(57)【要約】  多数の画素によって構成されるソース・デジタル画像を処理するための方法が開示される。空間フィルタがこのソース・デジタル画像に適用され、エンハンス・デジタル画像が生成される。逆空間フィルタがこのエンハンス・デジタル画像に適用され、推定デジタル画像が生成される。続いて差分デジタル画像が、この推定デジタル画像及びソース・デジタル画像から生成される、ここでこの差分デジタル画像は、ソース・デジタル画像と推定デジタル画像との差分を表す。この差分デジタル画像及びエンハンス・デジタル画像は、第１の装置から、遠隔に位置する第２の装置へと送信される。この第２の装置において、再構成デジタル画像が、差分デジタル画像及びエンハンス・デジタル画像から生成され、ここでこの再構成デジタル画像は、ソース・デジタル画像と実質的に同等である。
2009520301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース・デジタル画像を処理するための方法であって、
多数の画素によって構成されるソース・デジタル画像にアクセスするステップと、
空間フィルタを前記ソース・デジタル画像に適用してエンハンス・デジタル画像を生成するステップと、
逆空間フィルタを前記エンハンス・デジタル画像に適用して推定デジタル画像を生成するステップであって、前記逆空間フィルタが前記空間フィルタに適合していることを特徴とするステップと、
前記推定デジタル画像及び前記ソース・デジタル画像から差分デジタル画像を生成するステップであって、前記差分デジタル画像が前記ソース・デジタル画像と前記推定デジタル画像との間の差分を表すことを特徴とするステップと
を含む方法。
【請求項２】
第１の装置から前記第１の装置から遠隔に位置する第２の装置へ前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップと、
前記第２の装置において前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像から再構成デジタル画像を生成するステップであって、前記再構成デジタル画像が前記ソース・デジタル画像と実質的に同等であることを特徴とするステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空間フィルタの適用において利用される一組の画像処理パラメータを識別するステップと、
前記一組の画像処理パラメータを前記第１の装置から前記第２の装置へ送信するステップと、
前記一組の画像処理パラメータを利用して前記再構成デジタル画像を生成するステップと
をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像が、通信ネットワークを経由して送信されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記送信のステップの前に、前記第１の装置において前記差分デジタル画像を圧縮するステップと、
前記再構成デジタル画像を生成するステップの前に、前記第２の装置において前記差分デジタル画像を解凍するステップと
をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
データ圧縮せずに、前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ソース・デジタル画像を処理するように構成された装置であって、
多数の画素によって構成されるソース・デジタル画像にアクセスするための手段と、
空間フィルタを前記ソース・デジタル画像に適用してエンハンス・デジタル画像を生成するための手段と、
逆空間フィルタを前記エンハンス・デジタル画像に適用して推定デジタル画像を生成するための手段であって、前記逆空間フィルタが前記空間フィルタに適合していることを特徴とする手段と、
前記推定デジタル画像及び前記ソース・デジタル画像から差分デジタル画像を生成するための手段であって、前記差分デジタル画像が前記ソース・デジタル画像と前記推定デジタル画像との間の差分を表すことを特徴とする手段と
を含む装置。
【請求項８】
ソース・デジタル画像を処理するための方法であって、
多数の画素によって構成される前記ソース・デジタル画像にアクセスするステップと、
画像エンハンス・プロセッサを前記ソース・デジタル画像に適用してエンハンス・デジタル画像を生成するステップであって、前記画像エンハンス・プロセッサが空間フィルタリング操作の適用を含むことを特徴とするステップと、
逆プロセッサを前記エンハンス・デジタル画像に適用して推定デジタル画像を生成するステップであって、前記逆プロセッサが、逆空間フィルタリング操作の適用を含み、前記逆空間フィルタリング操作が前記空間フィルタリング操作に適合していることを特徴とするステップと、
前記推定デジタル画像及び前記ソース・デジタル画像から差分デジタル画像を生成するステップであって、前記差分が前記ソース・デジタル画像と前記推定デジタル画像との間の差分を表すことを特徴とするステップと
を含む方法。
【請求項９】
第１の装置から前記第１の装置から遠隔の位置にある第２の装置へ、前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップと、
前記第２の装置において、前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像から再構成デジタル画像を生成するステップであって、前記再構成デジタル画像が前記ソース・デジタル画像と実質的に同等であることを特徴とするステップと
をさらに含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記画像エンハンス・プロセッサによって利用される一組の画像処理パラメータを識別するステップと、
前記一組の画像処理パラメータを前記第１の装置から前記第２の装置へ送信するステップと、
前記一組の画像処理パラメータを利用して前記再構成デジタル画像を生成するステップと
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像が、通信ネットワークを経由して送信されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記送信するステップの前に、前記第１の装置において前記差分デジタル画像を圧縮するステップと、
前記再構成デジタル画像を生成するステップの前に、前記第２の装置において前記差分デジタル画像を解凍するステップと
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
データを圧縮せずに前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップと、
前記送信するステップの前に、前記第１の装置において前記差分デジタル画像を圧縮するステップと、
前記再構成デジタル画像を生成するステップの前に、前記第２の装置において前記差分デジタル画像を解凍するステップと
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
画像エンハンス・プロセッサを適用する前記ステップが、
露出補正操作を前記ソース・デジタル画像に適用するステップと、
階調スケール調整操作を前記ソース画像に適用するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
逆プロセッサを適用する前記ステップが、
逆露出補正操作を前記エンハンス・デジタル画像に適用するステップと、
逆階調スケール調整を前記エンハンス・デジタル画像に適用するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
ソース・デジタル画像を処理するための方法であって、
多数の画素によって構成される前記ソース・デジタル画像にアクセスするステップと、
画像エンハンス・プロセッサを前記ソース・デジタル画像に適用してエンハンス・デジタル画像を生成するステップであって、前記適用が、
（ａ）空間フィルタを適用するステップと、
（ｂ）露出補正を適用するステップと、
（ｃ）階調スケール関数を適用するステップと
を含むことを特徴とするステップと、
逆プロセッサを前記エンハンス・デジタル画像に適用して推定デジタル画像を生成するステップであって、前記適用が、
（ａ）逆階調スケール関数を適用するステップと、
（ｂ）逆露出補正を適用するステップと、
（ｃ）逆空間フィルタを適用するステップと
を含み、前記逆空間フィルタが前記空間フィルタに適合していることを特徴とするステップと、
前記推定デジタル画像及び前記ソース・デジタル画像から差分デジタル画像を生成するステップであって、前記差分が前記ソース・デジタル画像と前記推定デジタル画像との間の差分を表すことを特徴とするステップと
を含む方法。
【請求項１７】
第１の装置から前記第１の装置から遠隔の位置にある第２の装置へ、前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップと、
前記第２の装置において前記差分デジタル画像及び前記エンハンス・デジタル画像から再構成デジタル画像生成するステップであって、前記再構成デジタル画像が前記ソース・デジタル画像と実質的に同等であることを特徴とするステップと
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像エンハンス・プロセッサによって利用される一組の画像処理パラメータを識別するステップと、
前記第１の装置から前記第２の装置へ、前記一組の画像処理パラメータを送信するステップと、
前記一組の画像処理パラメータを利用して前記再構成デジタル画像を生成するステップと
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記送信するステップの前に、前記第１の装置において前記差分デジタル画像を圧縮するステップと、
前記再構成デジタル画像を生成するステップの前に、前記第２の装置において前記差分デジタル画像を解凍するステップと
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
データを圧縮することなく、前記エンハンス・デジタル画像を送信するステップと、
前記送信するステップの前に、前記第１の装置において、前記差分デジタル画像を圧縮するステップと、
前記再構成デジタル画像を生成するステップの前に、前記第２の装置において、前記差分デジタル画像を解凍するステップと
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル画像形成分野に関し、特に差分デジタル画像を用いて原画像を再構成し、デジタル画像を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報技術は、医用イメージング（画像化）に重要な影響を及ぼすようになってきている。画像保管通信システム（ＰＡＣＳ：Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｄａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、デジタルの、フィルムを用いない環境での種々の医用イメージングモダリティのための、デジタル取得、画像処理および表示を可能にする。デジタル式の医用イメージングによって実現される利点には、画像を利用する医療従事者にとって生産性が向上すること、また医用画像を患者治療の改善のために如何に利用するかの融通性が高まること等がある。
【０００３】
医用画像の１つのソース（源）は、限定された領域のイメージング用検出器によって患者の疾患領域を透過するＸ線を検出し、Ｘ線透過率を測定することである。このような画像は一般に投射Ｘ線画像と呼ばれる。この画像は、取得された後、デジタル画像処理技術を利用して画像中の診断情報の表示を最大化することによりエンハンス（増強、強調）することができる。イメージングモダリティ上の、処理の自動化の好適な応用例においては、表示に適しており、且つ画像がコンピュータのディスプレイ上で視認でき、またライト・ボックス上で視認できるよう印刷されるなど、医療従事者の生産性を向上させる役割を果たす画像が提供される。
【０００４】
従来のフィルム・スクリーン放射線画像においては、放射線画像の視覚呈示は、撮影時にロックされ、化学的に処理される。従来のフィルム・スクリーン放射線画像と違って、デジタル放射線画像は、取得された後に、見た目が異なったものとなるよう選択的にその質を変化させることができる。画像の特定の属性（輝度、ラチチュード、詳細なコントラスト、鮮明度及びノイズの出現など）を補正／エンハンスすることができる。さらに、デジタル乳房Ｘ線像中の患部のコンピュータ援用検出（ＣＡＤ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）など、画像のコンピュータ援用解析を実施することもできる。医用画像の多角的使用に伴い、エンハンス画像及びアンエンハンス（増強・強調されていない）画像の両方を保存、検索及び伝送する必要が生じる。好ましくは、このような保存、検索及び送信は、ＰＡＣＳ内の全ての装置の要求を満たすため、ＰＡＣＳシステム内で行われる。
【０００５】
ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ：医用におけるデジタル画像通信）などのオープン・システム環境においては、エンハンス画像及び原医用画像（すなわちアンエンハンス医用画像）の両方をサポートするための規格が存在する。具体的に言うと、ＤＩＣＯＭ規格（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ：ＰＳ  ３．３−１９９９，  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，  １９９９）は、エンハンス画像データあるいはアンエンハンス画像データの管理を取り扱う。その概念は、ＤＸシリーズ・モジュールでの、提示意図タイプ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｎｔ  Ｔｙｐｅ）の導入によって示されている。このタグは、ＦＯＲ ＰＲＥＳＥＮＴＡＴＩＯＮまたはＦＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧの値を有することができる。タグの値がＦＯＲ ＰＲＥＳＥＮＴＡＴＩＯＮである場合は、画像はエンハンスされているので、追加の処理を必要とせずに表示できる。タグの値がＦＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧである場合には、画像は表示や解釈の前に追加のエンハンス処理を受けなくてはならない。ＦＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧの画像データの意図は、コンピュータ援用検出処理を許可すること、及び必要なエンハンス処理を実行できるより高い能力を有するシステムが、ＦＯＲ ＰＲＥＳＥＮＴＡＴＩＯＮの使用により表示可能となっている画像データを提供する機能を保ちつつＤＩＣＯＭ画像オブジェクトをなお使用しながら、必要なエンハンス処理を実行できるようにすることである。
【０００６】
ＤＩＣＯＭ規格は、エンハンス及びアンエンハンスの両バージョンの画像に向けられてはいるが、この規格は、アンエンハンス及びエンハンスの両状態において画像をアーカイブ及び／又は伝送する有効な手段を提供していない。従ってＤＩＣＯＭ規格のＤＸシリーズ・モジュールを利用してエンハンス画像及びアンエンハンス画像の両方を取り扱うことは、同一画像の異なるバージョンの要求を管理するＰＡＣＳシステムに対して、複雑さと追加の画像アーカイブ記憶要件とを付け加えることとなる。
【０００７】
Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによる特許文献１（２００１年１０月９日発行）は、２つの画像間の差を示すデルタ画像の概念を利用して１つの画像を２つ以上の画像処理状態で表示する方法に関する。Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの方法は、遠隔にあるユーザが、エンハンス画像とデルタ画像との組み合わせから元のアンエンハンス画像を再構成することを可能にする。しかし開示されたこの再構成法においては、エンハンス画像の生成に適用される空間フィルタリング操作に対する、デルタ画像のファイル・サイズ依存については示されていない。故に、Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの方法は、画像エンハンスのための空間フィルタリング操作に依存するイメージングアプリケーション、例えば医用イメージングアプリケーションに特に適しているわけではない。
【０００８】
従って、ユーザが、エンハンスされたデジタル画像を選択的に表示できるようにする方法、あるいは元のサイズの大きいデジタル画像を検索することなく失われた情報を視認できるよう、元のデジタル画像を再処理できるようにする方法が必要とされる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，３０１，３９３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、任意に修正されたデジタル画像を処理サイトに効率的に伝送することである。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、ユーザがエンハンスされたデジタル画像を選択的に表示する方法、あるいは元のデジタル画像を検索することなく任意の失われた情報を視認できるように、元のデジタル画像を再処理することができるようにする方法を提供することである。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、医用イメージングアプリケーションに適した方法を提供することである。
【００１３】
本明細書において提供される目的はいずれも単に説明のための例示として示される。これらの目的は本発明の１つ以上の実施の形態の典型例である。本明細書において開示される発明により固有に達成されるその他の望ましい目的及び利点が存在していてもよいし、またこれらの目的及び利点は当業者にとって明らかな事項である。本発明は本明細書に添付される請求の範囲によって定義される。
【００１４】
本発明の一態様によれば、デジタル画像を処理する方法が提供される。この方法は、複数の画素によって構成されるソース・デジタル画像にアクセスするステップと、このソース・デジタル画像に空間フィルタを適用し、エンハンス・デジタル画像を生成するステップと、このエンハンス・デジタル画像に逆空間フィルタを適用し、推定デジタル画像を生成するステップと、この推定デジタル画像及びソース・デジタル画像から差分デジタル画像を生成するステップを含む。この差分デジタル画像は、ソース・デジタル画像と推定デジタル画像との間の差分を表す。
【００１５】
この差分デジタル画像及びエンハンス・デジタル画像は、第１の装置から遠隔にある第２の装置へと伝送される。この第２の装置において、これら差分デジタル画像及びエンハンス・デジタル画像から再構成されたデジタル画像が生成され、ここでこの再構成されたデジタル画像はソース・デジタル画像と実質的に等しくなる。
【００１６】
本発明によれば、空間フィルタ処理によってソース・デジタル画像からエンハンス・デジタル画像が生成され、このエンハンス画像及び差分デジタル画像からソース・デジタル画像が再構成される。
【００１７】
本発明の利点の１つは、ソース・デジタル画像及び再構成されたデジタル画像間の差分を表す差分デジタル画像を、任意の画像エンハンス・アルゴリズムに基づいて利用できることである。そしてさらに、このエンハンス画像及びソース・デジタル画像を、不十分なシステムによって不適切な表示がなされてしまうリスクを冒さずに、ネットワークを通じて伝送することも可能である。エンハンス画像及びソース・デジタル画像を効率的に表示することにより、これらエンハンス画像及びソース・デジタル画像の別々の表示を通じて、アーカイブ保存及び通信帯域の縮小を図ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明についての前述の及びその他の目的、特徴、利点は、添付の図面に示される本発明の実施の形態についてのより詳細な説明から理解されるであろう。図面中の各構成要素は相互に必ずしも縮尺どおりではない。
【００１９】
以下、本明細書に添付の図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。同じ参照番号は、各図面における構造の同じ構成要素を指す。
【００２０】
医用イメージングアプリケーションは、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）によって実施される。これら周知のシステムは、投影Ｘ線撮影法（Ｘ線画像）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ画像）、超音波法（ＵＳ画像）、磁気共鳴法（ＭＲ画像）などの多様な医用イメージングモダリティによって得られるデジタル画像を表示するための手段を提供する。通常、取得された画素データは、感知された強度の範囲を表す。
【００２１】
得られた医用デジタル画像は電子ディスプレイ上で直接視認される。しかし殆どの医用デジタル画像はエンハンスされる。すなわち、元のデジタル画像の画素データは画像エンハンス・ソフトによって処理され、レンダリング済みデジタル画像が生成される。このレンダリング済みデジタル画像は、電子ディスプレイ上で直接見ると、取得した画素データにより構成される元のデジタル画像に比べ、訓練された観察者に理解できるよう診断に関連する情報が強調して示される。
【００２２】
このレンダリング済みデジタル画像は、全般的には良好な診断結果を提供するが、元のデジタル画像にはこのレンダリング処理において失われる数理的（数値的）情報も含まれる。ある種の医用イメージングの応用、またある種の特定の医用画像のためには、レンダリング、あるいはエンハンスされたデジタル画像をまず視認した後、この元のデジタル画像を再処理することが好ましい。この再処理は通常、特定の画像特徴又は関連領域を強調する標的化方式で行われる。従って、これら元の（即ち、エンハンスされていない）画像及びエンハンス・デジタル画像の両方を、医療オブザーバに対して利用可能な状態にすることは価値が有る。
【００２３】
ＰＡＣＳにおいては、元のデジタル画像及びエンハンス・デジタル画像の両方を起始点から伝送することができる。しかし、これらの両画像を伝送することは、ネットワークを通じて伝送されるデータ量を実質的に倍増させる。多くの場合ネットワークの回線容量には制限があるので、元のデジタル画像及びエンハンス・デジタル画像の両方の送信にはコストがかかる。
【００２４】
上述のＳｐａｕｌｄｉｎｇによる特許文献１は、１つのデジタル画像を２つ以上の画像処理状態で表示する方法を開示している。Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの方法は、差分デジタル画像を用いてエンハンス・デジタル画像をエンコード（符号化）するために利用され、この方法においては、この差分デジタル画像が元のデジタル画像に含まれていてエンハンス・デジタル画像に含まれていない数理情報を表す。受信されたこのエンハンス・デジタル画像は推定（ｅｓｔｉｍａｔｅｄ）デジタル画像の生成のために利用され、付加的数理情報が差分デジタル画像内でエンコードされる。次にこの推定デジタル画像は差分デジタル画像と結合され、元のデジタル画像が再構成される。Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの方法は遠隔にあるユーザが元のデジタル画像を再構成することを可能にするが、Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの再構成法においては、エンハンス画像の生成に適用される空間フィルタリング操作に対する、デルタ画像のファイル・サイズ依存については示されていない。一般に、空間フィルタリング操作、特に空間鮮鋭化（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）操作は、エンハンス・デジタル画像の生成に適用される画像エンハンス処理の重要な部分を占める。従って、Ｓｐａｕｌｄｉｎｇによって開示されたこの方法は、そのある特定のアプリケーションにおいてある程度の成果をあげてはいるものの、特定のイメージングアプリケーションに対しては、生成される差分デジタル画像のサイズの大きさの故に、特に適しているわけではない。
【００２５】
適用される重要なエンハンス空間フィルタリング操作と連携し、差分デジタル画像のサイズの縮小を図るのが望ましい。本発明は、逆空間フィルタリング操作又は空間フィルタリング推定（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）操作のいずれかのアプリケーションに依存する差分デジタル画像の表示のために必要とされるメモリ量を縮小する方法を開示する。追加の空間フィルタリング操作の詳細について、以下により詳細に説明する。
【００２６】
以下の説明において、本発明の一実施の形態をソフトウェア・プログラムとして述べる。本技術分野の当業者であれば、このようなソフトウェアに相当する物を、ハードウェアで構成することも可能であることを容易に理解するであろう。画像操作（ｉｍａｇｅ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）アルゴリズム及びシステムについては周知の事柄であるので、ここでの説明は、特に、本発明に基づいた方法の一部を形成する、あるいはこの方法とより直接的に連携するアルゴリズム及びシステムを対象とする。本明細書において特に表示も説明もされていない、画像信号を生成あるいは処理するこうしたアルゴリズム及びシステム、そしてハードウェア及び／又はソフトウェアのその他の態様は、本技術分野において周知のシステム、アルゴリズム、構成部品及び要素から選択されるのであってよい。以下に示す明細書に説明される記載においては、その全てのソフトウェアによる実装の仕方自体は従来式のものであり、本技術分野における通常の知識の範囲内でよい。
【００２７】
明確化のために、デジタル画像は、１つ以上のデジタル画像チャネルからなり、各デジタル画像チャネルは、画素の二次元アレイからなる。各画素値は、画素の幾何学的な領域に対応する画像取得装置によって得られた光の量に関連する。カラー画像の適用において、デジタル画像は、一般的には赤色、緑色、及び青色のデジタル画像チャネルから構成される。他の形態、例えば、シアン、マジェンタ、及び黄色のデジタル画像チャネルもまた実用化される。動画の適用は、デジタル画像の時系列（タイム・シーケンス：ｔｉｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）として考えられる。Ｘ線デジタル画像においては、画素データは、最も一般的には単一のモノクロ・デジタル画像チャネルすなわち画素の二次元アレイとして表示される。当業者は、本発明が、上述した適用においてデジタル画像チャネルに適用可能であるが、それに制限されないことを認識するであろう。本発明は、列とカラムによって配置された画素値の二次元アレイとしてのデジタル画像チャネルを記載しているが、当業者は本発明の方法が同一効果を伴うモザイク（非直線）アレイに適用できることを認識するであろう。
【００２８】
本発明は、医用デジタルイメージングへの適用に準拠して述べられているが、当業者であれば、本発明が医用デジタルイメージング以外の対象へも適用が可能であることを理解するであろう。例えば、殆どの医用デジタル画像においてはモノクロ画像が表示され、例えばＸ線画像においては通常カラーの情報を取り扱わない。しかし、本発明はデジタル・カラー画像の各カラー記録に適用することも可能である。
【００２９】
医用画像の中には、例えばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像や磁気共鳴（ＭＲ）画像のような実質的に三次元の画像データを表示するものもある。本発明はこれらの形態の三次元デジタル画像においても実施が可能である。ＣＴ又はＭＲデジタル画像は、一連のスライスとして構成することができ、また多くの場合そのように構成される。この場合、各スライスは二次元デジタル画像である。即ち、本発明は、三次元デジタル画像のスライス上で個々に実施することが可能である。
【００３０】
本発明は、通信ネットワーク経由で多重に接続されたコンピュータについて実施することができる。医用イメージング通信ネットワーク（複数のコンピュータを含む）の一例が図１に示されている。コンピュータを多数接続したそのようなネットワークは、接続された２基またはそれ以上の基数のコンピュータ間で情報を送受信する手段として機能する。通信ネットワーク１１０は、例えば従来のイーサネット（登録商標）通信ネットワークの場合のように、コンピュータとコンピュータとを結ぶ物理的接続点を備えてもよい。また、この通信ネットワークに、非物理的に接続される通信ラインを含めることも可能である。例えば、マイクロ波通信リンク、無線(radio)通信リンク、同軸ケーブルテレビ通信リンク、光ファイバ通信リンク、またはセルラ電話通信リンクなどで行うことができるような場合である。このように、本発明は上記のどのような通信システムについても実施することができるが、これらの通信システムのみには限定されない。本発明は情報の交換には依存するが、情報の交換を行う手段には依存しないからである。
【００３１】
画像処理可能なコンピュータは、デジタル画像データの操作を含む一連のコンピュータ命令を実行できる装置であればどのような装置であってもよい。基本的には、如何なる画像処理可能コンピュータも、コンピュータ命令を実行できる能力を有しているが、それらが行う特殊目的の機能を強調するため、図１に示される画像処理可能コンピュータには特別の名称を付してある。そのような画像処理可能なコンピュータとしては、例えば、画像処理コンピュータ１２０、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０、画像サーバ・コンピュータ１４０、パーソナル(personal)・コンピュータ、モバイル(mobile)・コンピュータ、及びキオスク(kiosk)・コンピュータなどがある。本発明は、上記の例の画像処理可能なコンピュータ全てに関して行うことができるが、これらに限定はされるわけではない。また、考慮しなければならないことは、所与のコンピュータを、図１に示される一つの機能より多い機能を果たすように構成することもできることである。しかし、本発明の議論の目的のため、特殊化された機能を個別の実体と称することにする。もっとも、コンピュータ・ハードウェアを物理的に実装する際には機能は必ずしも個別なものとはなっていない。
【００３２】
図１に示される画像サーバ・コンピュータ１４０は、通信ネットワーク１１０に他のコンピュータを接続し、画像アーカイブ１５０からデジタル画像を検索する目的で構成された特殊コンピュータ装置のことである。画像アーカイブ１５０によって実行される機能は、情報の処理ではなく、画像情報の転送または交換を容易にする（促進する）ことである。画像アーカイブ１５０は、デジタル画像及びその他の医療情報の大容量の記憶リポジトリとして機能する。図１の中心の矢印は情報の交換を表す。これは一般に双方向、即ち情報の流れはどちらの方向にも向かう。情報は複数のコンピュータ間でコンピュータからコンピュータへと伝送されるため、接続されたコンピュータのネットワークが形成される。
【００３３】
図１に示されていないコンピュータが、通信ネットワーク１１０を経由して象徴的に接続されていてもよい。このように、通信ネットワークに接続されるコンピュータに接続されたコンピュータは、いずれもネットワークに接続されているのであり、ネットワークに接続された他のいずれのコンピュータとも情報を交換することができる。
【００３４】
本発明の説明の目的で、通信ネットワークを含む、相互接続されたコンピュータの集合体をＤＩＣＯＭネットワークと呼ぶ。ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ＰＳ３．３−１９９９、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ発行、１９９９年）フォーマットのデジタル画像は、医用デジタル画像用の現在最も普及したファイル・エンコードであるからである。
【００３５】
画像処理コンピュータ１２０及び診断用ワークステーション・コンピュータ１３０が通信ネットワーク１１０に接続されている。これらのコンピュータは、情報の交換及び表示の機能を備える。特に、本発明に関し、これらのコンピュータは、文字、絵、画像の情報などを表示する機能を備えている。このようなコンピュータは、一般的に、種々のプロトコルを理解し、情報の視覚的な表示を管理するソフトウェアを用いて、ＤＩＣＯＭネットワークに接続されている。
【００３６】
医用イメージングネットワークの個々のユーザは、接続されたパーソナル・コンピュータによってインターネットにアクセスできる。パーソナル・コンピュータは、ラップトップ・コンピュータなどの可搬ユニットでもよい。パーソナル・コンピュータが無線接続により通信ネットワーク１１０に接続されている場合には、そのコンピュータはほとんどどこにでも置くことができる。このような構造を持つ場合、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０は、例えばラップトップ・コンピュータ又は手持ちサイズのコンピュータ装置などのモバイル・コンピュータを表していてもよい。基本的に、モバイル・コンピュータとパーソナル・コンピュータの相違は、ほとんどの場合が大きさと重量である。
【００３７】
さらに図１を参照すると、画像取得装置１６０は、Ｘ線デジタル画像を生成する投影Ｘ線撮影装置（例えばコンピュータＸ線撮影装置及びデジタルＸ線撮影装置など）、三次元ＣＴデジタル画像を生成するコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、及び／又は三次元ＭＲデジタル画像を生成する磁気共鳴イメージング装置（ＭＲ）などの医用デジタル画像モダリティ装置を表す。患者１７０は画像取得装置１６０を使用して撮像（画像化）され、ソース・デジタル画像２０１（図示せず）が生成される。そしてこのソース・デジタル画像２０１は、直接接続、あるいは通信ネットワーク１１０を介して、画像処理コンピュータ１２０へ転送される。
【００３８】
電子ディスプレイ１８０ａ及び入力制御装置１９０ａ（例えばキーボード、マウス、又はポイント装置）は、画像処理コンピュータ１２０に接続され、データ入力及びオペレータ補助のために利用される。
【００３９】
同様に、電子ディスプレイ１８０ｂ及び１８０ｃ及び入力制御装置１９０ｂ（例えばキーボード、マウス、又はポイント装置）は診断用ワークステーション・コンピュータ１３０に接続され、データ入力及びオペレータ補助のために利用される。
【００４０】
ここで図２を参照すると、デジタル画像を転送する通信ネットワークを経由して接続された２つのネットワーク・サーバ・コンピュータを表す概略図が示される。画像処理コンピュータ１２０は画像取得装置１６０からソース・デジタル画像２０１を受信し、エンハンス処理を実行してエンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３を生成する。通常、ソース・デジタル画像２０１は、電子ディスプレイ１８０ａで直接表示される際に、放射線科医師などの訓練を受けたオブザーバに対して関連する全ての診断情報を表示するわけではない。通常、電子ディスプレイ１８０ａ上で視認される前に、ソース・デジタル画像２０１に対して任意の形態のエンハンス処理が実行され、画像の詳細部分の視認性が高められる。
【００４１】
なお、エンハンス・アルゴリズム技術を適用するため、エンハンス・デジタル画像２０２に新しい情報がエンコードされることは実質的にない。寧ろその逆の事象が起こり得る。エンハンス・デジタル画像２０２に含まれる数理的情報の量は、ソース・デジタル画像２０１と同等かあるいはそれよりも少ない。実際、ソース・デジタル画像２０１からエンハンス・デジタル画像２０２への変換においては、放射線科医師、あるいは他の医療関係者が画像の詳細部分を視認できるように画像情報を調整するため、幾つかの数理情報が失われる。
【００４２】
同時に、このエンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３を、ソース・デジタル画像２０１における数理的画像情報の代替的表示と考えることもできる。画像処理コンピュータ１２０は、エンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３の両方を、通信ネットワーク１１０を経由して診断用ワークステーション・コンピュータ１３０へ送信する。診断用ワークステーション・コンピュータ１３０は、エンハンス・デジタル画像２０２を、図２において１８０ｂ及び１８０ｃとして示される複数の電子ディスプレイ装置の内の１つの装置上で直接表示することができる。しかし、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０は、エンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３を処理し、ソース・デジタル画像２０１と実質的に等価又は同一の再構成デジタル画像２０５（図示せず）を形成することもできる。これは実質的にソース・デジタル画像２０１を直接受信することなく実施される。
【００４３】
画像情報を、ソース・デジタル画像２０１としてよりも、エンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３の形態で利用するのが有益であることについては、幾つかの理由がある。エンハンス・デジタル画像２０２は電子ディスプレイ１８０ｂ上で直接表示することができるが、ソース・デジタル画像２０１でこれをすると、視覚的に粗雑な画像が表示されることとなる。
【００４４】
第二に、ソース・デジタル画像２０１を処理してもう１つのエンハンス・デジタル画像２０２を生成することも可能であるが、この処理には時間がかかるため、あるアプリケーション（適用方法）にとっては、エンハンス・デジタル画像２０２を直接利用するのがより好適である。
【００４５】
第三に、放射線科医が、エンハンス・デジタル画像２０１をある程度視認した後、失われつつある又は既に失われた画像情報を視認できるようにするため、元の画像情報（即ち、ソース・デジタル画像２０１）を再処理しなければならない、といった状況が生じ得る。放射線科医は、ソース・デジタル画像２０１が通信ネットワーク１１０を経由して送信されることを要求することもできる。しかし、差分デジタル画像２０３が必要とするメモリはソース・デジタル画像２０１と比べて少ないため、この差分デジタル画像２０３を送信すれば通信ネットワーク１１０から占める回線容量はより少なくなる。従って、画像情報の再処理を要求する場合、この差分デジタル画像２０３を診断用ワークステーション・コンピュータ１３０へ送信しさえすればよい。要求に応じて、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０は、差分デジタル画像２０３をエンハンス・デジタル画像２０２と結合させ、再構成デジタル画像２０５を生成し、そして放射線科医が既に失われた又は失われつつある画像の詳細部分を視認できるよう調整されたエンハンス処理を適用する。
【００４６】
図３は、画像処理コンピュータ内の処理モジュールを表すブロック図を示す。ここで画像処理コンピュータ１２０によって実行される画像処理ステップの詳細を、図３を参照しつつ述べる。画像エンハンス・プロセッサ２２０はソース・デジタル画像２０１を受信する。画像エンハンス・プロセッサ２２０は、ソース・デジタル画像２０１の画素データに対して、一連の画像処理操作（１つ以上の画像処理パラメータ２０６によって制御される）を適用する。これらの操作の結果がエンハンス・デジタル画像２０２である。エンハンス・デジタル画像２０２は、通信ネットワーク１１０（図２に示す）上の他のコンピュータに送信され、あるいは電子ディスプレイ１８０ａ（図２に示す）上で視認され、或いはその両方が行われる。画像エンハンス・プロセッサ２２０は、最適に視認できるようにするための、ソース・デジタル画像２０１の生の画素データを生成する。この画素データは『レンダリングされた状態』にあるデジタル画像あるいは『レンダリングされた画像』であると考えられる。一方でソース・デジタル画像２０１はレンダリングされていない状態にある。
【００４７】
エンハンス・デジタル画像２０２は、ソース画像予測装置２４０によってさらに処理され、推定デジタル画像２０４が生成される。ソース画像予測装置２４０によって実行される処理においては、画像エンハンス・プロセッサ２２０による効果を元に戻すのに必要な画像処理が概算される。即ち、画像エンハンス・プロセッサ２２０は、ソース・デジタル画像２０１の画素データを変換し、エンハンス・デジタル画像２０２を形成する。ソース画像予測装置２４０は、この画素データを、ソース・デジタル画像２０１のおおよその元の画素値に変換し戻す。概して、推定デジタル画像２０４はソース・デジタル画像２０１と比べて差異がある。これは、適用される１つ又は複数の画像処理ステップが不可逆であることに起因する。
【００４８】
画像減算装置２３０は、推定デジタル画像２０４を受信し、ソース・デジタル画像２０１からこの推定デジタル画像２０４を減算し、差分デジタル画像２０３を生成する。
【００４９】
ここで図４を参照すると、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０によって実行される画像処理ステップの詳細を表す、診断用ワークステーション・コンピュータ内の処理モジュールのブロック図が示される。この処理は、ソース画像予測装置２４０が、エンハンス・デジタル画像２０２及び画像処理パラメータ２０６の両方を受信することによって開始される。診断用ワークステーション・コンピュータ１３０のソース画像予測装置２４０と画像処理コンピュータ１２０（図３に示す）とは同一である。同一でない場合、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０内で生成される推定デジタル画像２０４ｂは、一般的には、画像処理コンピュータ１３０（図３に示す）内で生成される対応する推定デジタル画像２０４とは同一ではない。この実施において、画像処理パラメータ２０６は、ソース画像予測装置２４０を制御し、推定デジタル画像２０４ｂを生成するために利用される。例えば、画像処理パラメータ２０６は、適用される空間鮮鋭化処理の度合いに関するパラメータ値及び一連の階調スケール関数候補の内の適用される階調スケール関数を示す他のパラメータ値を含む。
【００５０】
画像加算装置２５０は、推定デジタル画像２０４ｂと差分デジタル画像２０３とを付加的に結合させ、再構成デジタル画像２０５を生成する。
【００５１】
なお、図２に示す画像情報交換の流れは、エンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３が、画像処理コンピュータ１２０から診断用ワークステーション１３０へと直接送信される構図を示す。これらのデジタル画像をそのまま直接送信することも可能であるが、実際にはこれら２つのデジタル画像は、通常、画像処理コンピュータ１２０によって単一の画像ファイル又は画像ストリームに束ねられる。図５は、画像符号化モジュール２７０内で束ね処理操作を実行する処理ステップを示す。
【００５２】
画像圧縮モジュール２７２を、オプションとしてエンハンス・デジタル画像２０２に適用し、エンハンス・デジタル画像２０２ｂを生成するようにしてもよい。同様に、差分デジタル画像２０３が、オプションの画像圧縮モジュール２７４によって処理され、差分デジタル画像２０３ｂが生成されるようにしてもよい。画像ストリーム・エンコーダ２７６は、エンハンス・デジタル画像２０２ｂ、差分デジタル画像２０３ｂ、画像処理パラメータ２０６を結合させ、デジタル画像ファイル２０７を生成する。医療用の周知の画像ファイル・フォーマットはＤＩＣＯＭである。デジタル画像ファイル２０７は、エンハンス・デジタル画像２０２ｂ及び差分デジタル画像２０３ｂの両方を含む。画像は、例えば患者１７０や画像取得装置１６０に関する情報など、画像情報以外の情報を含んでいる場合があるので、差分デジタル画像２０３ｂをデジタル画像ファイル２０７に組み込むことは有り得る。
【００５３】
可逆画像圧縮法を適用して（例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）可逆アルゴリズム）、いずれの情報をも損失することなくエンハンス・デジタル画像２０２ｂを生成することによって、エンハンス・デジタル画像２０２の保存に必要となるメモリ量の縮小化を図ることができる。不可逆法を適用する場合（例えば、ＪＰＥＧ２０００不可逆アルゴリズム）、画素データの圧縮処理において幾つかの数理情報が失われる。差分デジタル画像２０３から圧縮差分デジタル画像２０３ｂを生成するためには、可逆画像圧縮法又は不可逆画像圧縮法のいずれを適用することも可能である。画像圧縮モジュール２７２及び２７４の両方は、好ましくは、選択的かつ個別に適用される。即ち、エンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３に対して異なる画像圧縮アルゴリズムを適用することも可能であるし、あるいは両モジュール内で同じ画像圧縮アルゴリズムを適用することも可能である。状況によって、画像圧縮アルゴリズムを差分デジタル画像２０３に適用し、エンハンス・デジタル画像２０２には適用しないことが望ましい場合もある。対応する画像解凍アルゴリズム技術が利用不可能な診断用ワークステーションは、画像圧縮が適用されていないならば、エンハンス・デジタル画像２０２の画像データを解釈することが可能である。
【００５４】
出願人は、本発明の既存の方法に対する有利点は、多くの画像において、エンハンス画像及びソース画像間の差分はその画像中の大部分では僅少であるため、差分デジタル画像２０３は通常、エンハンス・デジタル画像２０２よりも圧縮しやすいということであると考える。その結果として、差分デジタル画像２０３は通常、周知のＪＰＥＧ圧縮アルゴリズムなどの画像圧縮アルゴリズムを利用し、きわめて容易に圧縮することができる。それ故に、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０へ送信することが必要なデジタル・データ量は、通常、差分デジタル画像２０３を直接送信する場合に必要となるデータ量と比べて少なくなる。この結果、通信ネットワーク１１０を通じての転送時間が短縮され、あるいは取り外し可能なコンピュータ読取可能記憶媒体上での必要メモリも縮小される。
【００５５】
図６は、画像復号化モジュール内で脱束処理操作を実行する処理ステップを表す、画像復号化モジュール２８０内の処理モジュールを示すブロック図を提供する。画像ストリーム復号装置２８２は、デジタル画像ファイル２０７（図５に示す）を受信し、この情報を、エンハンス・デジタル画像２０２ｂ、差分デジタル画像２０３ｂ、画像処理パラメータ２０６に分割する。画像解凍モジュール２８４は、画像圧縮モジュール２７２（図５参照）において適用された画像圧縮アルゴリズムに対応する画像解凍アルゴリズムを適用することによって、エンハンス・デジタル画像２０２ｂをエンハンス・デジタル画像２０２ｃへと変換する。同様に、画像解凍モジュール２８６は、画像圧縮モジュール２７４（図５参照）において適用された画像圧縮アルゴリズムに対応する画像解凍アルゴリズムを適用することによって、差分デジタル画像２０３ｂを差分デジタル画像２０３ｃへと変換する。再度強調すべきこととして、エンハンス・デジタル画像２０２ｂ及び２０２cに含まれる画像データは、画像圧縮アルゴリズムが適用されていない、あるいは可逆画像圧縮アルゴリズムが適用されている場合に限り、同一である。
【００５６】
図４に示されるように、診断用ワークステーション１３０は、入力されたエンハンス・デジタル画像２０２及び差分デジタル画像２０３から再構成デジタル画像２０５を生成する。このようにして、再構成デジタル画像２０５は、画像圧縮モジュール２７２及び２７４（図５参照）において、画像圧縮アルゴリズムが適用されていない場合、あるいは可逆画像圧縮アルゴリズムが適用されている場合に限り、ソース・デジタル画像２０１（図２及び３参照）と同一である。不可逆圧縮アルゴリズムが適用されている場合、再構成デジタル画像２０５は、概して、ソース・デジタル画像２０１と同一ではないが、ソース・デジタル画像２０１と実質的に同等である。
【００５７】
本発明の文脈における『実質的に同等』という用語は、『診断上の意味合いにおいて同等』と解釈されなければならない。不可逆画像圧縮アルゴリズム技術（例えばＪＰＥＧ２０００）は、圧縮及び解凍操作の結果による診断情報の損失が少なくなるような、あるいは全く損失がなくなるような形で制御することができる。このような形（即ち、準不可逆圧縮）で設定された本発明により、上述の不可逆圧縮技術によって処理されたデジタル画像を視認することにより得られた診断情報が、画像圧縮処理がなされなかった場合と実質的に同じとなる。
【００５８】
再構成デジタル画像２０５の生成により、診断用ワークステーション・コンピュータ１３０のオペレータは、通常はソース・デジタル画像２０１に適用される操作を実行することができる。例えば図７は、再構成デジタル画像２０５が画像エンハンス・プロセッサ２２０ｂによって再処理され、電子ディスプレイ１８０ｂ上で表示されるエンハンス・デジタル画像２０２ｄを生成する構図を示す。画像エンハンス・プロセッサ２２０ｂは、前に図３で示した画像エンハンス・プロセッサ２２０とは別のものである場合も、あるいは同じものである場合もある。その結果として、エンハンス・デジタル画像２０２ｄは、概して、再構成デジタル画像２０５の生成に使用されたエンハンス・デジタル画像２０２（図４）とはその外観に相違がある。もう１つの方法として、再構成デジタル画像２０５を、エンハンスされていないソース・デジタル画像２０１の形式の画素データを必要とする、ＣＡＤモジュール２９０（コンピュータ援用検出）によって利用する。コンピュータ援用検出アルゴリズムの一例が、米国特許第５，７９９，１００号（Ｃｌａｒｋｅ）明細書に開示されている。
【００５９】
図８は、図３を参照して先に述べた画像エンハンス・プロセッサ２２０を、より具体的に示す。本発明を画像エンハンス・プロセッサのこれ以外の実施形態で実行することも可能ではあるが、図８においては、縦列の画像処理モジュール群を構成する３つの構成モジュールが示される。各画像処理モジュールは、入力されたデジタル画像を受信し、次の画像処理モジュールによって受信される出力デジタル画像を生成する。図８に示される画像エンハンス・プロセッサ２２０は、ソース・デジタル画像２０１を受信し、一連の画像処理モジュール２２２、２２４、２２６を適用し、エンハンス・デジタル画像２０２を生成する。
【００６０】
空間鮮鋭化（ｓｐａｔｉａｌ  ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）モジュール２２２は、入力デジタル画像を、空間フィルタの適用を通じて、複数の周波のサブバンド画像に分解する。次にこれらのサブバンド画像は、エンハンス・デジタル画像２０２の鮮鋭度を変化させるために、増幅又は減幅される。本発明は、ＶａｎＭｅｔｔｅｒによる米国特許第６，０６９，９７９号明細書、『Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｅｓ』や、同じくＶａｎＭｅｔｔｅｒによる米国特許第６，３５１，５７１号明細書、『Ｕｎｉｆｏｒｍ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｍａｇｅ  ｒｅｇｉｏｎｓ』に開示されているような、種々の空間鮮鋭化法によって実施することができる。本発明は、Ｏｌｉｙｉｄｅによる米国特許第５，９７８，５１８号明細書に開示されているような、画素データの空間的特徴に変更を加えるマルチ解像度法によっても実施することができる。
【００６１】
図８の露出補正モジュール２２４を利用し、エンハンス・デジタル画像２０２を明るく又は暗く変化させることができる。ドメイン画素データにおいて、この操作は、ある定数を各画素値に追加することによって実施され、ここでこの定数は所望の明度変化の程度を表す。１つの好ましい実施の形態において、露出補正モジュール２２４は手動インターフェースとして実装され、これによってシステムのユーザは、エンハンス・デジタル画像２０２を所望の明度に調整する。また露出補正モジュール２２４内に、自動の明度アルゴリズムを組む込むことも可能である。しかし１つの好ましい実施の形態においては、適応階調スケール・モジュール２２６内に自動の明度操作を組み込む。
【００６２】
適応階調スケール・モジュール２２６（図８に示す）を利用し、階調スケール関数、即ち参照テーブル（ＬＵＴ：ｌｏｏｋ−ｕｐ−ｔａｂｌｅ）に記録される一価関数を適用することにより、入力されたデジタル画像を変換する。生成された出力デジタル画像は、画素データが電子ディスプレイ上で視認される際、入力デジタル画像とは異なる明度特性関係を有している。即ち、デジタル画像内の明領域及び暗領域の明度関係すなわちコントラストが、階調スケール関数が適用された後は異なっている。
【００６３】
Ｌｅｅによる米国特許第５，５４１，０２８号は、対象のＸ線デジタル画像の等しい対数露出差が、電子ディスプレイ上で視認される際に、変換されたデジタル画像内に実質的に等しい明度差を形成するような、医用イメージングアプリケーションのための階調スケール関数を形成する方法に関する。本発明は、Ｋｏｈｍによる米国特許第６，３２３，８６９号明細書及びＯｌｉｙｉｄｅによる米国特許第５，９７８，５１８号明細書に開示されているような階調スケール関数を形成する種々の方法によって実施することができる。
【００６４】
本発明の好ましい一実施の形態においては、画像エンハンス・プロセッサ２２０（図３に示す）内で、参照によって本明細書に組み込まれる、２００３年７月２４日出願の、Ｃｏｕｗｅｎｈｏｖｅｎによる米国特許出願公開第２００５／００１８８９４号明細書に開示されているような画像処理法を利用する。Ｃｏｕｗｅｎｈｏｖｅｎによって開示される画像処理法は、信号依存空間周波数操作及び階調スケール関数を適用してエンハンス・デジタル画像２０２を生成する多重空間周波数画像処理アルゴリズムを含む。
【００６５】
より具体的には、項Ｉ（ｉ，ｊ）によって表されるソース・デジタル画像２０１は、３つのローパス（低域通過）空間フィルタＫ0、Ｋ1、Ｋ2の適用によって生成される４つの空間周波数バンドに分割される。不鮮明デジタル画像Ｉ0（ｉ，ｊ）、Ｉ1（ｉ，ｊ）、Ｉ2（ｉ，ｊ）は、入力デジタル画像Ｉ（ｉ，ｊ）を各ローパス空間フィルタで畳み込むことによって生成される。空間周波数バンドの分割においては、元のデジタル画像及び不鮮明デジタル画像Ｉ（ｉ，ｊ）、Ｉ0（ｉ，ｊ）、Ｉ1（ｉ，ｊ）、Ｉ2（ｉ，ｊ）を操作することによって、４つの空間周波数バンドのデジタル画像Ｂ0（ｉ，ｊ）、Ｂ1（ｉ，ｊ）、Ｂ2（ｉ，ｊ）及びＢ3（ｉ，ｊ）を生成する。この処理によって、以下の方程式（１）によって示されるように、フィルタリングされたデジタル画像間の差分が形成される。
【数１】
2009520301.tif 000003
【００６６】
続いて、以下の方程式（２）及び（３）によって表されるように、４つの空間周波数デジタル画像の加重和をとることによって、空間的に修正された（ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ）デジタル画像が生成される。
【数２】
2009520301.tif 000004
【数３】
2009520301.tif 000005
ここで項ｇ1（Ｂ0（ｉ，ｊ））、ｇ2（Ｂ0（ｉ，ｊ））、ｇ3（Ｂ0（ｉ，ｊ））は、画素値Ｂ0（ｉ，ｊ）によって示される入力値の関数である、ｇ1（）、ｇ2（）、ｇ3（）を求めることによって得られるスカラ乗数を表す。次に、以下の方程式（４）によって示されるように、空間的に修正されたデジタル画像Ｉ’（ｉ，ｊ）が、階調スケール関数ＴＳ（）を適用することによって変換され、エンハンス・デジタル画像２０２Ｉ’’（ｉ，ｊ）が生成される。
【数４】
2009520301.tif 000006
【００６７】
関数ｇ1（）、ｇ2（）、ｇ3（）、ＴＳ（）は、参照テーブル（ＬＵＴ）によって実施される点画像処理（ｐｏｉｎｔ  ｉｍａｇｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）操作であり、図３及び４において画像処理パラメータ２０６として示される。
【００６８】
本発明の一態様が、図３及び４において示すように、ソース画像予測装置２４０の機能において具体化される。画像エンハンス・プロセッサ２２０（図３に示す）によって生成されたエンハンス・デジタル画像２０２は、ソース・デジタル画像２０１に関して空間フィルタ処理されている。即ち、ソース・デジタル画像２０１内の密なあるいは粗い空間的細部が修正され、エンハンス・デジタル画像２０２が生成される。その結果として、ソース・デジタル画像２０１からエンハンス・デジタル画像２０２を減じることによって生成された差分画像は、大幅に変調される。即ち、このような差分画像は、内部に含まれる空間的細部を正確に記録するために多量のメモリを必要とする。ソース画像予測装置２４０は、逆空間フィルタを利用し、エンハンス・デジタル画像２０２からソース・デジタル画像２０１の空間的細部を概算する。エンハンス・デジタル画像２０２の逆フィルタ処理のバージョンから生成される差分画像は、元のソース・デジタル画像２０１に数値上より近い値になる。つまり、図３に示す差分デジタル画像２０３は、内部に含まれる空間的細部を正確に記録するために必要とするメモリの量が少ない。
【００６９】
逆空間フィルタ処理の方法は、上述の式（１）〜（４）によって示した好ましい空間フィルタ処理法に合わせて調整、あるいは適合されている。なお、概括的な意味で、空間フィルタ処理は、ある画素の値を隣接する複数の画素の値に基づいて変化させる操作によって定義することができる。本技術分野の当業者であれば、本発明が、画像エンハンスを実行できる他の特定の空間フィルタ処理法によって実施できること、及び差分デジタル画像２０３を表示するのに必要となるメモリを最小限化する改善方法が、例えば特定の空間フィルタ処理法と適合した逆空間フィルタ処理法であること、を理解するであろう。またさらに本技術分野の当業者であれば、正確な逆空間フィルタ処理法は存在しないが、特定の空間フィルタ処理法のために、近似的な逆空間フィルタ処理法を設定することが可能であることを理解するであろう。
【００７０】
上に述べたように、差分デジタル画像２０３を表示するために必要となるメモリ量は、元のソース・デジタル画像２０１に数値上より近い推定デジタル画像２０４を生成することによって最小限化される。この操作は、図３及び４に示される、そしてここで図９を参照してより詳細に述べられるソース画像予測装置２４０によって実行される。
【００７１】
ソース画像予測装置２４０の画像処理ステップは、画像エンハンス・プロセッサ２２０において適用された画像処理ステップを順次反転させるように構成された画像処理モジュール群の縦列である。しかし、ソース画像予測装置２４０内で適用される画像処理モジュールは、画像エンハンス・プロセッサ２２０内で適用される画像処理モジュールの順序に対して逆の順序で適用される。従って、図８に示す画像エンハンス・プロセッサ２２０の包括的な例に対して、対応するソース画像予測装置２４０は、逆階調スケール・モジュール２４６を適用し、この後に逆露出モジュール２４４が続き、更にこの後に逆空間モジュール２４２が続く。この画像処理モジュールの縦列の結果として、推定デジタル画像２０４が生成される。
【００７２】
Ｃｏｕｗｅｎｈｏｖｅｎによる上述の画像エンハンスの実施の形態を反転させるために利用されるこの画像処理ステップは、逆階調スケール・モジュール２４６によって開始される。最初に、適用された階調スケール関数ＴＳ（）の効果が、以下の方程式（５）によって示されるように、ＴＳ-1（）で表される逆階調スケール関数を適用することによって除去される。
【数５】
2009520301.tif 000007
【００７３】
項Ｊ’（ｉ，ｊ）は、上述の空間的に修正されたデジタル画像  Ｉ’（ｉ，ｊ）の推定値を表す。階調スケール関数ＴＳ（）が単調である場合、逆階調スケール関数ＴＳ-1（）もまた単調であり、Ｊ’（ｉ，ｊ）はＩ’（ｉ，ｊ）と等しい。しかしＴＳ（）が単調でない場合、関数ＴＳ-1（）は概ね逆の値を導出し、生成されるデジタル画像Ｊ’（ｉ，ｊ）はＩ’（ｉ，ｊ）と等しくない。
【００７４】
逆諧調スケール関数を算出するためには種々の方法を利用することができる。逆関数を算出する方法の１つは、反復して関数値を求める方法である。例えば、入力値ｙの関数ＴＳ-1（ｙ）を定義するために、関数ＴＳ（）が計算され、値ｙ（又は値ｙに最も近い値）を導出する全ての関数値ＴＳ（ｘ）が求められる。複数のｘの値が求められ、それらの平均のｘ値が算出されれば、これがＴＳ-1（ｙ）の値を成す。この処理は、関連するｙの他の全ての領域値に対して反復して行われる。
【００７５】
Ｊ’（ｉ，ｊ）及びＩ’（ｉ，ｊ）間の差分が０の場合もあるが、通常この差分は、以下の方程式（６）によって示すように、ΔＴＳ（ｉ，ｊ）として表される。
【数６】
2009520301.tif 000008
【００７６】
差分、ΔＴＳ（ｉ，ｊ）は、差分デジタル画像２０３の一部として保存され、以下の式
（７）によって示されるようにＩ’（ｉ，ｊ）を計算し直すことによって、Ｊ’（ｉ，ｊ）からＩ’（ｉ，ｊ）を再現するために利用される。
【数７】
2009520301.tif 000009
【００７７】
ソース画像予測装置２４０によって実行される逆方向処理における次のステップは、逆空間モジュール２４２の適用である。
【００７８】
逆空間周波数処理についての以下の説明において、項Ｍ’（ｉ，ｊ）は、項ΔＴＳ（ｉ
，ｊ）が利用されなかった場合はＪ’（ｉ，ｊ）、項ΔＴＳ（ｉ，ｊ）が利用された場合
はＩ’（ｉ，ｊ）を表すために象徴的に利用される。デジタル画像Ｍ’（ｉ，ｊ）は４つの空間周波数デジタル画像に分解される。各空間周波数デジタル画像においては、式（２）において示したように、修正された周波数デジタル画像の項の内の１つを概算する。
【００７９】
元々Ｉ(ｉ，ｊ)に適用された画像処理ステップと同じ方法で、３つのローパス・フィルタＫ0、Ｋ1、Ｋ2がＭ’（ｉ，ｊ）に適用される。不鮮明画像Ｍ’0(ｉ，ｊ)、Ｍ’1(ｉ，ｊ) 、Ｍ’2(ｉ，ｊ)は、入力画像Ｍ’(ｉ，ｊ)を各ローパス・フィルタＫ0、Ｋ1、Ｋ2に畳み込むことによって導出される。空間周波数分解は、以下の式（８）によって示すように、画像Ｍ’(ｉ，ｊ)、Ｍ’0(ｉ，ｊ)、Ｍ’1(ｉ，ｊ) 、Ｍ’2(ｉ，ｊ)から４つの近似空間周波数デジタル画像Ａ0(ｉ，ｊ)、Ａ1(ｉ，ｊ)、Ａ2(ｉ，ｊ) 、Ａ3(ｉ，ｊ)を生成することによって完成する。
【数８】
2009520301.tif 000010
【００８０】
デジタル画像Ａ0（ｉ，ｊ）はＢ0（ｉ，ｊ）の近似値であり、以下の式（９）によって示すように、Ａ1(ｉ，ｊ)、Ａ2(ｉ，ｊ) 、Ａ3(ｉ，ｊ)、及び関数ｇ1（）、ｇ2（）、ｇ3（）の知識と共に利用され、Ｉ(ｉ，ｊ)を概算する。
【数９】
2009520301.tif 000011
ここでＪ（ｉ，ｊ）は図３に示す推定デジタル画像２０４を表す。項ｇ1、ｇ2、ｇ3は、図３の画像処理パラメータ２０６の一部を表す。画像減算装置２３０の操作として示される、Ｊ（ｉ，ｊ）とソース・デジタル画像２０１Ｉ（ｉ，ｊ）との差分は、以下の方程式（１０）によって、差分デジタル画像２０３Δ（ｉ，ｊ）として表される。
【数１０】
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【００８１】
上述のように、エンハンス・デジタル画像２０２Ｉ’’（ｉ，ｊ）及び差分デジタル画像２０３Δ（ｉ，ｊ）の組み合わせは、図４に示すように、再構成デジタル画像２０５の
生成のために利用される。ソース画像予測装置２４０は、Ｊ（ｉ，ｊ）としても表される推定デジタル画像２０４ｂを生成する。画像追加装置２５０（図４）は、図４に示すように、式（１１）の適用を通じて、Ｊ（ｉ，ｊ）及びΔ（ｉ，ｊ）から再構成デジタル画像
２０５Ｈ（ｉ，ｊ）を生成する。
【数１１】
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【００８２】
従って、エンハンス・デジタル画像２０２Ｉ’’（ｉ，ｊ）を、ローパス・フィルタＫ0、Ｋ1、Ｋ2、階調スケール関数ＴＳ（）、スケーリング関数ｇ1（）、ｇ2（）、ｇ3（）、差分デジタル画像２０３Δ（ｉ，ｊ）の知識と共に利用することにより、ソース
・デジタル画像２０１Ｉ（ｉ，ｊ）を十分に再現することができる。即ち、Δ（ｉ，ｊ）
がＪ’（ｉ，ｊ）を表すＭ’（ｉ，ｊ）によって生成される場合である。またその代わりに、Δ（ｉ，ｊ）がＩ’（ｉ，ｊ）を表すＭ’（ｉ，ｊ）によって生成される場合、（６
）によって示すように、ΔＴＳ（ｉ，ｊ）の追加知識によって、Ｉ’’（ｉ，ｊ）を正確
に再現することができる。
【００８３】
この逆処理の適用は、データ及び画像圧縮技術を適用することによって促進することができる。圧縮処理によって、コンピュータのメモリ、データ記録媒体の量を縮小することができ、通信チャネルを通じての画像データの転送時間を短縮することができる。本技術分野の当業者であれば、差分画像を生成又は保存する処理の各段階におけるデータに対し、可逆又は不可逆圧縮アルゴリズムを適用するための多くのオプションが存在することを認識するであろう。さらに不可逆圧縮を含む圧縮処理の適用で、元の画像Ｉ（ｉ，ｊ）を正確に、損失するところなく再現することも可能である。例えば、ΔＴＳ（ｉ，ｊ）及び
Δ（ｉ，ｊ）の両方が利用される場合、不可逆圧縮を、画像ΔＴＳ（ｉ，ｊ）に適用する
ことができる。Δ（ｉ，ｊ）の生成における続く計算で圧縮された後伸長されるΔＴＳ（
ｉ，ｊ）を利用する場合、画像逆変換処理は、さらに、入力画像Ｉ（ｉ，ｊ）を正確に再生することができる。その逆画像処理のその他の適用において、不可逆圧縮処理によって、近似入力画像Ｉ（ｉ，ｊ）を生成することもできる。例えば、Δ（ｉ，ｊ）の損失の多
い圧縮でも、あるいはΔ（ｉ，ｊ）を完全に損失してさえも、入力画像Ｉ（ｉ，ｊ）の近
似値の再現は可能であり得る。
【００８４】
図２に示すように、本発明は、画像処理コンピュータ１２０及び診断用ワークステーション・コンピュータ１３０内のコンピュータ・ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにおいて実施することができる。また図１に示すように、本発明を、画像取得装置１６０内で実施することも可能である。これらは本発明の好ましい実施の形態であるが、この技術は、イメージング機能を有するいずれのコンピュータ上においても実施することができる。
【００８５】
図面に示され、また本明細書において述べてきた画像処理操作を、コンピュータ読取可能記憶媒体に記憶されるコンピュータ・プログラムとして実装し、保存することもできる。コンピュータ読取可能記憶媒体は、例えば、磁気ディスク（フレキシブル・ディスクなど）又は磁気テープなどの磁気記録媒体、光ディスク、光学テープ、あるいは機械読取可能バー・コードなどの光記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）又はリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）などの固体電子記憶装置を含む。本発明の実施の形態における関連するコンピュータ・プログラムを、コンピュータ・プログラムを記憶するために利用されるいずれの他の物理的装置又は媒体上に記憶することも可能である。また本発明のソフトウェアの実施形態を電子回路上に埋め込むことも可能である。
【００８６】
またなお、ソフトウェア及び／又はハードウェアの組み合わせにおいて実施される本発明は、これと同じ物理的位置内に物理的に接続及び／又は配置されている装置に限定されることはない。例えば図３において示す１つ又は複数の装置は、遠く離れて配置されているのであってもよいし、また無線接続を経由して接続されているのであってもよい。
【００８７】
本発明を、目下好ましいと思われる実施の形態を具体的に参照しつつ詳細にのべてきたが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で、その他の変更及び修正を加えることが可能であることが理解されるであろう。従って本明細書において開示された実施の形態は、全ての点において例示的なものであり、限定的なものではないと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施に適した、接続されたコンピュータの医用イメージング通信ネットワークを示す概略図である。
【図２】デジタル画像を伝送する通信ネットワークによって接続された２つのネットワーク・サーバ・コンピュータを示す概略図である。
【図３】画像処理コンピュータ内の処理モジュールを示すブロック図である。
【図４】診断用ワークステーション・コンピュータ内の処理モジュールを示すブロック図である。
【図５】画像符号化モジュール内の処理モジュールを示すブロック図である。
【図６】画像復号化モジュール内の処理モジュールを示すブロック図である。
【図７】診断用ワークステーション・コンピュータ内の処理モジュールを示すもう１つのブロック図である。
【図８】画像エンハンス・プロセッサの詳細を示すブロック図である。
【図９】逆画像エンハンス・プロセッサの詳細を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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