(57)【要約】本発明は、カラー変換された画像面（Ｙ、Ｃb及びＣr）のウェーブレット圧縮方法を開示する。本方法においては、オリジナルカラー画像の比較的高い重要度を有する領域においては比較的低い程度の圧縮（例えば、０）が遂行され、重要度が低いと指示された領域においては比較的高い程度の圧縮が遂行される。本方法は、２つの基準、即ち、第１に重要度が比較的低い画像領域に対応すること、第２にあるウェーブレット係数しきい値より低いこと、を満足するウェーブレット係数を破棄することによって縮小されたウェーブレット画像の階層的エンコーディングを遂行する。ウェーブレット係数しきい値は、画像のあるパーセンテージを除去するために累積ヒストグラムの計算から決定され、ユーザによって入力パラメータとして指定することができる。
2005523660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像のデータを圧縮する方法であって、
ａ）ウェーブレット変換を行わせる複数のスケールの数を確立するステップと、
ｂ）オリジナルカラー画像内の重要度が比較的高い領域を、重要度が比較的低い領域から弁別するステップと、
ｃ）上記カラー画像を、第１の成分内に比較的より多くの画像情報を有し且つ複数の他の成分内に比較的少ない画像情報を有するような異なるカラーシステム内の第２の画像に変換するステップと、
ｄ）上記他の成分をサブサンプリングし、それらのそれぞれの画素の数を減少させるステップと、
ｅ）上記第１の成分及び上記サブサンプルされた成分を上記数のスケールを用いてウェーブレット係数に変換するステップと、
ｆ）上記重要度が弁別された領域を、上記ウェーブレット変換の位置及びスケールの数に対応させるように変換するステップと、
ｇ）ウェーブレット係数しきい値を確立し、上記重要度が比較的低い画像領域に対応し且つ上記しきい値より低いウェーブレット係数を破棄することによって縮小されたウェーブレット画像を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
カラー画像を復元するステップを含み、このステップは、上記縮小されたウェーブレット画像を階層的にエンコードすることによってエンコードされた画像を形成するステップと、上記エンコードされた画像を別の位置へ伝送するステップと、エンコーディング、ウェーブレット変換、サブサンプリング、及びカラー画像変換の諸ステップのそれぞれの逆を遂行するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記エンコードされた画像を形成するステップは、より重要な画像特色が早めにエンコードされ且つ画像の行及び列の数、スケールの数、及びフィルタの型に関する情報を含むようなプログレッシブビットストリームを形成するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記オリジナルカラー画像内の重要度が比較的高い領域を、重要度が比較的低い領域から弁別するステップは、上記領域に異なる２進数を結合させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ａ）上記重要度が比較的高い領域を重要度が比較的低い領域から弁別するステップは、比較的低い重要度に複数の異なるレベルを指定するステップを含み、
ｂ）上記ウェーブレット係数しき値を確立して上記縮小されたウェーブレット画像を形成するステップは、重要度レベルが低下するにつれて上記ウェーブレット係数を漸増的に破棄するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記カラー画像を第２の画像に変換するステップは、輝度、青クロミナンス、及び赤クロミナンスへ変換するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記サブサンプリングステップは、画素数を先行画素数の1/4まで減少させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記ウェーブレット変換は、Daubechies-4フィルタを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上記スケールの数は３乃至６の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上記ウェーブレット係数しきい値を確立するステップは、それぞれのウェーブレット係数値を超えない画素の数の累積ヒストグラムを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
カラー画像のデータ圧縮に使用されるコンピュータプログラムであって、
ａ）ウェーブレット変換を行わせる複数のスケールの数を受信するステップと、
ｂ）比較的高い重要度及び比較的低い重要度を有するオリジナルカラー画像内の領域の指示を受信するステップと、
ｃ）上記カラー画像を、第１の成分内に比較的より多くの画像情報を有し且つ複数の他の成分内に比較的少ない画像情報を有するような異なるカラーシステム内の第２の画像に変換するステップと、
ｄ）上記他の成分をサブサンプリングし、それらのそれぞれの画素の数を減少させるステップと、
ｅ）上記第１の成分及び上記サブサンプルされた成分を上記数のスケールを用いてウェーブレット係数に変換するステップと、
ｆ）上記重要度が弁別されている領域を、上記ウェーブレット変換の位置及びスケールの数に対応させるように変換するステップと、
ｇ）ウェーブレット係数しきい値を確立し、重要度が比較的低い画像領域に対応し且つ上記しきい値より低いウェーブレット係数を破棄することによって縮小されたウェーブレット画像を形成するステップと、
を遂行させる命令を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
上記縮小されたウェーブレット画像を階層的にエンコードすることによってエンコードされた画像を形成し、上記エンコードされた画像を別の位置へ伝送し、エンコーディング、ウェーブレット変換、サブサンプリング、及びカラー画像変換の諸ステップのそれぞれの逆を遂行することによってカラー画像を復元させるための命令を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
より重要な画像特色がより早くにエンコードされ且つ画像の行及び列の数、スケールの数、及びフィルタの型に関する情報を含むプログレッシブビットストリームを形成することによってエンコードされた画像を形成させる命令を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
オリジナルカラー画像内の領域の重要度が比較的高い領域と、重要度が比較的低い領域とに異なる２進数を結合させることによって上記領域を弁別させる命令を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
上記カラー画像を、輝度、青クロミナンス、及び赤クロミナンスへの変換を遂行することによって第２の画像に変換させる命令を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１６】
ａ）上記比較的低い重要度に複数の異なるレベルを指定することによって重要度が比較的高い領域を重要度が比較的低い領域から弁別し、
ｂ）ウェーブレット係数しきい値を確立し、重要度レベルが低下するにつれてウェーブレット係数を漸増的に破棄することによって縮小されたウェーブレット画像を形成させる、
命令を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１７】
画素数を先行画素数の1/4まで減少させることによってサブサンプルするように配列されていることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１８】
Daubechies-4フィルタを使用して上記ウェーブレット変換するように配列されていることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１９】
上記スケールの数は３乃至６であることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
それぞれのウェーブレット係数値を超えない画素の数の累積ヒストグラムを形成することによって上記ウェーブレット係数しきい値を確立するように配列されていることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
カラー画像のデータ圧縮に使用されるコンピュータ装置であって、請求項１１乃至２０の何れか１つに記載のコンピュータプログラムを走らせるように配列されていることを特徴とするコンピュータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像のデータを圧縮する方法、コンピュータプログラム、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像は極めて大量のデータを含むことがあり得るから、それを普通のディジタル通信リンクを通して伝送することは帯域幅の限界のために困難である。医療処置に使用される組織病理用スライドに伴って発生する１つの特定の問題は、診断の目的から組織にカラーを導入するためにこれらのスライドが化学的に処理されることである。このようなスライド上の組織試料は１ｃｍ2であることができ、カメラ画像は×40の倍率で取得されることができ、５メガバイトの画像は0.339×0.25ｍｍを占めることができ、そして全組織試料をディジタル化するためには（10×10×5）／（0.339×0.25）メガバイト、即ち5899メガバイトを必要とする。これを56キロビット／秒（7キロバイト／秒）の電話回線を通して伝送するためには約239時間、即ちほぼ10日を要することになるが、これが単一の組織試料だけのためであることに注目されたい。もし多数の試料を必要とするならば、この問題は急速に悪化する。
【０００３】
より高い解像力のカメラが益々使用されるに至って、画像のサイズを増加させ、大きい画像を伝送したいとの要求が増加してきている。また、画像の品質を可能な限り保存することも要求される。通信帯域幅がかなり制限されている場合には、伝送する前に画像を圧縮し、その後の受信時に圧縮解除しなければならない。
【０００４】
公知の圧縮形状は、２つのカテゴリ、即ち多損失及び無損失に大別することができる。多損失圧縮技術は極めて高い圧縮比（例えば、50：1、100：1、またはそれ以上）を達成することはできるが、画像情報の減少及び画像劣化という犠牲を強いられる。無損失圧縮は画像情報を保存し、劣化を回避するが、低圧縮比（例えば、3：1）においてでしか達成することができない。
【０００５】
単色画像の圧縮方法に関する文献を以下に列挙する。
2001年４月16−20日、オルランドにおけるSPIE Aerosense 2001でのDucksbury P.G.の論文 “Feature detection and fusion for intelligent compuression”。
2001年２月14日、BirminghamにおけるDERA/IEE workshop on intelligent sensor processingでのDucksbury P.G.の論文“Feature detection and fusion for intelligent compuression”。
2000年11月18−21日、アリゾナ州ツーソンにおけるNational Corrections Telemedicine Conf.でのVarga M.J.、Ducksbury P.G.、Leong F.J.、McGee J.M.の論文“Application of intelligent compression to telepathology”。
2000年４月24−28日、オルランドにおけるSPIE Aerosense 2000でのDucksbury P.G.の論文 “Target detection and intelligent image compuression”。
【０００６】
しかしながら、上記引例は何れもカラー画像の圧縮には言及していない。
【０００７】
カラー画像の圧縮については、公開米国特許出願2001/0024529 A1に開示されている。この特許出願においては、ウェーブレット変換を使用して画像を変換し、ウェーブレット係数をしき値選別（スレショルディング）し、副しきい値ウェーブレット係数を破棄し、そして残余を量子化する。これは実行可能な技術ではあるが、全ての画像データが同一の手法で圧縮されるので、かなり高い圧縮比において、不要画像データと同一の基準で圧縮されてしまうために、要保持画像データが損なわれるという事実によって制限される。
【０００８】
上記公開米国特許出願2001/0024529 A1は更に、カラー空間変換と、それに続くウェーブレット変換、量子化、及びエントロピー減少によるカラー画像の圧縮を開示している。この場合も、上述したように全ての画像データが同一の手法で圧縮されるので、不要画像データと同一の技法での圧縮が要保持画像データを損なわせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、カラー画像のデータ圧縮方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による方法は、
ａ）ウェーブレット変換を行わせる複数のスケールの数を確立するステップと、
ｂ）オリジナルカラー画像内の重要度が比較的高い領域を、重要度が比較的低い領域から弁別するステップと、
ｃ）上記カラー画像を、第１の成分内に比較的より多くの画像情報を有し且つ複数の他の成分内に比較的少ない画像情報を有するような異なるカラーシステム内の第２の画像に変換するステップと、
ｄ）上記他の成分をサブサンプリングし、それらのそれぞれの画素の数を減少させるステップと、
ｅ）上記第１の成分及び上記サブサンプルされた成分を上記数のスケールを用いてウェーブレット係数に変換するステップと、
ｆ）上記重要度が弁別された領域を、上記ウェーブレット変換の位置及びスケールの数に対応させるように変換するステップと、
ｇ）ウェーブレット係数しきい値を確立し、上記重要度が比較的低い画像領域に対応し且つ上記しきい値より低いウェーブレット係数を破棄することによって縮小されたウェーブレット画像を形成するステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、縮小されたウェーブレット画像が、エンコーディング、ディジタル通信リンクを通しての伝送、及びカラー画像の復元に適するという長所を提供する。更に、本発明は、オリジナルカラー画像内の重要度が比較的高いことが指示されている領域においては圧縮の程度を比較的低く（例えば、０）し、重要度が比較的低いことが指示されている領域においては圧縮の程度を比較的高くするように実施される。本発明によれば、重要画像領域において十分な情報を保存する一方で、総合画像において無損失圧縮に比して高い圧縮度を得ることができる。
【００１２】
本発明は、縮小されたウェーブレット画像を階層的にエンコードしてエンコードされた画像を形成させ、エンコードされた画像を別の位置へ伝送し、エンコーディング、ウェーブレット変換、サブサンプリング、及びカラー画像変換の諸ステップのそれぞれの逆を遂行することによって、カラー画像を復元するステップを含むことができる。このステップは、より重要な画像特色が早めにエンコードされ且つ画像の行及び列の数、スケールの数、及びフィルタの型に関する情報を含むプログレッシブビットストリームを形成することからなることができる。
【００１３】
重要度が比較的高い領域を重要度が比較的低い領域から弁別するステップは、比較的低い重要度に複数の異なるレベルを指定することからなることができ、ウェーブレット係数しき値を確立して縮小されたウェーブレット画像を形成するステップは、重要度レベルが低下するにつれてウェーブレット係数を漸増的に破棄することを含む。
【００１４】
オリジナルカラー画像内の領域の相対的な重要度は、それらに異なる２進数字を結合させることによって弁別することができる。カラー画像は、輝度、青クロミナンス、及び赤クロミナンスへ変換することによって、第２の画像に変換することができる。サブサンプリングは、画素数を先行画素数の1/4まで減少させることができ、ウェーブレット変換は、Daubechies-4フィルタを使用することができる。スケールの数は３であることができ、ウェーブレット係数しきい値は、関連するウェーブレット係数値を超えない画素の数の累積ヒストグラムを形成することによって確立することができる。
【００１５】
別の面において、本発明は、カラー画像のデータ圧縮に使用されるコンピュータプログラムを提供する。本コンピュータプログラムは、
ａ）ウェーブレット変換を行わせる複数のスケールの数を受信するステップと、
ｂ）比較的高い重要度及び比較的低い重要度を有するオリジナルカラー画像内の領域の指示を受信するステップと、
ｃ）上記カラー画像を、第１の成分内に比較的より多くの画像情報を有し且つ複数の他の成分内に比較的少ない画像情報を有するような異なるカラーシステム内の第２の画像に変換するステップと、
ｄ）上記他の成分をサブサンプリングし、それらのそれぞれの画素の数を減少させるステップと、
ｅ）上記第１の成分及び上記サブサンプルされた成分を上記数のスケールを用いてウェーブレット係数に変換するステップと、
ｆ）上記重要度が弁別されている領域を、上記ウェーブレット変換の位置及びスケールの数に対応させるように変換するステップと、
ｇ）ウェーブレット係数しきい値を確立し、重要度が比較的低い画像領域に対応し且つ上記しきい値より低いウェーブレット係数を破棄することによって縮小されたウェーブレット画像を形成するステップと、
を遂行させる命令を有していることを特徴とする。
【００１６】
上記コンピュータプログラムは、縮小されたウェーブレット画像を階層的にエンコードしてエンコードされた画像を形成させ、エンコードされた画像を別の位置へ伝送し、エンコーディング、ウェーブレット変換、サブサンプリング、及びカラー画像変換の諸ステップのそれぞれの逆を遂行することによって、カラー画像を復元させるための命令を有することができる。またコンピュータプログラムは、より重要な画像特色が早めにエンコードされ且つ画像の行及び列の数、スケールの数、及びフィルタの型に関する情報を含むプログレッシブビットストリームを形成させる命令を有することができる。オリジナルカラー画像内の領域の相対的な重要度は、それらに異なる２進数字を結合することによって弁別することができる。
【００１７】
上記コンピュータプログラムは、比較的低い重要度に複数の異なるレベルを指定することによって、重要度が比較的高い領域を重要度が比較的低い領域から弁別し、ウェーブレット係数しきい値を確立して重要度レベルが低下するにつれてウェーブレット係数を漸増的に破棄することによって、縮小されたウェーブレット画像を形成させる命令を有することができる。
【００１８】
上記コンピュータプログラムは、輝度、青クロミナンス、及び赤クロミナンスへの変換を遂行することによってカラー画像を第２の画像に変換させる命令を有することができる。サブサンプリングは、画素数を先行画素数の1/4まで減少させることができる。ウェーブレット変換には、Daubechies-4フィルタを使用することができる。スケールの数は３であることができる。ウェーブレット係数しきい値は、それぞれのウェーブレット係数値を超えない画素の数の累積ヒストグラムを形成することによって確立することができる。
【００１９】
さらなる面において、本発明は、カラー画像のデータ圧縮に使用されるコンピュータ装置を提供する。本装置は、本発明のコンピュータプログラムを走らせるように配列されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず本発明の方法の概要を説明し、その後に詳細に説明することにする。図１を参照する。図１には、本発明の方法が１０で示されている。ステップ１２において、データを圧縮すべき入力画像は、赤、緑、及び青（ＲＧＢ）画像面またはカラーから、ＹＣbＣrカラースキームへ変換される。即ち、輝度Ｙ、青クロミナンスＣb、及び赤クロミナンスＣrのための新しい画像面がそれぞれ導出される。これは、Ｙ画像面がＣb及びＣr各画像面よりも多くの画像情報を含み、Ｃb及びＣr画像面は画素を破棄する（サブサンプリングする）ことによってサイズを縮小させる効果を有している。独自に分配された画像情報を有する成分への他のカラー変換も使用することができる。
【００２１】
次に、ステップ１４において、Ｙ、Ｃb及びＣr画像面はウェーブレット圧縮スキームを受ける。ステップ１６において、非重要ウェーブレット係数が破棄される。これによってＹ、Ｃb及びＣr画像面は、エンコーディングのために、及びオリジナルの赤、緑、及び青画像面の場合に必要な時間間隔よりも遙かに短い時間間隔でディジタル通信リンクを通して伝送するために、適当に圧縮された形状になる。ステップ１８において、圧縮された画像面がエンコードされ、伝送され、受信され、そしてデコードされる。エンコーディング及びデコーディングは、Pearlmanらの米国特許第5,764,807号に従って遂行される。次いでステップ２０において、圧縮された画像面は逆ウェーブレット変換を受ける。ステップ２２において、Ｃb及びＣr画像面はアップサンプリングによってサイズが拡大され、得られた画像面及びＹ画像面が逆カラー変換されてＲＧＢ画像になる。
【００２２】
以下に、本発明の方法をより詳細に説明する。本方法は、初めに２つの入力画像を使用する。一方は、普通のＲＧＢフォーマットのカラー画像である。即ち、それは、画像内の各画素に赤、緑、及び青のカラー強度値を有している。他方の入力画像は２進であって（即ち、各画素値が０または１である）、“マスク”と称されるものである。それは、観測者が手動で発生させることも、または走査デバイスによって発生させることもできる。例えば、観測者は、コンピュータモニタ上のカラー画像を見ながらマウスを使用して関心領域の周囲の境界を描くことができる。各境界内の複数の画素に２進の１値を割当て、他の複数の画素に２進の０値を割当てる。値１は潜在的に関心のある画素を表し、値０はさらなる検討には値しないと見做された画素を表す。入力２進画像マスクは、その後の画像処理において若干のＲＧＢ画像領域を受入れ、他のＲＧＢ画像領域を拒絶するために使用するオブジェクトマスクとして動作する。このマスクは、カラー画像のどの部分が他の部分よりも重要であるのかを指示する。オペレータ（人）は、ウェーブレット係数（その定義に関しては後述）の必要な除去のパーセンテージと、画像を圧縮する所要サイズ（記憶ファイルサイズとして表される）とを指定することも要求される。
【００２３】
上述したオリジナルＲＧＢビデオカラー画像は、1996年、サンディエゴのハイテキストパブリケーションズ刊、K. Jack著“解明されたビデオ−ディジタルエンジニアのためのハンドブック”に記載されているようにして、ＹＣbＣrカラー空間に変換される。これはステップ１２において、以下の式（１）乃至（３）を使用してＲＧＢ画像内の各画素毎に遂行される。
Ｙ＝0.257*赤＋0.504*緑＋0.098*青＋16                            （１）
Ｃb＝−0.148*赤−0.291*緑−0.439青＋128                          （２）
Ｃr＝0.439*赤−0.368*緑−0.071青＋128                            （３）
但し、“赤”、“緑”、及び“青”は、それぞれ赤、緑、及び青画素の強度を表す。これによって、オリジナルのＲＧＢ画像内の各画素毎にＹ、Ｃb、及びＣr値が求められ、従ってそれはＹ画像面、Ｃb画像面、及びＣr画像面を生成する。上式（１）乃至（３）によって遂行される変換の効果は、オリジナルＲＧＢ画像に比して比較的多くの画像情報がＹ画像内に現れ、比較的少ない画像情報がＣb及びＣr画像内に現れることである。
【００２４】
またステップ１２において、Ｃb及びＣr画像が“サブサンプル”され、幅及び高さの両寸法が1/2に縮小される。サブサンプリングは、これら２つの全画像の各々を４画素の２×２グループに分割するステップと、各グループをそれぞれの左上の画素の値を有する単一の画素によって置換するステップとを含む。全てのグループ内の選択された画素が同じように配置されていれば、各グループ内の他の３つの画素の何れか１つを代替として使用することができる。何れの場合も、サブサンプリングによって得られる画像のサイズはオリジナルの1/4である。ステップ１２の出力は３つの画像面Ｙ、Ｃb、及びＣrであり、それらの第１の画像面はフルサイズであるが、第２及び第３の画像面は1/4サイズである。
【００２５】
図２及び３をも参照する。これらの図面は、試験画像（図示してない）のウェーブレット変換３０の例の線引き表現を示している。試験画像は、変換３０と同じサイズを有しており、グレイの背景上の白い方形及び対角線である。ウェーブレット変換３０は回数によって指示される３つのスケールを有し、同じような内容を有する方形が異なる倍率で出現している。図２における最小サイズの方形３２は、分解プロセスによって完全に縮小した形状のオリジナル試験画像からなり、背景３４、方形３６、及び対角線３８を示している。ステップ１４においてウェーブレットフィルタを使用して画像をウェーブレットドメインに変換することによって、データ圧縮に対してより影響を受け易くすることができる。この例では（後に詳述するように）、３つの画像面Ｙ、Ｃb及びＣrの各々から、それらのそれぞれの水平、垂直、及び対角線成分の表現で、及び複数の異なるスケール、即ち倍率で、画像境界情報を抽出するためにウェーブレットフィルタが適用される。
【００２６】
図３は、ウェーブレット分解の総合構造をその成分の表現で示している。即ち、ＨＨは高水平及び高垂直（即ち、対角線）を表し、ＬＨは低水平及び高垂直を表し、ＨＬは高水平及び低垂直を表し、そしてＬＬは低水平及び低垂直（即ち、オリジナルの小さいサブサンプルされたグレイレベルバージョン）を表している。ウェーブレットフィルタプロセスに関しては、1992年、フィラデルフィアにおけるＳＩＡＭ（産業及び応用数学学会）でのI. Daubechiesの論文“ウェーブレット”に記載されているので参照されたい。これは３つのカラー変換された画像面（Ｙ、Ｃb、Ｃr）の各々に個々に適用される。この例に使用されているウェーブレットフィルタは４つの係数、即ち、0.482962913144534、0.836516303737807、0.224143868042013、及び−0.12940952255112604を有するDaubechies-4フィルタと呼ばれるものであり、これは最も簡単な、そして最低次数のDaubechies-4フィルタである。他のフィルタを使用することは可能であるが、若干のフィルタはオブジェクトの周囲にリンギング（ゴースティング）のような効果を発生し、また他のフィルタは“階段”効果（対角線上に現れるステップ）を発生する恐れがある。ウェーブレットフィルタリングプロセスは、画像面画素データに２つの関連付けられた畳込みを適用するステップを含む。一方の畳込みは奇数番号が付された画像画素行及び列に適用され、他方の畳込みは偶数番号が付されたそれらに適用されるので、両方の行及び列が畳込まれる。Daubechies-4フィルタの係数をｃ0、ｃ1、ｃ2、及びｃ3とし、また係数ａj、ａj+1、ａj+2、及びａj+3を有するベクトルａをＫjに畳込むための４つの隣接する画素値（ある行または列内）のｊ番目のデータセットと定義すれば、２つの畳込みは次式によって与えられる。
奇数行または列：Ｋj＝ｃ3ａj−ｃ2ａj+1＋ｃ1ａj+2−ｃ0ａj+3            （４）
偶数行または列：Ｋj＝ｃ0ａj＋ｃ1ａj+1＋ｃ2ａj+2＋ｃ3ａj+3            （５）
【００２７】
上式（４）及び（５）は、４つの隣接する画素の連続セットを取るウェーブレットフィルタリング演算を表している（即ち、ｊ＝１、画素ａ1乃至ａ4、ｊ＝２、画素ａ2乃至ａ5等であり、ここに、ｊ乃至ｊ＋３はそのセット内の画素の行または列の数であり、そして畳込みはそれぞれ列または行である）。式（４）のフィルタ係数ｃ3乃至−ｃ0は“平滑用フィルタではない”を与えるものと考えることができ、一方式（５）のフィルタ係数ｃ0乃至ｃ3は“平滑用フィルタ”を与えるものと考えることができる。式（４）を使用する畳込みは、平滑であると考えられるデータベクトルに対して０または小さいレスポンスを生じさせ、また非平滑データベクトル内に“詳細”を生じさせる奇数行または列を規定する。
【００２８】
式（４）及び（５）によって表される畳込みは、先に求められた３つの画像面Ｙ、Ｃb、及びＣr（Ｙはフルサイズ、Ｃb及びＣrは1/4サイズ）の各々に対するそれぞれの繰り返しプロセスに適用される。これによって、３つのウェーブレット表現が得られる。式（４）及び（５）を遂行するために、“数値レシピ関数ｐｗｔ”と称する数学関数を画像面Ｙ、Ｃb及びＣrに適用する。数値レシピ関数ｐｗｔに関しては、1992年、ケンブリッジ大学プレス刊“Ｃ’における数値レシピ、第２版”に記載されているので参照されたい。この関数を使用するためにＹ、ＣbまたはＣr画像面内の画素値の各行を一次元（１Ｄ）ベクトルとして取扱い、一時に４つの連続画素値を用い、式（４）及び（５）のｊをインクリメントさせてベクトルに沿って運動させてベクトルを変換するために関数を使用する。各１Ｄベクトルの終わりに近付いてベクトル内に残されている画素値が４つより少なくなると、ラップアラウンドを使用する（即ち、付加的な画素値をベクトルの始まりから取り、必要な４つを作る）。このようにして計算される値Ｋjが、新しい１Ｄベクトルの係数になる。これらの係数は、この新しいベクトルが“平滑”情報を表す（式（５）から）第１の半分と、“詳細”情報を表す（式（４）から）第２の半分とを有するように配列されている。数値レシピ関数ｐｗｔを用いて全ての行を処理して変換された画像を得た後に、その変換された画像内の列を同じ手法で（即ち、今度は各１Ｄベクトルがそれぞれ変換された画像列である）処理する。
【００２９】
この手順は、プロセスに使用されるスケールの数、即ち倍率をユーザが予め定義することも必要である。図２及び３に関連して説明した例では、スケールの数は３である。使用されるスケールの数についての唯一の制限は計算負担であり、３乃至６の範囲内のスケールの数が受容可能である。式（４）及び（５）を遂行する上記ウェーブレット変換プロセスは、ステップ１２において得られた３つのカラー変換された画像面（Ｙ、Ｃb及びＣr）のそれぞれ毎に遂行される（以下、それぞれを“画像面”という）。このプロセスは、以下のコンピュータプログラムとして表すことができる。
Set a variable minsizex equal to the number of rows in the image plane divided by 2
to the power of the number of scales, e.g. number of rows / 2scales ;
Set a variable minsizey equal to the number of columns in the image plane divided by 2 to the power of the number of scales, e.g. number of columns / 2scales ;
Set x equal to the number of rows in the image plane ;
Set y equal to the number of columns in the image plane ;
Loop as long as ( x > minsizex ) and ( y > minsizey ) :
Loop over the number of rows in the image plane :
Copy row i to form a temporary 1D vector ;
Call numerical recipes function pwt for a forward transform with Daubechies-4
filter coeficients and apply it to 1D vector
Copy result as row i of a new wavelet image
Loop over the number of columns in the new wavelet image 
Copy column i to form a temporary 1D vector ;
Call numerical recipes function pwt for a forward transform with Daubechies-4
filter coeficients and apply it to 1D vector
Copy result back into column i of the image
Divide x by 2
Divide y by 2
[ 変数minsizexを画像面内の行数を２のスケールの数乗で除した値に等しくセットせよ、例えば、行数／２のスケールの数乗；
変数minsizeyを画像面内の列数を２のスケールの数乗で除した値に等しくセットせよ、例えば、列数／２のスケールの数乗；
ｘを画像面内の行数に等しくセットせよ；
ｙを画像面内の列数に等しくセットせよ；
( x > minsizex ) 且つ ( y > minsizey )である限りループせよ：
画像面内の行数だけループせよ：
行ｉをコピーして一時的な１Ｄベクトルを形成せよ；
Daubechies-4フィルタ係数を用いて順変換するために数値レシピ関数ｐｗｔを呼出し、それを１Ｄベクトルに適用せよ
結果を新しいウェーブレット画像の行ｉとしてコピーせよ
画像面内の列数だけループせよ：
列ｉをコピーして一時的な１Ｄベクトルを形成せよ；
Daubechies-4フィルタ係数を用いて順変換するために数値レシピ関数ｐｗｔを呼出し、それを１Ｄベクトルに適用せよ
結果を新しい画像の行ｉ内へ戻してコピーせよ
ｘを２で除せ
ｙを２で除せ ]
【００３０】
ここに使用した“順（ forward ）変換”という用語は、画像面からウェーブレット係数への変換を意味している。上述したコンピュータプログラムの効果は、式（４）（奇数行）または式（５）（偶数行）を使用して連続する行が畳込まれ、得られた４つの画素値の畳込みの各々が新しいウェーブレット画像内に挿入するための新しい画素値をもたらすことである。全ての行が畳込まれて新しいウェーブレット画像が発生すると、この新しいウェーブレット画像の列が同じ手順を受ける。これによって、最大のスケールにおけるウェーブレット情報が得られる。次いで、行及び列の長さｘ及びｙが２で除され、行及び列の畳込み手順が繰り返されて次に最大のスケールにおけるウェーブレット情報が求められる。２による除算及び行及び列の畳込みは予め定められたスケールの数（上例では３）が処理され、ｘまたはｙがそれぞれminsizexまたはminsizeyよりも大きくなって終了したことが指示されるまで繰り返される。
【００３１】
この畳込みプロセスによって、ウェーブレット係数を含む３つの新しいフィルタされた画像が得られる。このようにして得られた画像は、画像の水平、垂直、及び対角線成分が分解され、得られた３つのウェーブレット画像の特定部分内に表されている図２に示す構造を有している。
【００３２】
この例のプロセスの次のステップ１６は、“知的な”係数除去である。最初に、入力２進マスク画像（２つのオリジナル入力画像の第２の画像）が用いられ、Ｙ、Ｃb及びＣr画像面のために先に計算されたウェーブレット画像と同一の構造を有するように分解される。この目的は、画像面ウェーブレット画像の重要特色と非重要特色とを弁別するウェーブレットマスク画像を得ることである。図４は簡単な入力２進マスク画像の例であり、図５はそのウェーブレット変換である。このプロセスは、以下のコンピュータプログラム形状で表される。
変数minsizexを、行数を２のスケールの数（この例では３）乗で除した値に等しくセットせよ、即ち、行数／２のスケールの数乗
変数minsizeyを、列数を２のスケールの数乗で除した値に等しくセットせよ、即ち、
列数／２のスケールの数乗
変数ｎｘを行数に等しく、変数ｎｙを列数に等しくセットせよ
( nx > minsizex 且つny > minsizey )である限りループせよ
nxを２で除せ
nyを２で除せ
以下のようにしてマスクを一時的アレイ内へサブサンプルせよ
ｉ＝0乃至nxについてループせよ
ｉ＝0乃至nxについてループせよ
一時的アレイ[ i ] [j ]＝マスク [ 2*i ][ 2*j ]
次にこのサブサンプルされたマスクを４つの各画像象限内へコピーせよ
第１に、以下のようにして左上象限をコピーせよ
ｉ＝0乃至nxについてループせよ
ｊ＝0乃至nyについてループせよ
マスク [ i ] [j ]＝一時的アレイ[ i ][ j ]
第２に、以下のようにして左下象限をコピーせよ
ｉ＝nx乃至２*nxについてループせよ
ｊ＝0乃至nyについてループせよ
マスク [ i ] [j ]＝一時的アレイ[ i−nx ][ j ]
第３に、以下のようにして右上象限をコピーせよ
ｉ＝0乃至nxについてループせよ
ｊ＝ny乃至2*nyについてループせよ
マスク [ i ] [j ]＝一時的アレイ[ i ][ j−ny ]
最後に、以下のようにして右下象限をコピーせよ
ｉ＝nx乃至2*nxについてループせよ
ｊ＝ny乃至2*nyについてループせよ
マスク [ i ] [j ]＝一時的アレイ[ i−nx ][ j−ny ]
【００３３】
上記コンピュータプログラム内の命令“一時的アレイ[ i ] [j ]＝マスク [ 2*i ][ 2*j ]”は、オリジナル２進入力マスクのｘ及びｙ両寸法を1/2（即ち、面積では1/4）に縮小する。それは、オリジナル２進入力マスク内に[ 2*i ][ 2*j ]によって指示されている４つの隣接画素の各方形ブロックを、その方形ブロック内の左上画素の値を有する単一の画素（[ i ] [j ]によって指示されている）に置換することによって、サブサンプルされた、即ち一時的なアレイを形成する。サブサンプルされたマスクは、その画素に適切な新しい画素アドレスを与えることによって（例えば、画素ｘの座標を反転させるマスク [ i ] [j ]＝一時的アレイ[ i−nx ][ j ]のような命令によって）新しい画像の４つの象限内に入力され、次いで、サブサンプルされたマスクは更に１回サブサンプルされて左上の1/4サイズの画像をオーバーライトするための４つの1/16サイズの画像を得るために使用される。ループを実行する度毎に、左上象限はサブサンプルされる次の画像になり、プロセスが繰り返される。この手順は、スケールの数（本例では３）に等しい回数遂行されるので、この例では、最小のサブサンプルされたマスクの面積は、オリジナルの面積の1/64になる。これからの出力が図５に示す変換されたマスクであり、これは正しいフォーマットになっている。
【００３４】
除去されるウェーブレット係数は、カラー変換された画像面（Ｙ、Ｃb、及びＣr）のそれぞれに関して求めたウェーブレット係数画像毎に導出される。これは、以下のようにして遂行される。即ち、ウェーブレット係数画像の最小及び最大画素値が見出され、ヒストグラムが求められる。ヒストグラム（以下、オリジナルヒストグラムという）は、各可能な重要度値を有する画素の数を示し、これらの値の１つのベクトルである。これは、以下のようにして累積ヒストグラムを形成するために使用される。オリジナルヒストグラム内の第１のエントリ（画素の重要度値）が、累積ヒストグラム内の第１のエントリに等しくセットされる。累積ヒストグラム内の他の全てのエントリは、オリジナルヒストグラム内の対応エントリと先行のそれらとのそれぞれの和である。即ち、累積ヒストグラム内のｉ番目のエントリＣiは、オリジナルヒストグラム内のエントリＯ1乃至Ｏiの和である。これは、Ｃi＝Ｃi-1＋Ｏiにセットする、即ち、累積ヒストグラムのｉ番目のエントリを、その先行即ち（i−i）番目のエントリと、オリジナルヒストグラムのｉ番目のエントリとの和に等しくセットすることによって達成することができる。次いで、この累積ヒストグラムをデータ圧縮に使用して、あるパーセンテージの画像データを除去する。このパーセンテージは、入力パラメータとしてユーザによって指定するか、またはそれ以外に予め定めておく。典型的な値は、75−95％の範囲内である。これは、以下のコンピュータプログラムとして書くことができる。
累積ヒストグラム[ 0 ]＝オリジナルヒストグラム[ 0 ]
i＝1乃至エントリ数についてループせよ
累積ヒストグラム[ エントリi ]＝累積ヒストグラム[ エントリi 1]+オリジナルヒストグラム[ エントリi ]
累積ヒストグラム上の指定されたパーセンテージ点を探知し、以下に使用するためにこの点における累積ヒストグラムの値をしきい値として採る
２つの基準、即ち、第１に変換された２進マスク（図５）内のそれぞれの対応画素が０であること、及び第２に画素の重要度がパーセンテージステップにおいて生じたしきい値よりも小さいこと、を満足する全ての画素が破棄されるようにウェーブレット係数画像をしきい値選別する。
【００３５】
この手順は、前述したようにして得た３つのフィルタされたウェーブレット係数画像の全てについて遂行される。これによって、各々が縮小されたウェーブレット係数のセットを含む３つの縮小されたウェーブレット画像が得られる。
【００３６】
本発明の次のステップ１８は、ステップ１６において得た３つの縮小されたウェーブレット画像をエンコードするステップと、それらをこのデータ圧縮された形状で別の位置へ伝送するステップと、そしてそれらをデコードするステップとを含む。本例においては、エンコーディングプロセスは前記Pearlmanらの米国特許第5,764,807号に開示されているプロセスの応用を使用しているが、他のエンコーディングスキームを使用しても差し支えない。このプロセスでは、各縮小されたウェーブレット画像は、それをプログレッシブビットストリームに変換するために階層的エンコーディングを受ける。因みに、プログレッシブビットストリームは、より重要な画像特色が早めにエンコードされるようなものである。このビットストリームは、デコーディングプロセスに使用するための行数、列数、スケールの数、及びフィルタ数（この場合にはDaubechies-4）を含むヘッダーをも含む。これの他に、オペレータ（人）は、ビットストリームに必要な出力ファイルサイズをパラメータとして指定する。プログレッシブビットストリームの伝送は、切り捨てられたものから画像を再構築する、またはデコードする能力を保持しながら、早めに切り捨てることができる（漸進的に早めに終了させると画像品質が悪化するとしても）。エンコーディングは、係数を導出するために縮小されたウェーブレット画像のサブバンド分解と、それに続く伝送のための係数のコーディングとを含む。エンコーディング中、重要画素（ＬＳＰ）のリスト、非重要画素（ＬＩＰ）のリスト、及び非重要画素セット（ＬＩＳ）のリストからなるリストが使用される。ＬＩＰ内の画素が試験され、重要画素はＬＳＰ内へ移動される。同様に、重要であることが見出された画素セットがＬＩＳから除去されてサブセットに分割される。１つより多くの要素を有するサブセットはＬＩＳへ戻され、もし重要でなければ単一の座標セットがＬＩＰに追加され、重要であればＬＳＰに追加される。デコーディングは、エンコーディングの逆であるので説明は省略する。
【００３７】
デコーディングプロセスは、各々がそれぞれ縮小されたウェーブレット画像に対応している３つのデコードされたビットストリームを発生する。ステップ２０におけるウェーブレット圧縮解除は、以下のようにして各デコードされたビットストリームに逆ウェーブレット変換を適用することによって遂行される。
変数minsizexを、行数を２のスケールの数（この例では３）乗で除した値に等しくセットせよ、例えば、行数／２のスケールの数乗
変数minsizeyを、列数を２のスケールの数乗で除した値に等しくセットせよ、例えば、列数／２のスケールの数乗
ｘをminsizexに等しくセットせよ
ｙをminsizeyに等しくセットせよ
（ x <画像行数） 且つ（y < 画像列数）である限りループせよ
ｘ及びｙの両方に２を乗ぜよ
画像面の行だけループせよ
行ｉを一時的１Ｄベクトル内へコピーせよ
Daubechies-4フィルタ係数を用いる逆変換のために数値[ 4 ]関数ｐｗｔを呼出せ
結果を画像の行ｉ内へ戻してコピーせよ
画像面の列だけループせよ
列ｉを一時的１Ｄベクトル内へコピーせよ
Daubechies-4フィルタ係数を用いる逆変換のために数値[ 4 ]関数ｐｗｔを呼出せ
結果を画像の列ｉ内へ戻してコピーせよ
【００３８】
ここに使用した“逆（ inverse ）変換”という用語は、ウェーブレット係数から画像面への変換を意味している。このプロセスの結果は、３つの圧縮解除された画像面、即ちＹ、Ｃb、及びＣr画像面の１セットである。
【００３９】
アップサンプリング及びカラー変換は、次のステップ３３において遂行される。これは先行逆ウェーブレット変換、即ち圧縮解除ステップ２０からＹ、Ｃb、及びＣr画像面に適用される。先ず、Ｃb及びＣr画像面の幅及び高さの両方が２倍にアップサンプル（拡大）される。これは、各画像面画素を、新しい画像内の４つの画素の２×２ブロックに再現することによって行われる。これによって、Ｙ画像面と同一寸法であるＣb、及びＣr画像面が得られる。次いで、前記1996年、サンディエゴのハイテキスト・パブリケーションズ刊K. Jack著“解明されたビデオ−ディジタルエンジニアのためのハンドブック”に記載されているようにして、ＹＣbＣrからＲＧＢへ変換するためにカラー変換が遂行される。それは、以下の通りである。
Red＝1.164*( Y−16 )＋1.596*( Cr−128 )                            （６）
Green＝1.164*( Y−16 )−0.183* ( Cr−128 )−0.392*( Cb−128)      （７）
Blue＝1.164*( Y−16 )−2.017*( Cb−128 )                          （８）
【００４０】
これによって、３つのＲＧＢカラー面が得られ、これらは例えばカラーモニタ上に表示するための画像を形成する。
【００４１】
以上に、本発明が診断情報を保存しながら、組織病理用スライドの形状のカラー画像の100：１圧縮を達成できることを示した。これは、従来技術の無損失圧縮の約３：１、及び従来技術の多損失圧縮の約50：１に比して極めて好ましい。
【００４２】
本発明の圧縮プロセスにおいては、ユーザは最初に相対的な重要度に従って関心領域に優先順位を付け、高い重要度から低い重要度までスライディングスケール（“トラフィック光”と称する）を使用することができる。次いで、圧縮プロセスを適用し、関心領域の重要度が低下するにつれてウェーブレット係数の破棄のパーセンテージを漸増させる。一例では背景情報の75％を除去する必要があり、また３つの関心領域が存在する。これらは、ｒ１、ｒ２、及びｒ３で表され、ｒ１が最も重要であり、ｒ２は重要度が低く、そしてｒ３は重要度が最も低い。ｒ１から導出されたウェーブレット係数は完全に保持され、ｒ２ではウェーブレット25％が除去され、そしてｒ３では50％が除去される。これは、75％が除去される背景ウェーブレット係数と対比的である。優先順位を付けた関心領域からのウェーブレット係数の除去は、最も重要ではない領域ｒ３からの除去が背景よりも少なくなるように配列されている（背景に比してｒ３の方がより重要である）。本発明以前の例では、重要度のレベルは２つしか存在しない。即ち、比較的高いと、比較的低い（背景）である。重要度のレベルが２つより多いこの本発明のアプローチは、ウェーブレットの除去の程度を異ならせることによって、２レベルアプローチの比較的低い重要度を複数の重要度レベルに細分することに対応する。縮小されたウェーブレット画像は、領域の重要度のレベルが低下するにつれてウェーブレット係数の破棄を漸増させることによって形成される。
【００４３】
本発明を実現するためのコンピュータプログラムコードの特定例を示したから、明らかに本発明は、適切なキャリア媒体上に記録され、普通のコンピュータシステム上で走るプログラム命令からなる適切なコンピュータプログラムを使用して実現することができる。キャリア媒体は、メモリ、フレキシブルディスクまたはコンパクトまたは光ディスク、または他のハードウェア記録媒体、または電気信号であることができる。熟練したプログラマにとっては、公知の計算手順を含むこのようなプログラムは上記説明から容易に実現することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のデータ圧縮技術のフロー図である。
【図２】試験画像のウェーブレット分解を示す図である。
【図３】図２の成分を示す図である。
【図４】重要画像特色を指示するマスクを示す図である。
【図５】図４のマスクを分解したバージョンである。
【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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【国際調査報告】
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