのサンプルを含む。分類器１６２は、付加的なサブセットを生成する付加的な閾値を用いることができる。
【００２９】
分類器１６２は、振幅閾値の代わりに又はこれに加えて、サンプルをより有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットに分類するために、境界位置を適用することができる。幾つかのＣＴ撮像プロトコルは、投影データにおけるスキャン対象物の境界に近似させるようにスカウト・スキャンを採用する。境界を測定する又はこれに近似させるために、スカウト・スキャン又は他の方法を用いて、分類のために使用される境界位置を確立することができる。分類器１６２は、投影データにおけるサンプルの位置を、関連した境界位置と比較して、各サンプルについての適切なサブセットを決定することができる。境界位置はまた、対象物と空き領域との間の境界に加えて、走査された対象物内の関心ある領域の境界にも対応することが可能である。圧縮コントローラ１８０は、分類制御パラメータとしての境界位置を分類器１６２に与える。関心ある領域の優先的圧縮のため、分類器は、関心ある領域に対応する投影サンプルについてのより有意なサブセット、関心あるものではない対象物の領域に対応する投影サンプルについてのあまり有意でないサブセット、及び空の領域に対応する投影サンプルについての別のあまり有意でないサブセットを定義することができる。圧縮コントローラ１８０は、圧縮の程度が領域の有意性に依存するように、種々のサブセットについて、異なる圧縮パラメータを圧縮器に与える。ユーザ入力１８２は、関心ある領域を定め、サンプルの異なる階クラスについての圧縮データレートを指定することができる。関心ある領域についてのサンプルを分類する例は、図８及び図９に関して、下記に説明される。
【００３０】
図５は、データ圧縮プロセッサ１６４の圧縮器１６４ｎのブロック図である。調整可能な減衰器３６０は、制御可能な減衰レベルをサンプル１６３ｎのサブセットに適用する。圧縮コントローラ１８０は、少なくとも１つの減衰制御パラメータを減衰器３６０に与えて、減衰のレベルを制御する。減衰は、あまり有意でないサンプルにより大きい減衰を適用し、より有意なサンプルにより小さい減衰を適用するか若しくは全く適用しない制御される。減衰器についての代替的な実施態様は、サンプル１６３ｎを１より小さい倍数で乗算して振幅を低減させる乗算器、サンプル１６３ｎの最下位ビット（ＬＳＢ）の数を除去するための桁送りレジスタ、又は乗算器と桁送りレジスタの組み合わせを含む。
【００３１】
圧縮演算子３６２は、減衰したサンプルの振幅を表すビット数を低減させるための演算を行なう。圧縮演算子３６２は、差分演算子及び量子化器の１つ又はそれ以上を含む。差分演算子は、サブセット１６３ｎ及び選択されたサンプルにおける、第１の又はより上位のサンプルの差分を計算する。選択されたサンプルについて、幾つかの代替案がある。差分演算子は、以下のように差分を計算することができる。
１）サブセット１６３ｎ内の同じの列の連続するサンプル間の差分を計算する。
２）投影データのセット内の所定の列（又は縦列）におけるサブセット１６３ｎ内のサンプルと別の列（又は縦列）内の対応する位置のサンプルとの間の差分を計算する。
３）投影データの別のセット内のサブセット１６３ｎ内のサンプルと対応する位置のサンプルとの間の差分を計算する。
【００３２】
図６は、２つの投影データのセット３７１及び３７２の要素を示す。四角で囲った要素３７１ａ、３７１ｂ及び３７１ｃは、投影データのセット３７１におけるより有意なサブセットの要素を示す。四角で囲った要素３７２ａ、３７２ｂ及び３７２ｃは、投影データのセット３７２におけるより有意なサブセットの要素を示す。第１の代替案において、差分演算子は、同じ列のより有意なサブセット内の連続するサンプル間の差分を計算する。例えば、セット３７１の第１の列について、サンプル間で計算される差分は、
Ｄｉｆｆ１＝ｃ14−ｃ13            （１）
Ｄｉｆｆ２＝ｃ15−ｃ14            （２）
である。
【００３３】
同じ投影データのセットの異なる列におけるサンプル間の差分を計算する代替案について、セット３７１の、第１の列のサブセット３７１ａ及び第２の列のサブセット３７１ｂについての例は、以下の通りである。
Ｄｉｆｆ１＝ｃ24−ｃ14            （３）
Ｄｉｆｆ２＝ｃ25−ｃ15            （４）
【００３４】
異なる投影データのセットにおけるサンプル間の差分を計算する代替案について、投影データのセット３７１の第１の列におけるサブセット３７１ａ及び投影データのセット３７２の第１の列におけるサブセット３７２ａについての例は、以下の通りである。
Ｄｉｆｆ１＝ｄ13−ｃ13            （５）
Ｄｉｆｆ２＝ｄ14−ｃ14            （６）
Ｄｉｆｆ３＝ｄ15−ｃ15            （７）
【００３５】
２次差分について、差分演算子は、それぞれの例についても計算する。
Ｓｄｉｆｆ１＝Ｄｉｆｆ２−Ｄｉｆｆ１            （８）
Ｓｄｉｆｆ２＝Ｄｉｆｆ３−Ｄｉｆｆ２            （９）
【００３６】
３次差分について、差分演算子は、それぞれの例についても計算する。
Ｔｄｉｆｆ１＝Ｓｄｉｆｆ２−Ｓｄｉｆｆ１            （１０）
【００３７】
圧縮コントローラ１８０は、望ましい差分の計算を行なうために、差分演算子を構成する制御パラメータを与える。圧縮コントローラ１８０は、ユーザ入力１８２に応答して、差分演算子についての制御パラメータを設定する。差分値は、量子化され及び／又は符号化されて、圧縮データを形成する。
【００３８】
上述のように、圧縮演算子３６２は、量子化器を含むことができる。量子化器は、入力サンプルの値の範囲を表すために用いられる量子化レベルの数を減少させることにより、その入力サンプルに対する不可逆圧縮を実行し、これにより量子化分解能を低減することができる。低減された量子化レベル数は、各サンプルを表すために、より少ないビット数を必要とし、従って、圧縮データのビットレートを低減する。量子化器は、差分演算子からの出力、減衰器３６０の出力、又は分類器１６２の出力に適用することができる。圧縮コントローラは、より有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットに対して異なる量子化分解能を設定するように、制御パラメータを与える。圧縮コントローラ１８０は、データ圧縮プロセッサ１６４からの圧縮データのビットレートについてのフィードバック又は圧縮データを受信するバッファ１７０の占有度（ｆｕｌｌｎｅｓｓ）を示すフィードバックに応答して、量子化分解能を採用することができる。圧縮コントローラ１８０はまた、ユーザ入力１８２に応答して、より有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットに対する量子化分解能を設定することができる。
【００３９】
符号器３６４は、符号化及びビット・パッキングに関する周知の技術を圧縮演算子３６２の出力サンプルに適用する。代替案は、ブロック浮動小数点符号化及びハフマン符号化を含む。符号器３６４は、圧縮データのより有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットを識別するために、制御ビットを与える。符号器３６４はまた、サブセットについての対応する制御パラメータも符号化する。圧縮データ・ストリームは、符号化サブセット、制御パラメータ及び制御ビットを含む。
【００４０】
フィードバック制御の場合、符号器３６４は、圧縮データのビットレートを監視し、測定されたビットレートを圧縮コントローラ１８０に与えることができる。圧縮コントローラ１８０は、測定されたビットレートを、ユーザ入力１８２又はバッファ１７０からのフィードバックによって与えられた所望のビットレート若しくはビットレート範囲と比較することができる。圧縮コントローラ１８０は、分類器１６２及びデータ圧縮プロセッサ１６４についての制御パラメータを調整して、所望のビットレートを達成する。圧縮コントローラ１８０のための好ましい方策は、不可逆圧縮があまり有意でないサブセットに適用され、可逆圧縮がより有意なサブセットに適用されるように、制御パラメータを調整することである。より有意なサブセットについての圧縮器１６４ｎの各々の要素を、可逆圧縮用に構成することができる。可逆圧縮については、減衰器３６０が入力サンプル１６３ｎをバイパスし、圧縮演算子３６２が、付加的な量子化なしに差分演算を適用する。しかしながら、ユーザは、圧縮コントローラ１８０に、不可逆圧縮をより有意なサブセットに適用し、所望のビットレートを達成するように指示することができる。
【００４１】
空の領域からのサンプルを含む、あまり有意でないサブセットについて、圧縮器１６４ｎは、単に、空き領域における投影データを圧縮する代わりに、隣接するより有意なサブセットをもつ境界位置を符号化することができる。この状況における復元については、あまり有意でないサブセットのための復元器１９０ｎが、境界位置を復号する。隣接するより有意なサブセットのための復元器１９０ｍは、圧縮された投影データを復元する。復号された境界位置は、画像再構成プロセッサ１９２のための走査線における復元された投影データの位置を提供する。
【００４２】
図７は、異なる視野角に対する投影データにおけるサブセットの例を示す。これらの例では、同じ振幅閾値２２０ａ及び２２０ｂが使用される。プロット４００ａは、図４に示したものと同じであり、ゼロ度の視野角を有する配向４１０ａに対応する。プロット４００ｂは、９０度の視野角を有する配向４１０ｂに対応する。より有意な領域３１０ｂ、３１０ｃ及び３１０ｄは、より有意な領域３００ｂ、３００ｃ及び３００ｄよりも、少ないサンプルを含み、あまり有意でない領域３１０ａ及び３１０ｅは、あまり有意でない領域３００ａ及び３００ｅよりも、多いサンプルを含む。プロット４００ｃは、１８０度の視野角を有する配向４１０ｃに対応する。Ｘ線は、同一経路を横断するが、配向４１０ａのものとは逆の方向に横断するため、プロット４１０ｃは、プロット４００ａの鏡像に近似する。プロット４００ｃは、より有意な領域３２０ｂ、３２０ｃ及び３２０ｄと、あまり有意でない領域３２０ａ及び３２０ｅとを含む。図７は、より有意なサブセット及びあまり有意でないサブセットのサイズが、異なる視野角に対応する異なる投影データのセットにおいて変化することを示す。プロット４００ｂの例は、幾つかの視野角について、サンプルの大部分があまり有意でないサブセット内に分類されるので、あまり有意でないサブセットの不可逆圧縮により、これら視野角についての圧縮データのビットレートが劇的に低減されることを示す。
【００４３】
図８は、関心ある領域の境界を画定する例を示す。ＣＴスキャナのためのプロトコルは、患者の周りの１回転又はガントリの回転なしのテーブルの横方向移動からなるスカウト・スキャンを含むことができる。スカウト・スキャンは、Ｘ線に対する患者の密度を判断し、数秒で、患者１１０の全体的な輪郭を提供する。図８においては、関心ある領域５０１が、患者１１０内に定められる。配向５００ａは、Ｘ線経路５１０ａ及び５２０ａが関心ある領域５０１の境界を横切り、ＤＡＳ１３０のセンサ位置５１１ａ及び５２１ａにおいて検知されることを示す。Ｘ線５３０ａ及び５４０ａが、患者１１０の境界を横切り、センサ５３１ａ及び５４１ａにより検知される。配向５００ｂについては、Ｘ線経路５１０ｂ及び５２０ｂが、関心ある領域５０１の異なる境界を横切り、センサ位置５１１ｂ及び５２１ｂにおいて検知される。配向５００ｂについては、Ｘ線５１０ｂ及び５２０ｂはまた、患者１１０の境界も横切る。配向５００ｃについては、Ｘ線経路５１０ｃ及び５２０ｃが関心ある領域５０１の境界を横切り、センサ位置５１１ｃ及び５２１ｃにおいて検知される。Ｘ線５３０ｃ及び５４０ｃは患者の境界を横切り、センサ位置５３１ｃ及び５４１ｃにおいて検知される。各配向のセンサ位置は、走査線におけるサンプルのサブセットについての境界位置に対応する。走査線における境界位置は、視野角の関数であり、コンピュータ断層撮影における周知の幾何学的関係を用いて境界の空間ドメイン座標から予測することができる。分類器１６２は、投影データの各セットについての予測された境界位置を視野角の関数として適用して、サンプルをあまり有意でないサブセットとあまり有意でないサブセットに分類することができる。
【００４４】
図９は、投影データにおけるサブセットについての予測される境界位置の例を示す。プロット４００ａ、４００ｂ及び４００ｃは、図７の例に前に示されたものと同じである。プロット４００ａにおいて、境界位置５３１ａ及び５４１ａは、患者１００の境界に対応し、境界位置５１１ａ及び５２１ａは、関心ある領域５０１の境界に対応する。投影データは、５つのサブセットに分類され、より有意なサブセット６００ｃは関心ある領域に対応し、あまり有意でないサブセット６００ｂ及び６００ｃは関心ある領域５０１の外側の内部領域に対応し、あまり有意でない（又は、最も有意でない）６００ａ及び６００ｅは空の領域に対応する。プロット４００ｂにおいて、境界位置５１１ｂ及び５２１ｂは、関心ある領域５０１及び患者１１０の境界の両方に一致する。投影データは３つのサブセットに分類され、より有意なサブセット６１０ｂは関心ある領域５０１に対応し、あまり有意でないサブセット６１０ａ及び６１０ｃは空の領域に対応する。プロット４００ｃにおいては、境界位置５３１ｃ及び５４１ｃは患者１１０の境界に対応し、境界位置５１１ｃ及び５２１ｃは関心ある領域５０１の境界に対応する。投影データは５つのサブセットに分類され、より有意なサブセット６２０ｃは境界のある領域に対応し、あまり有意でないサブセット６２０ｂ及び６２０ｄは関心ある領域の外側の内部領域に対応し、あまり有意でない（又は、最も有意でない）サブセット６２０ａ及び６２０ｅは空の領域に対応する。
【００４５】
図１０は、図９に定められたサブセットの圧縮データについてのデータ構造の例を示す。データ構造７００、７１０及び７２０は、それぞれ、視野角のような走査情報を含むヘッダ７０１、７１１及び７２１を有する。各サブセットについての圧縮データは、サブセットＳiに対するマーカで始まり、符号化された制御パラメータＣＰiがこれに続く。１つより多い制御パラメータをサブセットに対して含めることができる。制御パラメータは、復元コントローラ１９６（図２ｂ）により復号されるので、適切な復元をサブセットの圧縮データに適用することができる。空の領域に対応するあまり有意でないサブセットについては、位置パラメータＬiは、圧縮された投影データを有する隣接するサブセットとの、対応するあまり有意でないサブセットの境界の位置を示す。ＤＡＴＡiフィールドは、対応するサブセットについての圧縮された投影データを表す。データ構造７００は、プロット４００ａの投影データの圧縮されたサブセットに対応する。フィールド７００ａ及び７００ｅは、それぞれ、空の領域に対応し、従って位置パラメータＬ1及びＬ5を含む、あまり有意でないサブセット６００ａ及び６００ｅを表す。フィールド７００ｂ、７００ｃ及び７００ｅは、圧縮された投影データを含むサブセット６００ｂ、６００ｃ及び６００ｄに対応する。データ構造７１０は、プロット４００ｂの投影データに対応する。フィールド７１０ａ、７１０ｂ及び７１０ｃは、それぞれ、サブセット６１０ａ、１６０ｂ及び６１０ｃに対応する。データ構造７２０は、プロット４００ｃの投影データに対応する。フィールド７２０ａ及び７２０ｅは、空の領域に対応するあまり有意でないサブセット６２０ａ及び６２０ｅを表す。フィールド７２０ｂ、７２０ｃ及び７２０ｄは、それぞれ、サブセット６２０ｂ、６２０ｃ及び６２０ｄにおける圧縮された投影データを表す。
【００４６】
本発明の１つの実施形態は、ＤＡＳ１３０における圧縮サブシステムとして実装することができる。ＡＤＣを含むＤＡＳ１３０のための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）においては、圧縮サブシステムをＡＳＩＣに統合して、ＡＤＣからのサンプル出力を圧縮することができる。代替的な実装においては、圧縮サブシステムを、ＤＡＳ１３０におけるＡＤＣチップの出力に結合された別個のデバイスにおいて具体化することができる。デバイスは、ＡＳＩＣ、フィールド・プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等のプログラム可能プロセッサ、マイクロプロセッサ、或いはマイクロコントローラとして実装することができる。ＣＴシステム・アーキテクチャに応じて、復元サブシステムを、同じデバイス内に又は画像再構成プロセッサとは異なるデバイス内に組み込むことができる。ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ又はプログラム可能プロセッサ内に復元サブシステムを実装することができる。当技術分野において周知のプログラミング技術を用いて、ＣＴシステムのための制御コンソール内に、ユーザ・インターフェースを組み込むことができる。
【００４７】
本発明の実施形態を、コンピュータ断層撮影の医療用途に関連した例を用いてここに説明したが、本発明は、医療用途に制限されるものではない。本発明の実施形態はまた、工業用コンピュータ断層撮影で用いるために適合させることもできる。工業用コンピュータ断層撮影システムにおいては、対象物、Ｘ線源及び検知器アレイを移動させる装置は、試験される対象物のタイプに合わせて設計される。対象物の走査中、対象物、Ｘ線源及び検知器アレイの相対的運動により、投影データのセットを生成する幾つかのビューがもたらされ、それらに対して本発明の実施形態を適用することができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態が示され説明されたが、本発明がこれらの実施形態のみに制限されるものでないことは明らかであろう。当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、特許請求の範囲に記載されるような、多くの修正物、変更物、変形物、置換及び同等物が明らかであろう。
【符号の説明】
【００４９】
１００：Ｘ線源
１１０：対象物（又は患者）
１２０：プラットフォーム
１３０：データ取得サブシステム（ＤＡＳ）
１５０：信号
１６０：投影データ
１６２：分類器
１６４：データ圧縮プロセッサ
１６４ｍ、１６４ｎ：圧縮器
１７０：バッファ
１７２：通信チャネル
１８０：圧縮コントローラ
１８２：ユーザ入力
１９０：データ復元プロセッサ
１９０ｍ、１９０ｎ：復元器
１９２：画像再構成プロセッサ
１９４：ディスプレイ
１９６：復元コントローラ
２００、２１０：クラスタ
２０５、２１５：ピーク
２０９：最小Ｘ線カウント
２１９：最大Ｘ線カウント
２２０ａ、２２０ｂ：振幅閾値
３６０：減衰器
３６２：圧縮演算子
３７１、３７２：投影データのセット
３７１ａ、３７２ａ：サブセット
３６４：符号器
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ：プロット
４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ：配向
５０１：関心ある領域
５３１ａ、５４１ａ：センサ
７００、７１０、７２０：データ構造
７０１、７１１、７２１：ヘッダ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
0005460612.tif 000003
【図２ａ】
0005460612.tif 000004
【図２ｂ】
0005460612.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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