(57)【要約】二次元画像では画素、三次元画素では体素と名付けられた一組のドットイメージの集まりからなり、それぞれの画素がディスプレイ画面上又は印刷された画像においてその視覚的様相に応じた一組の値によって表現されているデジタル画像又はデジタル処理された画像の画素を符号化する方法。本発明によれば、該デジタル画像又はデジタル処理された画像の少なくとも一つの着目する部分の画素又は体素（５、１４）、又は画像を形成する一組の画素又は体素の各画素又は体素（５，１４）が、符号化すべき画素又は体素（５，１４）のデータと、該符号化すべき画素を囲み、画像を形成する全画素又は体素のセットに含まれる所定の画素又は体素のサブセット内に配される全画素（１、２、３、４、５、６、７、８、９；１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のうち少なくとも一つ又は複数個又はすべてからなるデータと、によって与えられる成分を有するベクトルを用いて一義的に定義される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像又はデジタル処理された画像、即ち二次元画像の場合は画素、三次元画像の場合は体素が画面上又は印刷画像上の画素の視覚的様相と対応する一セットの値によって表現された画像ドットの一組から成る画像の符号化のための方法であって、
着目するデジタル画像又はデジタル処理された画像の少なくとも一部の画素又は体素（５，１４）、又は該画像を形成する該一セットの画素又は体素の各画素又は体素（５，１４）の識別が、符号化すべき画素又は体素（５，１４）のデータと、該符号化すべき画素又は体素の周囲にあり、画像を形成する画素又は体素のセット全体に含まれる所定のサブセットの内側に配置される画素の少なくとも一つ、または幾つか、又は全ての画素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）のデータとによって与えられる成分からなるベクトルによって一義的に行われることを特徴とするデジタル画像又はデジタル処理された画像の符号化のための方法。
【請求項２】
画素又は体素（５，１４）の識別ベクトルの成分が、識別すべき画素の周囲の画素又は体素として、符号化すべき画素又は体素に直接隣接する全ての画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）を選択することによって求められることを特徴とする請求項１記載の符号化のための方法。
【請求項３】
符号化すべき画素又は体素（５，１４）の識別ベクトルの成分が、符号化すべき画素又は体素（５，１４）と直接隣接する画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）を囲む少なくともひとつ又はいくつか又は全ての画素又は体素からも成ることを特徴とする請求項１又は２記載の符号化のための方法。
【請求項４】
符号化すべき画素又は体素（５，１４）と、その周囲の画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）とに対応する識別ベクトルの成分が、上記符号化すべき画素又は体素（５，１４）の識別ベクトルを形成するために選択された周囲の画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）の所定の読み取り順序を参照して、該周囲の画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）の互いの距離関係と、符号化すべき画素又は体素（５，１４）との距離関係とに対応するように配置されることを特徴とする、上記請求項のうちいずれか１に記載の符号化のための方法。
【請求項５】
符号化すべき画素又は体素（５，１４）に対応するベクトル成分が、識別ベクトル成分を求めるために選択された該画像の画素又は体素セットの成分の１つであり、符号化すべき画素又は体素（５，１４）の周囲の画素又は体素（１，２，３，４，６，７，８，９；  １，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）との関係において中心位置を占めるように、上記識別ベクトルの成分が配置されることを特徴とする、上記請求項のうちいずれか一に記載の符号化のための方法。
【請求項６】
単一対象からなる連続するデジタル画像又はデジタル処理された画像の符号化ステップを含み、該対象の単一フレームに関し、該連続する画像には、時間間隔を空けて得られた少なくとも２枚の画像を含み、該連続画像を形成する画素マトリックス内の同一位置に存在する符号化すべき画素又は体素（５）の識別ベクトルは、符号化すべき画素又は体素（５）の値と、該連続画像の一部である画像毎の識別ベクトルの成分を形成するために選択された周囲の画素又は体素とによって形成されることを特徴とする、上記請求項のうちいずれか１に記載の符号化のための方法。
【請求項７】
連続したデジタル画像又はデジタル処理された画像内の符号化すべき画素又は体素（５）の識別ベクトルが、該符号化すべき画素又は体素の値と、該連続画像の全画像の識別ベクトル成分を形成するために選択された画素又は体素の値とを含み、
該符号化すべき画素又は体素の値（５）と、該連続画像の全画像の識別ベクトル成分を形成するために選択された画素又は体素の値とは、連続画像内の同一画像又は同一撮像時間を参照する識別ベクトル成分のサブセットを形成できるように、連続画像の個々の画像が得られた時間順に順序付けされたことを特徴とする請求項６記載の符号化のための方法。
【請求項８】
連続画像内の異なる画像を参照する識別ベクトル成分のサブセットが、符号化すべき連続画像の対応する画像が得られた時間順に連続的に順序付けられていることを特徴とする、請求項７記載の符号化のための方法。
【請求項９】
上記請求項１から８と３５から３９の１以上に記載の画像の画素又は体素に基づいて動作する、デジタル画像又はデジタル処理された画像を処理する方法であって、
所定数のデジタル画像又はデジタル処理された画像を符号化し画素又は体素識別ベクトルに入れるステップと、
所定のタイプと特質のリストに基づいて、従来の画像解析を用いて定量し、対応する識別ベクトルによって符号化された個々の画素又は体素によって実際に再現されるように、各識別ベクトルを対応するオブジェクトタイプ又は特質に一義的に割り付けるステップと、
該識別ベクトルと、対応する画素又は体素によって再現されたオブジェクトに割り付けられたオブジェクトタイプ又はオブジェクトの特質と、によって形成された２項式からなる処理システムのティーチングデータベースを生成するステップと、
データベースをシステムに追加して装着し、又は処理システムにデータベースへのアクセスを許可することで、実際に処理システムをティーチングするステップとからなる、
ティーチングデータベースの生成と処理システムのティーチングを有し、
各画素又は体素に割り付けられた識別ベクトルによって未評価画像の画素又は体素を符号化するステップと、
ティーチングデータベースに含まれるオブジェクトのタイプと特質を参照しながら、該画像の画素又は体素識別ベクトルを処理システムに入力することで、処理システムの出力として、そして処理の結果として、各画素又は体素によって表現されるオブジェクトのタイプと特質を得るステップとからなる、
異なる静止画像や連続画像に対しティーチングステップを繰り返すことのない反復可能な処理を更に有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
上記処理システムが、ティーチングデータベースの画素識別ベクトルと、処理すべき符号化画像又は連続画像の画素識別ベクトルと、を比較するためのアルゴリズムから成ることを特徴とする、請求項９記載の画像処理方法。
【請求項１１】
上記処理システムがＬＤＡとして知られている種類の判別用アルゴリズムから成ることを特徴とする請求項９又は１０記載の画像処理方法。
【請求項１２】
上記処理システムがニューラルネットワークとして知られているアルゴリズムから成ることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の画像処理方法。
【請求項１３】
例えば上記オブジェクトのタイプや特質の選択肢として、所定の異なる色などの特定の様相を用いるなどすることによって、オブジェクトのタイプや特質が識別されている画像の画素又は体素が互いに異なるように、また該画像とも異なるように処理されて表示されることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項１４】
例えば上記オブジェクトのタイプや特質の選択肢として、所定の異なる色などの特定の様相を用いるなどすることによって、オブジェクトのタイプや特質が識別されている画像の画素又は体素が互いに異なるように、また該画像とも異なるように処理され、原画像上に表示されることを特徴とする請求項１３記載の画像処理方法。
【請求項１５】
上記原画像が、単色で、特に白黒又はグレー階調で表示されることを特徴とする請求項１４記載の画像処理方法。
【請求項１６】
画像処理結果が上記処理システムのティーチングデータベースに記憶されることを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項１７】
上記ティーチングデータベースに記憶される前に、上記画像処理結果が、目視管理や他の分析手段の少なくとも一つによって、正当性を確認されていることを特徴とする請求項１６記載の画像処理方法。
【請求項１８】
上記画像処理結果が、処理された画像の画素又は体素の識別ベクトル形式で、処理時に割り当てられた上記オブジェクトのタイプ又は特質と関連付けられて記憶されることを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の画像処理方法。
【請求項１９】
画像の画素又は体素によって再現されたオブジェクトのタイプを認識する方法であることを特徴とする請求項９から請求項１８のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項２０】
細胞組織又は解剖学又は生理的オブジェクト又はそのオブジェクトの特質の少なくとも一種類の認識を目的とした、デジタル画像又はデジタル処理された診断用画像の処理方法であることを特徴とする請求項１から請求項１９と請求項３５から請求項３９のいずれか一に記載の符号化又は画像処理方法。
【請求項２１】
上記診断画像の画素又は体素によって再現された良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織との認識と判別のための診断画像処理方法であって、上記ティーチングデータベースが、対応する組織タイプと一義的に関連付けられた悪性及び良性腫瘍組織を表現する画像の画素又は体素の識別ベクトルから成ることを特徴とする請求項２０記載の符号化又は画像処理方法。
【請求項２２】
上記診断画像の画素又は体素によって再現された良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織と正常組織との認識と判別のための診断画像処理方法であって、上記ティーチングデータベースが、対応する組織タイプと一義的に関連付けられた悪性及び良性腫瘍組織と正常組織とを表現する画像の画素又は体素の識別ベクトルから成ることを特徴とする請求項２１記載の符号化又は画像処理方法。
【請求項２３】
上記診断画像の画素又は体素によって再現された良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織と正常組織と筋肉組織との認識と判別のための診断画像処理方法であって、上記ティーチングデータベースが、対応する組織タイプと一義的に関連付けられた悪性及び良性腫瘍組織と正常組織と筋肉組織とを表現する画像の画素又は体素の識別ベクトルから成ることを特徴とする請求項２２記載の符号化又は画像処理方法。
【請求項２４】
上記診断画像の画素又は体素によって再現された良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織と正常組織と筋肉組織との認識との少なくとも一つと背景画像との判別のための診断画像処理方法であって、上記ティーチングデータベースが、対応する組織タイプと一義的に関連付けられた悪性及び良性腫瘍組織と正常組織と筋肉組織との少なくとも一つと背景画像とを表現する画像の画素又は体素の識別ベクトルから成ることを特徴とする請求項２１から２３のいずれか一に記載の符号化又は画像処理方法。
【請求項２５】
典型的な潅流のタイプや特質の中から選択した潅流の挙動のタイプ又は特質を割付けられた、造影剤の存在時に得られた画素又は体素又は連続画像の識別ベクトルを備えた専門的処理システムのティーチングデータベースを生成するステップと、
該ティーチングデータベースのデータを入力し、処理することで実際に処理システムをティーチングするステップと、
造影剤を注入後に解剖学的部分の連続画像を取得し、請求項１から請求項８記載の方法で得られた、該連続画像の画素又は体素をその連続画像の画素の識別ベクトルに符号化するステップと、
ティーチングデータベースに基づいて、潅流の挙動のタイプ又は特質を個々の識別ベクトルと、各画素又は体素又は連続画像とに割り付ける識別ベクトル処理アルゴリズムによって処理するステップと、
連続画像を表示し、一義的な視覚的様相で各画素又は体素を特徴付けることによって、異なる潅流の挙動の特質又はタイプ毎に割り付けられた画素又は体素を強調表示するステップとを有する、
患者の所定の解剖学的部分の超音波や核磁気共鳴の連続画像を、造影剤を該解剖学的部分に注入後に検出する、造影剤の潅流を測定する方法であることを特徴とする請求項９から請求項２０のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項２６】
請求項１から請求項８記載の符号化のための方法に従って、画像の画素又は体素を符号化する方法を有する画像処理方法において、
該方法が、心臓又はその他の臓器又は生理学上の構造体の超音波又はＸ線又は核磁気共鳴の連続画像が得られる、動く臓器や生理学上の構造体、特に心臓の部分の認識と表示のための方法であって、
該方法が、請求項１から請求項８の少なくとも一つに記載の方法で符号化された、心臓又はその他の臓器又は生理学上の構造体の複数からなる連続画像の画素又は体素の各識別ベクトルが、対応する画素又は体素によって再現されたもののタイプや特質に割付けられる、ティーチングデータベース生成ステップと、
該ティーチングデータベースへのデータの入力や処理によって実際上処理システムをティーチングするステップと、
この先の処理のために、請求項１から請求項８の少なくとも一つに記載の方法を用いて、心臓又はその他の臓器又は生理学上の構造体の連続画像を符号化するステップと、
上記処理アルゴリズムが、該ティーチングデータベースに基づいて、該符号化された連続画像の各画素又は体素によって再現されるタイプや質を割り付けることができるように、符号化された連続画像の画素又は体素を処理するステップと、
その結果を表示し、各特定のタイプや特質に従って、これらの画素又は体素の様相を一義的に変更することによって、特定のタイプや特質に対応した画素又は体素を視覚的に強調表示するステップと、
から成る方法であることを特徴とする請求項９から請求項２０のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項２７】
対応する画素又は体素が画像の欠陥又は異常を再現する又は有するかどうかに依存して、画像の画素又は体素の各識別ベクトルが、画像の欠陥又は異常の有無を示すタイプや特質に割り付けられることを特徴とする、請求項１から請求項８の少なくとも一つに記載の画像の画素又は体素を識別ベクトルに符号化することによってティーチングデータベースを生成するステップと、
該ティーチングデータベースのデータを入力したり処理することで、実際に上記処理システムをティーチングするステップと、
請求項１から請求項８と請求項３５から請求項３９との少なくとも一つに記載の方法を用いて画像を符号化するステップと、
該ティーチングデータベースに基づいて、上記処理アルゴリズムが該符号化された画像の画素又は体素ごとに画像の欠陥又は異常の有無を示すタイプや特質を割り付けることができるように符号化された画像を処理するステップと、
結果を表示し、様相が変化した配置ごとに欠陥又は異常の有無を示すタイプを割り付けられた画素又は体素を視覚的に強調表示し、可能であれば異なる欠陥や異常の特質と一義的に関係する画素又は体素の様相を、他の画素又は体素と更に相違させることによって、画素又は体素に割り付けられた欠陥又は異常の特質を示すステップと
を有することを特徴とする、画像の欠陥や異常を識別するために、請求項１から請求項８のいずれか一に記載の画像符号化のための方法と組み合わせて用いる請求項９から請求項２０のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項２８】
識別ベクトルに画素の異常の有無に対応するタイプを割り付けることで、ティーチングデータベースに画像の欠陥又は異常を有する符号化された画像と有さない符号化された画像のペアを付加するステップと、
画像の画素又は体素を符号化し、次に欠陥や異常の有無を示すタイプを割り当て、可能であれば該異常や欠陥の特質を該画像の各画素又は体素に割り当てるステップと、
ティーチングデータベース内において、欠陥や異常を有する画像に、欠陥の無い画像の画素又は体素の様相をペアとして割り付けることで、欠陥や異常の見つかった画素又は体素の様相を修正するステップと、
による欠陥の除去を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の画像処理方法。
【請求項２９】
画素で表現されたオブジェクトタイプを特定して認識するために、上記処理された画像は、事前に又は事後に処理されることを特徴とする請求項２７又は請求項２８記載の画像処理方法。
【請求項３０】
上記欠陥又は異常のタイプが焦点ずれ欠陥と人為的欠陥と露出不良と現像不良とのうち、少なくとも一つであることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項３１】
請求項１から請求項８と請求項３５から請求項３５との少なくとも一つに記載の、異なる撮像技術により得られた同一対象の画像をそれぞれ符号化するステップと、
請求項９から請求項２６の少なくとも一つに記載の、オブジェクトのタイプや特質を認識するために異なる撮像技術によって得られた同一対象の画像をそれぞれ処理するステップと、
異なる画像ごとに同一のオブジェクトタイプに割り付けられた画素により提供された情報を単一の画像に重ね合わせるステップとから成る、
異なる撮像技術によって得られた同一対象のデジタル画像又はデジタル処理された画像を重ね合わせる方法であることを特徴とする、
請求項１から請求項８と請求項３５から請求項３９の少なくとも一つに記載の画像の画素又は体素の符号化のための方法との組み合わせによる請求項９から請求項２０のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項３２】
請求項９から２６のうち少なくとも一つに記載の画像処理方法と組み合わせて提供されることを特徴とする、請求項２７から請求項３１のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項３３】
デジタル処理された画像が、人の眼の解像度よりは低い高解像度の画素サイズからなる画像であり、
請求項９から３２に記載の認知のために処理される画素データが、各画素単位グループの全画素の様相がそれに割り当てられた高解像度画素の様相と等しくなるような画素数を有する高解像度の画素単位グループの全画素を制御するために用いられ、
該画素単位グループの表示イメージまたは印刷イメージが、人の眼やそれより低い解像度で視認、又は検知されること
を特徴とする、上記請求項のいずれか一に記載の画像処理方法。
【請求項３４】
上記画素単位グループを形成する高解像度画素の数が調整可能であり、異なる倍率を設定できることを特徴とする、請求項３３記載の画像処理方法。
【請求項３５】
符号化の目的のために、画像を形成する一画素単位で考える代わりに、所定数の隣接画素により形成された異なるサイズの最小画像領域を定義し、
該所定数の隣接画素によって形成された最小画像領域の値は、該最小画像領域を形成する各一画素の輝度と明度との少なくとも一つの線形又は非線形結合による計算値であるか、該最小画像領域を形成する各一画素の輝度と明度との少なくとも一つの統計関数の一つ以上の値であるかの、いずれか又は両方であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一に記載の符号化のための方法。
【請求項３６】
上記最小画像領域の値として、該最小画素領域を形成する各一画素の輝度の平均値と分散と、該各一画素の色度の平均値と分散との少なくとも一つが用いられることを特徴とする、請求項３４に記載の符号化のための方法。
【請求項３７】
各一画素の輝度と明度との少なくとも一つを用いた、結合計算と統計関数との少なくとも一つの時間依存性を用いて、最小画像領域を形成する各一画素の輝度と明度の少なくとも一つに関係する値の時間依存性を更に加えた、請求項３５又は３６に記載の符号化のための方法。
【請求項３８】
符号化すべき最小画像領域の最小隣接画像領域区間を、符号化すべき上記最小画像領域に隣接した単一選択画素、又は符号化すべき最小画像領域に隣接した特定の数からなる該画素群によってそれぞれ形成されるものとして定義したことを特徴とする請求項３５と３７のいずれか一に記載の符号化のための方法。
【請求項３９】
上記符号化すべき最小画像領域の最小隣接画像領域区間が、区間ごとに符号化すべき最小画像領域を形成する画素の数と同一又は異なる数の画素を有することを特徴とする請求項３８に記載の符号化のための方法。
【請求項４０】
デジタル処理した画像が請求項３５から３９の少なくとも一つに記載の符号化のための方法に従って符号化されることを特徴とする、請求項９から３４のいずれか一に記載の符号化のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一に自動画像処理システムに用いられる各画素の情報内容を作成することを目的としたデジタル画像又はデジタル処理した画像の符号化のための方法、特にその中で抽出されたオブジェクトに対する画像認識を目的として設計されたものに関する。
【０００２】
上記デジタル画像とは、例えばデジタルカメラや核磁気共鳴画像装置、超音波画像装置といった、撮像装置のデジタル形式画像として出力された画像を定義する目的で用いる。
【０００３】
上記デジタル処理した画像とは、既知のスキャナ等の装置によって読み取られた画像を提供する実質的にアナログのシステムによって得られる画像に関するものであり、上記装置は例えば媒体上に物理的に印刷された画像を読み取るようなハードウエア装置に限らず、例えば画像抽出や、一組の信号の形式で提供され、デジタル信号に変換するようなソフトウエア装置であっても良い。
【０００４】
デジタル画像の更なる広範囲に渡る用途に対応して、更なる画像処理のために該画像は数値データ形式となっている。
【０００５】
該画像が直接デジタル形式で得られたものであっても、従来手法によるアナログ形式で得られ、例えばデジタル化装置によって走査するような更にデジタル処理するものであっても、デジタル画像は画素と呼ばれる一組の画像ドットにより構成されており、異なる輝度条件、例えば異なる階調や、カラー画像において異なる色をもつことができる。画像の各画素は明確な位置情報を有し、デジタル画像は要素Ｐｉ，ｊからなる二次元又は三次元マトリックスによって表現することができる。ここで要素Ｐｉ，ｊは画像を形成する一組の画素セットの特定の画素に対応し、特定の画素に関連した輝度と明度の少なくとも一つを担う変数である。
【０００６】
白黒画像に限定すると、異なる画素毎の輝度値は、黒から白までの範囲でいくつかの異なる中間調レベルからなる階調によって表現される。階調の数は、デジタル画像化装置の能力や表示装置の能力を基に、ユーザーが定義できる。
【０００７】
三次元マトリックスの場合、個々の画像単位の要素は一般的に体素と呼ばれ、三次元マトリックスは要素Ｖｉ，ｊ，ｋによって構成される。
【０００８】
従って技術的見地から、デジタル画像は仮想の像を形成するデータマトリックスの形式で唯一の等価物を有し、それ自体でシステムやアルゴリズムを使う手法で処理される画像処理に適合可能な構造を有している。ここで該システムや手法は、コンピューターにロードされるソフトウエアで提供されるものであるか、画像マトリックス上で特別な機能を達成する専用のハードウエアであるかを問わない。
【０００９】
それにもかかわらず、論理的観点から見ると、個々の画素Ｐｉ，ｊや体素Ｖｉ，ｊ，ｋに含まれる情報は、例えば対応する階調値といったたその輝度値を単に提示するものであり、それ故、画像情報がどこから抽出されるかに関しては意味が無く、例えば主観的データであろうが客観的データであろうが、ユーザーが選択した機能を基に定義されるコントラストや輝度、特定の色といった、画像処置の間に画像の概観の調整のために取り扱われる、端に表示装置を制御するためのデータとして機能するにすぎない。
【００１０】
その結果得られた画像は、異なる画像の部分の画素によって表現されるオブジェクトの形状や特性に関して、各画素と周辺の画素との関係から求められる。従って、画像処置においては、表示される画像の画質向上のために個々の画素を単に調整するのみならず、各画素とその周囲の画素との関係を定義することが必要である。現在まで、画像によって表示されるオブジェクトの特定の特性に基づいての想定や推定によるものを除き、そのような関係を判断する方法は存在していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、画像の中で具体的に表現されるオブジェクトの特異な特質とは実質的に無関係に、各画素とその周辺の画素との関係を説明できる、画像を符号化する方法を提供することに関する問題に基づくものであり、例えば画像中に表現されたオブジェクトに対し、その形状のみならず少なくとも幾つかの特性を認識することを目的とした画像処理手順に特に適した画像データセットを提供するために用いられる方法に関するものである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、単純で、複雑な処理プロセスも長い処理時間も必要とせず、過剰な符号化データを記憶するためのハードウエアも必要としない、上記の如き符号化処理プロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、画像を形成する一組の画素セットの各画素が、符号化される画素のデータと、その符号化される画素の周囲の少なくとも１画素又は幾つかの画素又は全ての画素のデータによって与えられる要素を有するベクトルによって一義的に定義され、該画素は画像を形成する画素のセット全体に含まれる、所定の画素サブセット内に配置されることを特徴とする、デジタル画像又はデジタル処理画像の符号化のための方法を提供することによって上記目的を達成する。
【００１４】
第一次近似として、その画素を識別するベクトルの要素は、識別すべき画素を取り囲む画素として、符号化すべき画素に直接隣接する画素全てを選択することで求められる。
【００１５】
上記画素識別ベクトルの要素は、符号化すべき画素に直接隣接する画素の周辺の、少なくとも一つまたは幾つかまたは全ての画素にまで及んでも良い。
【００１６】
理論的には、画素識別ベクトルの要素を定義するために用いられる、識別すべき画素の周りの画素の数や位置に関して制限は課されない。
【００１７】
識別すべき画素とその周囲の画素群とに対応する識別ベクトルの要素は、該ベクトルを形成するための所定の画素読み取り順序を参照して、画像を形成する画素マトリックス内の画素の配置を反映するように配置される。
【００１８】
特に、識別すべき画素に関する、また周囲を取り囲む画素に関する識別ベクトルの要素は、該ベクトルを形成するための特定の画素読み取り順序を参照して、上記画素同士の距離関係と、符号化すべき画素との間の距離関係とに対応させるように配置される。
【００１９】
上記識別ベクトル要素は、該識別ベクトル要素を決定するために選ばれた画素セットの周囲の画素と関連しながら、識別すべき画素が、該画素セットの画素の一つと対応する中央の位置を占めるように配置される。
【００２０】
上記方法は、デジタル画素やデジタル処理された画素を形成する各画素毎の識別ベクトルの生成を含む。
【００２１】
この配置によって、例えば実際に表示される画像の画素と同一位置上にある一組のデータセットのように、一組の仮想画素セットと対応するデータマトリックスから成る仮想イメージが、各要素が特定の画素位置において識別ベクトルを有し、上述のように定義された連続的な数値構造を有するマトリックスに変換される。
【００２２】
上記識別ベクトルが識別すべき画素の周囲の特定の数の画素と関連付けられたデータによって与えられる要素を有するので、後者はその輝度に応じた数値のみでなく、識別ベクトル要素を形成するために選択された周囲の画素の輝度に応じた数値も用いて求められる。従って、例えば画素と関連付けられた輝度データ等の画素マトリックスは、一組のベクトルに変換される。
【００２３】
上記画素識別ベクトルは、例えば選択画素の値と、時間ごとに異なる識別すべき画素の値といった、他の要素にまで拡張してもよい。これは例えば、異なる時間に得られた同一フレーム内の異なるデジタル画像又はデジタル処理された画像に適用する場合に有利である。この場合、ベクトルは識別すべき画素の値と、その画素の周囲の選択された複数の画素の値とからなる、異なる取得時間における同一フレームのイメージにより求められた、連続した異なる要素セットと対応付けられる。
【００２４】
要素セットは識別ベクトル内部において時系列の画像取り込みに対応して連続的に並んできることが好ましい。
【００２５】
これは、本発明の符号化法が、各画素をその数値とその画素と周囲の特定数の画素との関係とを基に識別させることができる上に、この識別すべき画素の時間変化と選択された周囲の画素との関係の時間変化の特定にまで拡張できることを明確に示している。本発明の方法によれば、動的オブジェクトとして表現される連続的な画像であっても、各画像の画素に対し、数値的記述を提供することができ、該オブジェクトのいかなる動作によって生じる変化も、識別ベクトルに含めることができる。
【００２６】
上記方法は、二次元と三次元のどちらの画像に対してでも容易に実施できる。後者（三次元画像）の場合において、もし識別すべき画素の周囲の遠ざかるシェルを形成するすべての画素を計算に組み入れるなら、識別ベクトルの要素数は３乗の計算で著しく増加することになる。
【００２７】
識別すべき画素を取り囲む選択画素のパターンと、どのデータが識別ベクトル要素を形成するかについては、実際上の用途に依存して変化する。
【００２８】
画像の画素を符号化する方法のもう一つの実施例によれば、適切な最小画像表面として1画素を検討する代わりに、隣接画素グループを考慮しても良い。符号化すべき画素群の四角いサブマトリックスにおいて、符号化すべき最小画像領域は該画素群のサブマトリックスの４つの中心画素によって形成される。この場合、符号化ベクトル又はマトリックスの該４画素からなるグループに割り当てられた少なくとも一つの値は、該４隣接画素の輝度の線形又は非線形結合によって生成される。
【００２９】
最小画像領域としての符号化すべき画素グループの値は、それぞれが例えば上記グループ化された４画素の輝度と、平均値と、分散のような統計的値との線形又は非線形結合のように、いくつかのパラメータからなる組み合せの値でもよい。最小画像領域として該グループ化画素群の数値を考慮した時に、もし画像がカラー画像で、該輝度と色度に時間的変化のある場合、グループ化された４画素の明度を扱っても良い。また、グループ化された画素群の色度は、該グループの個々の画素の色度と、例えば分散のような統計的パラメータに対応する値との少なくとも一つの線形又は非線形の結合の形式でよい。
【００３０】
グループ化された画素群の輝度や色度値の変化は、例えば時間に比例した平均値やその他の統計的値のような上記線形又は非線形結合の時間に比例した変化として考慮することができる。
【００３１】
例えばグループ化された４画素のように、特定の数からなる例えば最小画像領域のための識別又は符号化ベクトルは、上述の識別ベクトルと同様に、輝度と色度と、特定数の周囲画素の時間に比例した変化と、の少なくともいずれか一つを備える。
【００３２】
最小画像領域を符号化する上記場合、他の選択肢を選んでも良い。第一の場合、符号化すべき最小画像領域を形成するグループ化された画素群の周囲の選択画素それぞれが、単独又はそれ自体で取り扱われる。
【００３３】
第二の実施例の場合、画素を取り囲む選択画素群は符号化されたものと同様にグループ化され、このように最小画像領域を取り囲むことで、この像を取り囲んだ領域の値は、最小画像を取り囲む領域としてグループ化された画素の輝度の線形又は非線形結合として、又は他の統計関数の線形又は非線形結合として定義される。
【００３４】
上で開示した実施例には、画像として再現される対象と比較して画素数が非常に小さい場合、計算時間を減少できるという長所があり、１画素からなる領域の範囲内においては、イメージ化された対象の構造に変化は生じない。
【００３５】
本発明はまた、特に識別ベクトルに符号化される画素からなる画像において、オブジェクトとオブジェクトの形状との少なくとも一つの認識を目的とした画像処理方法に関するものでもある。
【００３６】
上記デジタル画像又はデジタル処理された画像を処理する方法は、以下のステップを有する。
【００３７】
異なるデジタル画像又はデジタル処理された画像を、選択されたタイプと特質によって識別された画像のオブジェクトとともに画素識別ベクトルに符号化し、異なるタイプと特質の所定のリストを参照して、対応する識別ベクトルによって符号化された個々の画素又は体素によって実際に再現されるように、各識別ベクトルを対応する既知のオブジェクトタイプ又は特質に割り付けるステップと、
該識別ベクトルと、再現されるオブジェクトの割り付けられたオブジェクトタイプ又はオブジェクトの特質と、によって形成された２項式からなる専門的処理システムのティーチングデータベースを生成するステップと、
データベースをシステムに追加して、実際に専門処理システムをティーチングするステップと、
各画素に割り付けられた識別ベクトルによって未評価画像の画素を符号化するステップと、
該画像の画素識別ベクトルを該処理システムに入力することで、処理システムの出力として、そして処理の結果として、各画素によって表現されるオブジェクトのタイプと特質を得るステップ。
【００３８】
オブジェクトの特質やタイプの認識処理と画素識別ベクトルの割り当ては単なる比較であるので複雑ではない。画素数や比較オブジェクトのベクトルの数が大きく、ベクトルがかなりの数の要素を持つところが複雑である。認識すべき画素の識別ベクトルを基本となる上記エキスパートシステムの知識又はティーチングデータベースに含まれる画素の識別ベクトルと比較する各ステップでの処理時間を計算した場合、どんなに速くても合計時間は非常に長時間となり、実用上受け入れられない。この応用分野には、特に特定の処理アルゴリズムが適しており、さらに明確には、既知のニューラルネットワークが適している。
【００３９】
それにもかかわらず、処理システムとしてのニューラルネットワークの使用が好ましい一方で、本発明は上記アルゴリズムのみならず、例えば動作の遅い比較をし、識別ベクトルがオブジェクトの１又は他のタイプに属するのか、それとも種々の可能性の中の特徴を有するのかどうかを決定する離散化アルゴリズムといった、処理すべき画像の画素の識別ベクトルとティーチングデータベースとを比較するためのいかなるアルゴリズムにも対処できることが理解されるであろう。
【００４０】
以下で明らかになることであるが、本発明の画素符号化法は、例えば現在想定されるものなどより信頼性の高い、正確な結果を提供する。
【００４１】
これらのアルゴリズムは、同一のオブジェクトタイプ又は特質に対してかなりの変動量を計算に組み入れることで、正解に向かって迅速に集中させ、或いは最良の可能な解として満足な結果に収束させることができる。
【００４２】
エキスパート処理システムによって提供される結果は単にリストの印刷や画面表示で見ることができる。その代替として、あるいは組み合せとして、エキスパート処理システムで求められた処理結果を、タイプや特質ごとに色を割り当てることよって、そして表現されるオブジェクトのタイプや特質に対応する色を割り当てられた各画素によってデジタル処理された画像上に解答を表現することによって強調表示することもできる。
【００４３】
上記ティーチングステップは、そのタイプや特質が所定の選択肢の一つである、異なる時間の同一フレーム内の異なる画像に基づくものも、異なるフレームまたはオブジェクトの画像に基づくものも、上記エキスパート処理システムが、特にニューラルネットワークが、特定のオブジェクト又は特定の特質に対する識別ベクトルの様相が、その最大自由度範囲内でどうあるべきかを学習することを可能にしていることに留意すべきであろう。
【００４４】
再現されたオブジェクトまたは特質の少なくとも一つの認識が画像の全体の処理とは独立であることと、画像の中で画素のセットが表現しているものとは無関係に、画素単位で次々と処理がされることも理解すべきである。
【００４５】
上記２特性は基本的に重要である。特定のオブジェクトのタイプと特質を表現する画素の識別ベクトルに可能な限りの自由度を提供することで、処理システムは識別ベクトルや画素が、特定のオブジェクトのタイプに属するのか、それとも特定の特質に属するのかを、より正確かつ信頼性高く認識することができるようになる。
【００４６】
画素を基本とした処理は、本質的に画素識別ベクトルの認識を特定のオブジェクトのタイプや特質に属するものとして、画像化された対象から解放することができる。
【００４７】
画像処理法には、他にも長所がある。
【００４８】
第一の付加的長所は、単に処理システムのティーチングデータベースに組み込むことによって、以前のティーチング処理に影響を与えることなくオブジェクトのタイプや特質のリストに、例えば限定したり拡大したりするといった変更を与えることができることにある。また、その後の拡張に影響を与えることなく、画像処理をティーチングデータベース内の全ての特質やタイプの中から画像オブジェクトのいくつかのタイプや特質のみを認識するように限定することも可能である。
【００４９】
更に、使用によってシステムが得た知識を有するデータベースは増加し、それによって知識やエキスパート知識、それらの信頼性や処理システムの正確さを向上させることができる。
【００５０】
画素特性の客観的な評価により、人間の画像認識や解釈ミスを避けることができる。
【００５１】
識別すべきオブジェクトのタイプ又は特質の少なくとも一つを目的に応じて選択し、適切なティーチングデータベースを形成することにより、同一の処理システムを異なる機能を実現するために用いることができる。  また、単にオブジェクトのタイプと特質を認識するだけで、焦点のぼけた画像や、異なる撮像手法、例えば核磁気共鳴撮像や超音波撮像、Ｘ線撮像、光学写真撮影等で得られた同一オブジェクトの、画像欠陥を補正したり、画像を正確に重ね合わせたりすることができるようなティーチングデータベースの生成が可能である。
【００５２】
この認識手法によって提供されるさらにもう一つの有利な点は、撮像中の画像解像度を制限できることであり、本手法によってより優れたより正確な認識ができるため、得られた画像の評価能力に関しては、人間の目の能力と比較して同等かそれ以上の結果を得ることができる。このことが、例えば核磁気共鳴や超音波その他同等の手段による短時間撮像の場合を含んだ低解像度画像に対し、重要な長所をもたらす。これが高速撮像と画像再構成装置に要求されるコストを低減するのみならず、長時間静止する必要が無くなることによる患者の安楽と密接に関係する。
【００５３】
本発明の画像認識法の特定用途としては、核磁気共鳴撮像や超音波撮像、Ｘ線撮像といったものから得られた診断画像からの組織タイプの自動認識がある。
【００５４】
この場合、本手法は以下のステップからなる。
−既知のデジタル画像又はデジタル処理された診断用画像の符号化により得られた画素識別ベクトルに基づくエキスパート処理システムをティーチングするためのデータベースの生成ステップであって、その画素群は予め専門家により組織のタイプが割り付けられており、画素識別ベクトルが対応する既知の組織タイプと一義的に割り付けられているもの
−上記ティーチングデータベースを取り入れることによるエキスパートシステムのティーチングと、処理アルゴリズムのタイプとモードの対応付けステップ。
−画像または同一フレーム画像群の時間系列を本発明の手法に従って画素識別ベクトルに符号化するステップ。ここで画像又は時間系列はデジタル方式で得られたもの又はデジタル処理されたものであるが、解釈はされていないものである。
−処理システムに取り込まれ、解釈されていない画像に画像符号化ベクトルを取り入れるステップ。該処理システムは、各画素識別ベクトルの組織タイプ又は組織の特質を処理し、その結果を表示する。
【００５５】
上記結果には、各画素に対しては、属するオブジェクトのタイプ又は特質毎に所定の色を割り当てて表示する。
【００５６】
この場合、この方法は診断機能を有していないが、内科医にとって或いは得られた画像の評価に責任を持つ技術者にとって、非常に頼りになる表示を生成していることに注意すべきである。直接治療の提案はしないが、その画像の中から見出される最もふさわしいと思われるシンプルな組織タイプの表示を提供する。最終診断のための実際的かつ全体的結果を確実にするには、有資格担当者によって読み出されるべきかつ解釈されるべき画像と、他の診断方法による別のクロスチェックとの両方が要求される。
【００５７】
それにもかかわらず、以下で明らかなように、Ｘ線感光板や超音波画像や核磁気共鳴画像のような診断画像を読み取り、解釈することは、とりわけ画像に再現された疾患が非常に小さな範囲である場合にあっては、簡単なことではない。本発明が提供する装置は、誤解釈の危険性を低減し、同じ要素が誤解釈され、又は内科医や有資格担当者から見えなくなることを防止する一方で、潜在的病理的要素に対し信頼性の高い信号を送る。
【００５８】
本発明の更なる進歩性は、従属請求項の主題として構成されている。
【００５９】
本発明の特徴と、それに由来する長所は、以下の詳細な説明の中の、それに発明が限定されることのない実施例と、添付された図によってより明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
図１は、例えば一組の画素（画像の単位要素）からなる二次元のデジタル画像又はデジタル処理された画像の場合における、非常に簡素化された本発明に係る符号化手法を示す。
【００６１】
この例では、様々な処理，特に画像処理に使える情報となるよう符号化される目的で設計された番号５の画素を示している。
【００６２】
この場合、上記画像が有する画素数はいくつでもよく、図１の画素５に示すように、処理ステップは、該画像のすべての画素に対し実施される。本発明に係る符号化のための方法において、画素の周囲の画素群は、画素５の認識ベクトルを生成するために用いられる。上記周囲の画素は、識別ベクトルの要素として選択する周囲の画素の数や、符号化すべき画素（この場合画素５）に対する周囲画素の位置に関して異なる選択肢へ導くことができる所定の規則に従って選択される。
【００６３】
符号化すべき画素の識別ベクトル要素として用いる場合の、最も明白な選択肢の一つとしては、符号化すべき画素に直接隣接する画素すべてを用いることであって、つまり図１の画素５の場合で、周囲の画素１、２、３、４と６、７、８、９を用いることである。
【００６４】
白黒二値又は中間調を含んだ画像においては、各画素で表現された値は、対応する画素の輝度の値によって与えられる。換言すれば、中間調の階調値は、白から黒までの中で所定の中間値を用いて表現され、撮像装置の色解像度に関わるデジタル画像の画質に依存した階調数を有することができる。
【００６５】
カラー画像においても、各画素は輝度と同様に、その割り当てられる色はカラーエンコードのタイプに依存する変数値を持つ。
【００６６】
以下の図面例では、本方法の各ステップをより良く説明できるように、白黒又はグレー階調画像に限定している。画素の色も変数として拡張することは、結局識別ベクトルとしては非常に多くの要素を含むことになるが、当業者にとっては自明なステップである。
【００６７】
図１は、画素５に対する識別ベクトルの構造を示している。
【００６８】
このベクトルは、画素マトリックス内を同一の画素番号割り付け手順で番号を割り付けられた画素１から始めて画素９までのすべて画素からなり、それらの画素はベクトル要素である。この場合、画素マトリックス中央の画素５は、識別ベクトル要素列の中央を占めることになる。
【００６９】
符号化すべき画素のための識別ベクトルを形成するように設計された画素群を番号付けする手法自体は関連性がなく、重要なのは、この手法による選択はすべての符号化プロセスで常に正確に追従されることであり、さもなければベクトル要素が異なる配列順をとることになって、２つの画素ベクトル間の比較など出来なくなってしまう。
【００７０】
従って、この符号化操作のために、画素５の識別ベクトルは輝度階調情報、即ち識別すべき画素に関する様相情報のみならず、周囲の画素の輝度情報も含んでいることに注意すべきである。
【００７１】
このベクトル構造は画像の内容は個々の画素の様相に基づいて認識されるのではなく、該様相と周囲の画素の様相との関係により認識されるという知識に基づいている。実際上、周囲のドットの様相又は領域の様相との関係で評価されない限り、個々のドット自体は重要ではない。視覚的にも、画像の中に表示されるものは、画像上の異なる領域との相対的評価に基づいて認識される。
【００７２】
上述の如く、符号化すべき画素の識別ベクトルの生成のために周囲の画素を選択することは、特定の規則に支配されるものではない。
【００７３】
例えば、符号化すべき中央画素中央画素から囲む距離を増加させて、その囲む環状画素群の少なくとも幾つか又はすべての画素をベクトル要素として用いることで、識別ベクトルを生成するために計上する周囲画素の数を増加することは可能である。
【００７４】
図に示した例のように、中央画素５の外周で直接隣接する画素環、例えば画素１、２、３、４、５、６、７、８、９のすべて又は幾つかを計上することができる。
【００７５】
この場合、ベクトル要素数は大幅に増大し、識別ベクトル処理が過負荷状態になる。もし画素５の符号化ベクトルが、例えば図示した３×３画素マトリックスを外側で囲む全ての画素を有するように設定したとすれば、識別ベクトル要素数は９から２５にまで増加する。
【００７６】
この場合、処理により得られる解の精度は明らかに向上する。
【００７７】
さらに、符号化すべき画素からより遠くの画素まで付加することにより、適切な重み付けを得ることができ、互いに異なる手法を用いた場合でも、識別ベクトル上への影響を減らせる可能性がある。
【００７８】
図２に、中央画素１４が、その外周を直接囲む全ての画素により３×３の範囲で２７の要素を持つ識別ベクトルによって符号化されている、三次元画像の場合を示す。
【００７９】
二次元の実施例で提案した検討内容が三次元の実施例にも適用される。これは、例えば図示した立方体を取り囲む三次元立方体画素のように、他の画素を計上した場合の識別ベクトルの過負荷な処理の様子を明確に示している。この場合、もし５×５×５の立方体を識別ベクトルとしたなら、要素数は３乗計算で２７から１２５まで増加する。
【００８０】
本発明のもう一つの特徴によれば、本画素ベクトル符号化のための方法では、同一フレームの連続画像が利用可能である場合、識別ベクトルとして検査時に画素の時間に対する挙動を組み込むことができる。
【００８１】
連続画像は、例えば動画の複数のフレームで構成されていても、１枚のフレーム内に連続的な瞬間として存在する個々の画像により構成されていても構わない。連続的瞬間を同一フレームに収めた画像の例としては、造影剤の潅流の超音波診断画像がある。この場合、時間Ｔｃの瞬間における検査時の解剖部位への造影剤の注入によって、またそれ以降の所定の時間間隔をおいた同一部位の撮像によって、血液の循環によって流される造影剤の潅流が撮像される。画像の時間変化により、注入の瞬間から一定時間を経過した後における造影剤の存在が確認できる。これらの画像は、有用な推論と、血管又は腫瘍の存在確認に関する情報との少なくとも一つを提供する。
【００８２】
上記の場合において、再現されるオブジェクトは、その様相に基づくものだけでなく、その様相の時間変化に基づいても認識される。従って、各画素の識別ベクトルにおいて画像の画素によって再現されたオブジェクトの特質やタイプを特徴付けるすべてのデータを含ませることを目的とした画素ベクトル符号化プロセスは、とりわけ符号化画素の時間変化を説明できるものでなければならない。
【００８３】
この場合、所定の画素の識別ベクトル、例えば図１の実施例における画素５の識別ベクトルは、対応する画像が撮像される各瞬間毎に、画素１から９に関連する９個の要素からなるセットを含むことになる。
【００８４】
図示された実施例には、同一フレームにおいて時間Ｔ＝０、Ｔ＝１、Ｔ＝２、Ｔ＝３、Ｔ＝４、Ｔ＝５で得られた６画像が示されている。さらに、この実施例は造影剤注入後の同一の解剖部位の連続超音波画像を得るために開発されたものである。造影剤が注入された時間Ｔｃにおける画像に矢印Ｔｃを付している。
【００８５】
識別ベクトルが時間Ｔ＝０、Ｔ＝１，Ｔ＝２において得られた３枚の画像の画素１から９を計上したとすると、識別ベクトルはすでに２７の要素を有することになる。時系列の６枚全ての画像を計上した場合、要素数は５４にまで増加する。これは符号化すべき画素が中央にある９画素マトリックスを計上した符号化プロセスとのみ関係する。５×５マトリックスにおいて符号化すべき画素の周囲の画素群を含ませようとした場合、即ち各時点で識別ベクトルの２５の要素を持った時系列の６枚すべての画像を対象とした場合、各識別ベクトルは１５０要素を有することになる。
【００８６】
図２の例にある３×３×３の立方体の画素空間で囲まれた三次元画像の場合、画素識別ベクトルは２７要素を有する。図３の例にある符号化ベクトルは時系列全６画像に対し、１６２要素を有する。符号化を５×５×５の三次元空間にまで拡張した場合、画素識別ベクトルの要素数は７５０にまで増加する。
【００８７】
本発明の特徴である符号化法は、以下の単純かつ高速な方法に従うことに留意しなければならない。これにより画像内の画素の特徴を、その周囲の画素との関係や符号化すべき画素とその周囲画素群の時間変化との関係のみならず、その画素自身の値によっても識別することができる。
【００８８】
この符号化のための方法は、画像の主体や符号化する目的とは独立に、画素群と、実質的に制限された検査範囲のみを計算対象としていることにも留意すべきである。
【００８９】
明らかに、画像や時系列画像の符号化時間は画素数で現す画素サイズに厳密に依存している。
【００９０】
本発明の画素符号化のための方法のもう一つの実施例としては、個々の画素で構成される画像を対象とするのではなく、少なくとも１以上の隣接画素からなる、サイズの異なる最小画像領域を定めることができることである。
【００９１】
上述の手法、特に図１から３を参照すると、図１では画素５、図２では画素１４のように、単独画素を識別するのでなく、特定数の画素群例えば４隣接画素群、又は９隣接画素群からなる上記最小画像領域を識別している。
【００９２】
この場合、グループ化した隣接画素群からなる上記最小画像は、該最小画像寸法を形成する画素グループの各輝度と明度の少なくとも１つの線形又は非線形結合としてとして、また一以上の統計的関数として算出される。
【００９３】
単純な例では、上記最小画像領域の各画素の輝度値の平均を、その最小画像領域の分散とみなせる。この場合、上記画素群の明度値情報をその平均値又は分散に加算することができる。さらにこの場合において、図３に示すように、輝度と明度の少なくとも一つの時間依存性に関すしても、上記同様に加えることができる。この場合、上記画素群の輝度や明度値の組み合わせ及び統計的関数の時間依存性、即ち、最小画像領域を形成する各画素の輝度や明度の平均値の時間変化や統計的関数値の時間変化が考慮される。
【００９４】
上記最小画像領域を識別する画素ベクトルのために隣接画素を選択することは、二者択一的である。
【００９５】
選択肢の一つは、隣接画素それ自体を取り込むことである。
【００９６】
選択肢のもう一つは、やはり隣接画素を、最小画像領域の近接領域としてグループ化することである。この着想をより明確に説明すると、図１の例において画素１から４と画素６から９が画像領域であるとして、それは先の例の個々の画素ではなく、特定数の隣接画素により形成されている。この画素群の特定数は、符号化すべき最小画像領域を定めるものと同数であっても良いし、異なっていても良い。
【００９７】
１以上の画素からなる最小画像領域を取り入れた上記符号化のための方法の長所は、符号化のためのコンピュータの実行時間を高速化し、使い易くし、特に数画素からなる領域内において画像化された主体が何の構造的な変化も示さなかった場合や、二以上の隣接画素で画像を形成している領域において、画像解像度が低くて何の構造的変化も検知できな場合にでも、誤りを発生させないといったことである。
【００９８】
厳密な診断の分野においては、例えば実際的かつ経済的理由によって、画像内の画素数は該して二次元画像の場合で２５６×２５６画素に制限されており、符号化は極めて高速に処理される。この場合、図１から３に示された方法に従った符号化は、長時間を要することなく行われる。
【００９９】
周囲の画素や時間変化と関係する画素の様相に関する情報を含む上記符号化のための方法が、画像処理によって画素によって再現されるオブジェクトのタイプの認識や、特質の認識ができるようにし、その同じ処理またはソフトウエアによって自動的に認識できるようにする。
【０１００】
図４は、デジタル画像又はデジタル処理された画像の処理手法のブロックダイヤグラムであって、上記符号化手法に基づいて動作している。
【０１０１】
上記処理手法は、処理システムにティーチングを行うステップと、処理を行うステップの２段階からなっている。
【０１０２】
処理自体は、基本的にオブジェクトのタイプ又はオブジェクトの特質と対応付けられた特定数の画素識別ベクトルを有するデータベースと、処理すべき画像の画素識別ベクトルとの比較によるアルゴリズムによって処理される。
【０１０３】
処理すべき画像の各画素の識別ベクトルとデータベースに入っている画素の識別ベクトルとの比較結果として、上記比較アルゴリズムは、処理すべき画像に含まれる画素符号化ベクトル又はその所定部分に、最も適した、又は可能性の高い、又は類似したオブジェクトのタイプ又は該データベースに含まれる画素識別ベクトルの特質を割り当てる。
【０１０４】
上記処理アルゴリズムは、単純な判別用アルゴリズム、例えばＤＮＡ用アルゴリズムの線形判別式(S.R. Searle, 1987, Linear Models for unbalanced data, New York, John Wiley & Sons)のようなものでも良いし、もっと複雑なアルゴリズム、例えばニューラルネットワークでも良い。用いられる画像処理手順は、ニューラルネットワークの典型的な応用であり、即ち莫大な数の典型的な単純な作業が要求される分野であって、非常に多くの同一処理ステップをこなさなければならないため、正確な数値的解が得られないものである。
【０１０５】
実際には、処理すべき画像内の画素の識別ベクトルと参照するデータベース内の画素の識別ベクトルとを比較するためのつまらないステップの実行に、受け入れ難いほどに長時間のコンピュータ処理が要求される。
【０１０６】
例えば既知のMetaGen1, MetaGen, MetanetAf,MetaBayes, MetanetBp, MetanetCm (M.Buscema(ed), 1998,SUM Special Issue on ANNs and Complex Social Systems,Volume 2, New York, Dekker, pp 439-461 と、M.Buscema and Semeion Group ,1999, Artificial Neural Networks and Complex Social Systems [in italianJ, Volum~ 1, Rome Franco Angeli, pp 394-413 and M.Buscema, 2001, Shell to program Feed Forward and Recurrent Neural Networks and Artificial Organisms, Rome, Semeion Softw~ire n.12, ver 5.0) , TasmSA.Bp, TasmSASn (M.Buscema and Semeion Group ,1999, Artificial Neural Networks and Complex Social Systems [in Italian], Volume 1, Rome , Franco Angeli, pp. 440-464), FF-Bm, FF-Bp, FF-Cm, FF-Sn et al.
(D. E. Rumelhart, G. E. Hinton, and R. J. Williams,1986, Learning representations by back-propagating errors,Nature,23: 533-536; M.Buscema, 2000,Squashing Theory and Contractive Map Network, Rome, Semeion Technical Paper n. 23i -23e; M. Buscei~ia, 1995, Self-Reflexive Networks. Theory, Topology, Applications, in Quality & Quantity, Kluwer Academic Publishers, Dordtrecht, The Netherlands, vol.29(4), 339-403, November)  等の多くのニューラルネットワークを用いる事ができる。上記ニューラルネットワークに関し記載された文献は、本発明の一部とみなされる。
【０１０７】
上記ティーチングステップは、デジタル画像又はデジタル処理された画像内の画素によって再生されたオブジェクトタイプや特質と一義的に関連付けられた、上記の如く符号化され、専門家の視覚的作業に基づいて解釈された画素識別ベクトルのデータベースを生成することからなる。各画素の識別ベクトルは、オブジェクトのタイプ又は画素によって再生されたものの特質と関連付けられており、当該オブジェクトのタイプや特質のリストは、予め定義されており、ティーチングや処理アルゴリズムに提供される知識データベースの生成に用いられるデジタル画像又はデジタル処理された画像の典型的な対象と一致させられている。
【０１０８】
処理アルゴリズムをティーチングするための知識データベースは、選択した処理アルゴリズムの特定のティーチングモードに応じて処理アルゴリズムによってアクセスが許可される。  処理アルゴリズムのティーチングステップの最後に、被写体のデジタル画像又はデジタル処理された画像が上述の方法に従って、処理アルゴリズムの知識データベース内のものと互換性がある形で符号化される。処理アルゴリズムは実質的に符号化処理で生成される個々の画像の識別ベクトルを比較し、もっとも相応しいオブジェクトのタイプ又は再生されたオブジェクトの特質を、各画素に割り当てる。
【０１０９】
それから画素内の画像の各識別ベクトルと対応付けられたオブジェクトのタイプや特質の差異が、印刷リストや例えば色等の区別をつけた強調表示によって処理対象の画像上に直接表示される。
【０１１０】
画素の総数と、個々の画素によって再生されるオブジェクトのタイプや特質のリストが要求する精度に依存して、該タイプや特質のサブセット又は全てのどちらかが選択される。
【０１１１】
デジタル画像又はデジタル処理された画像は、符号化のための方法に記載されているものに関連して二次元又は三次元画像であり、又は同一フレーム内で異なる時間に得られた各時系列の画像である。
【０１１２】
より詳細には、図４にティーチングと処理の２ステップが示されており、符号１０は個別で連続画像形式の一組のデジタル画像又はデジタル処理された画像を示している。符号１１は該画像の各画素の識別ベクトルに応じた符号化手順を示している。符号１２は、符号１３の所定のオブジェクトのタイプ又は特質に基づいて、各画素によって再現されたオブジェクトの特質又はタイプを、対応する識別ベクトルに一義的に関連付けるステップを示している。符号１４は、画像処理アルゴリズム用の照合又はティーチングデータベースを示している。  処理ステップにおいて、符号１８で示されたデジタル画像又はデジタル処理された画像又は、例えば同一フレームの時系列画像のような１セットの画像が、符号１９のステップによって識別ベクトルに符号化される。その識別ベクトルは、符号１７の処理アルゴリズムへ渡される。処理アルゴリズム１７は、特に符号１３のリストに含まれたタイプと特質の符号１６のリストの供給も受ける。そのリストを用いて処理アルゴリズム１７はティーチングデータベース１４にアクセスする。
【０１１３】
上記処理アルゴリズムは、画像の画素の各識別ベクトルにオブジェクトのタイプ又は特質を割り当てる。該識別ベクトルは、符号２０のところで対応する画素に復号され、後者は、画素の様相の変化に対し一義的に割り当てられた、例えば色のタイプを割り当てる。このようにして特徴づけられた画素が、例えば元画像上に重ねて画面に表示される。或いは、処理されたデジタル画像の画素識別ベクトルのリストが印刷され、又は画面上の画像が印刷される。
【０１１４】
別の方法として、上記アルゴリズムによりもたらされた、個々の画素により再現されたオブジェクトの特質やタイプの認識に基づくデータを更なる処理に用いても良い。
【０１１５】
上記アルゴリズムがもたらしたデータの更なる処理又は取扱いは、求められる機能や処理目的に依存して、上記アルゴリズム自体又は他のタイプのアルゴリズムを用いて実施できる。
【０１１６】
従って、例えば上記処理手法を単に画素によって再現されたオブジェクトの認識や、特質、状態等の認識に用いることができる。
【０１１７】
この種の処理は、診断画像、特にＸ線や超音波、核磁気共鳴等の画像の理解と解釈を自動的に援助するものとして、医療分野で使用する時に有利である。
【０１１８】
上記に代わる方法として、或いは上記との組み合わせとして、本発明の方法では、異なる手法で撮影又は得られた画像も、同一対象や実質的に同一フレームにおける画像内の、オブジェクトの形状やタイプの認識に用いることができる。この場合、同一対象であり、実質的に同一フレーム内にある画像のそれぞれは、本発明の処理方法によって処理される。そしてフレーム内の実質的に同じ位置にあり、同一オブジェクトのタイプ又は特質と関連付けられた異なる画像の画素は重ねて表示される。これにより、３つの方法によって描かれた、同一対象の細部まで含んだ画像が提供される。これは、他の方法や画像技術を用いてのみ認識され、表示される細部のみならず、いくつかの方法や画像技術やモードを用いてのみ認識され、再現される細部をも、単一の画像に集積するのに有利である。
【０１１９】
同様に、上記処理手法は、画像の補正、例えば焦点の合っていない画像を正確に補正することに使用できる。ここで、一義的に割り付けられた、対応する画素によって再現されたオブジェクトのタイプや特質とともに、焦点の合っていない画像の識別ベクトルを含む十分なティーチングデータベースを提供することによって、本発明の手法は、焦点の合っていない境界を再現する画素を識別し、それらを分離又は変形することで焦点の合った画像を生成することに用いることができる。
【０１２０】
上記二つの応用は、明らかに医療分野で使用可能である。
【０１２１】
とりわけ、実質的に同一対象の同一フレーム内に重ねた画像得るために上記処理手法を用いる事で、例えば超音波、Ｘ線、磁気共鳴画像といった異なる画像技術によって得られた全データを、一枚の画像に集積することができる。
【０１２２】
あるオブジェクトの異なるタイプや特質を識別できることが、たとえ同一の主体の異なるフレーム間の画像であっても、該異なるフレーム間の配置関係が明らかになるよう計算することで、異なる画像技術によって得られた画像を集積することができる。
【０１２３】
図５から図１３は、医療分野及び、医師の診断をサポートする目的に本発明の方法を応用した実施例の結果である。
【０１２４】
特に図５から１３に示す例は、核磁気共鳴画像診断において、異なるタイプの組織を選択して認識するための処理方法としての使用に関係している。
（例１）（図５）
【０１２５】
【表１】
2005519685.tif 000003
【０１２６】
例１において、画像処理アルゴリズムのためのティーチングデータベースが、例えば胸部での良性腫瘍と悪性腫瘍という、２タイプの組織を識別するために生成されている。
【０１２７】
所定枚数の悪性胸部腫瘍と診断された患者と良性胸部腫瘍と診断された患者との胸部の核磁気共鳴画像が上記方法に従って画素符号化されている。画素の識別ベクトルは、符号化する画素が中央画素であるようにした（図１）３×３マトリックスの、その周囲の画素をすべて要素としている。
【０１２８】
各画素の識別ベクトルは、画像の中で画素によって再現された組織タイプに対して割付けられている。
【０１２９】
従って、画像処理アルゴリズムのティーチングデータベースは、例えば胸部良性腫瘍組織と胸部悪性腫瘍組織といった２タイプの組織に関する画像内の画素の識別ベクトルを含んでいる。
【０１３０】
いわゆるニューラルネットワークからなる以下のアルゴリズムは処理アルゴリズムとして用いられる。
【０１３１】
【表２】
2005519685.tif 000004
【０１３２】
ティーチングデータベース生成に用いられていなかった、異なる患者達の胸部核磁気共鳴の時系列画像は、上述及び図１のように符号化され、符号化に続き画素符号化法に従って、処理アルゴリズムのティーチングデータベースの生成に使用される。これらの画像の例を図８に示す。白い輪は、良性腫瘍組織の存在を示す。
【０１３３】
個々の画素の識別ベクトルは、それにより再生される組織タイプを認識するための処理アルゴリズムに提供される。
【０１３４】
上記アルゴリズムは、ティーチングデータベースに基づいて再現された組織タイプに対し、対応する画素に応じて異なる識別ベクトルを割り当てる。
【０１３５】
その結果は、良性又は悪性の腫瘍に対して割り当てられた画素を色分けするように表示される。
【０１３６】
図９に、図８の画像に対する組織タイプ識別結果例を示す。ここで図８中、白い輪郭で囲われた領域は良性腫瘍組織であると視覚分析された箇所である。
【０１３７】
図９において、黒くスクリーンのかかった白いゾーンは、処理アルゴリズムが良性腫瘍組織に割り当てた画素群を現している。
【０１３８】
白く取り囲まれた黒いゾーンは、処理アルゴリズムが悪性腫瘍組織に割り当てた画素群を示している。
【０１３９】
いくつかの画素に対し、医師の視覚分析により得られた悪性又は良性腫瘍組織であるとの認識と比較して、上記アルゴリズムは一致した表示が出来ず、一時的に誤識別に分類された。
【０１４０】
図５に、データテーブルとチャートの両方において、上記リストの異なるニューラルネットワークにより処理され得られた、組織タイプの予測信頼性結果を示す。
【０１４１】
その結果は、絶対量としての誤認識数とともに、正しく良性又は悪性組織であると識別された割合と、その認識感度と、その正解認知の加重平均と、算術平均の項目に分けて表現されている。そのチャートには、２タイプの組織の認識率と誤認識の数のみが示されている。
【０１４２】
上記記載から明らかに、処理アルゴリズムにより得られたものが組織の識別に関し高い信頼性があることと、従って、画像診断分析手法として用いた場合、上記処理方法は組織の存在の認識と識別に関し、高い信頼性をもたらすことを示している。
【０１４３】
もたらされた表現は信頼性の高いものであるが、診断の確実性も置換性も提供せず、全体的な信頼性のある診断に必要な、付加的な特定の解析又は吟味の実行を提供しないので、この方法は純粋な診断方法ではないことは明らかである。
【０１４４】
本方法は、画像内で表現された特定の組織のより精度の高い位置と識別を目的として、実質的に診断画像の読解と解釈の援助を提供するものである。
【０１４５】
診断画像を読解し、解釈することの困難さは、ＭＲＩや超音波、Ｘ線画像等のタイプに関わらず図８から自明である。
【０１４６】
明らかに、符号化ルールを変更すること、即ち、符号化すべき画素の識別ベクトルの要素である、符号化する画素の周囲の画素の数を増加することで、より良い結果を得ることができる。
【０１４７】
より良い結果は、以下の例で示すように、ティーチングデータベースに含まれる組織タイプの数を増やすことによっても達成できる。
【０１４８】
（例２）
例２は、例１と類似しているが、認識データベースに、例えば正常組織という組織タイプを追加している。従って、ティーチングデータベースが生成されると、画像を構成する画素の符号化ベクトルは、良性腫瘍組織、悪性腫瘍組織、正常組織という組織タイプのうちの一つに一義的に割り付けられる。
【０１４９】
このタイプを追加することで、より多くの画素を計上し、対応する識別ベクトルに確実な意味を持たせることが可能になる。前の例では、これら画素識別ベクトルと対応する画素は、処理アルゴリズムに対し何の意味も持たなかったのに対して、この例２では処理アルゴリズムは、明確な組織の分類又はタイプを割り当てることができる。
【０１５０】
上記アルゴリズムによって識別ベクトルに３条件の中から一つを選択して割り当てるため、この付加機能により、誤りの低減が図られる。
【０１５１】
本例は、上述の例１とまったく同じ手法で実施される。
【０１５２】
本例においては、以下のニューラルネットワークアルゴリズムのみが処理アルゴリズムとして選択される。
【０１５３】
【表３】
2005519685.tif 000005
【０１５４】
図６に数値結果のリストを示す。
【０１５５】
ニューラルネットワークのタイプごとに、組織タイプの認識に対する信頼性が高くなっている。
【０１５６】
（例３）
例３も、上述の例と類似しているが、良性腫瘍組織、悪性腫瘍組織、正常組織、筋肉組織、画像背景の５タイプを使っている。
【０１５７】
ティーティングデータベースは、先の例の場合と同様に生成され、上記５タイプの一つにそれぞれ一義的に割り当てられ、個々の画素によって表現される識別ベクトルを有する。
【０１５８】
画像の画素毎に組織タイプを認識した結果は、図７に示されており、以下のアルゴリズムを用いている。
【０１５９】
【表４】
2005519685.tif 000006
【０１６０】
ＬＤＡを除くすべてのアルゴリズムはニューラルネットワークで用いられるものである。ＬＤＡは判別用アルゴリズムである。
【０１６１】
これらのアルゴリズムによる結果は、非常に高い組織タイプの認識信頼度を示している。更に注意すべきは、上記判別用アルゴリズムが、ニューラルネットワークで得られた結果より断然低いものではあるが、その能力に関して通常条件と比較して予想外の結果をもたらしたということである。
【０１６２】
チャートには、各アルゴリズム毎の誤り数を示している。
【０１６３】
図１０に、図８の例を参考にして識別された画素に色付けをして、結果を視覚化した例を示す。
【０１６４】
筋肉組織、背景、正常組織と良性腫瘍組織が正しく認識されている。例１に関して図９で検知された、幾つかの小さな部位に誤った良性腫瘍組織が存在する兆候は、ここでは消失している。
【０１６５】
図１１、１２、１３に、悪性腫瘍組織を含む胸部核磁気共鳴デジタル写真の例を示す。悪性腫瘍組織は、図１１中に白い輪で強調表示されており、図１２はその拡大図である。
【０１６６】
図１３に、本発明の方法に処理アルゴリズムとしてニューラルネットワークの助けを借りることで、画像の画素により再現された組織タイプの認識に関し得られた結果を示す。ティーチングデータベースは、例３のものと同じであり、全部で５つの組織タイプを含んできる。
【０１６７】
認識処理結果を視覚化した例である図１３から、悪性腫瘍、背景、筋肉組織が正しく認識されていることが判る。
【０１６８】
上記の例や本発明の処理方法に関し、本例及び図では、すべて同一フレーム内の画像が用いられているが、本発明はそれらに限定されないことに留意すべきである。
【０１６９】
本発明の符号化のための方法では、符号化する画素とその周囲の画素との関係を計上できるので、ティーチングデータベースは、特定の画像フレームとは無関係に、同一解剖学上の領域又は可能性として異なる解剖学上の領域のデジタル画像の画素によって再現された組織の識別や認識を可能としている。
【０１７０】
いつも同一フレームの画像である必要がないという、このことが撮像技術を相当に簡素化している。
【０１７１】
連続的に処理されることで収集され認証されたデータを追加することによって、ティーチングデータベースが動的に成長することにも留意すべきである。事実、所定の画素と対応する識別ベクトルとに、上記アルゴリズムによって組織タイプが割り当てられると、それにより形成された識別ベクトルと組織タイプとのペアがティーチングデータベースにロードされ、方法の使用と共に成長し、それによって処理アルゴリズムをますます専門的なものとし、判断のあいまいさや許容誤差がなくなっていく。
【０１７２】
また、単に認識される組織タイプを追加し、それをティーチングデータベースの生成に用い、該組織タイプを再現する、画像の画素識別ベクトルに割り当てることによって、認識処理で扱う識別すべき組織タイプの数が変化することにも留意すべきである。
【０１７３】
ティーチングデータベースを全体的に変更することで、他の対象における他の組織タイプも認識可能であり、別な技術によって得られた同じ対象の画像を修正したり重ね合わせたりすることも可能である。
【０１７４】
診断分野では、組織の認識方法は、例えば心臓の超音波画像等といった、移動する対象に対して提供できる。
【０１７５】
現在では、心電図の制御と同時に、心臓部の超音波画像が時系列で撮像され、蓄えられ、動画と同様に連続的に表示される。とりわけ特異的疾患に関しては、連続写真を解釈することは簡単でなく、比較的不確実なものになっている。従って、例１、２、３記載の処理方法を、図３記載の同一タイプの時系列画像の画素符号化のための方法と組み合わせることで、時系列画像の個々の画像によって再現された組織タイプを自動的に分析および認識できるようになり、その結果、上記タイプが時系列画像上で、それぞれ識別できる形で強調表示され、医師や有資格者が対象物を視認しやすく、位置を把握しやすくすることができる。
【０１７６】
画素毎に上記連続画像の各画像の符号化する画像の値と、その周囲の画像の値を有する識別ベクトルによる、デジタル画像又はデジタル処理された画像内の組織タイプ認識のための処理方法と、該連続画像の各画素の符号化のための方法の組み合わせ技術の、上記と類似の応用分野としては、造影剤の潅流する様子の認識や測定をする分野に限らず、その造影剤の注入と組み合わせた、あるいは組み合わせない形での、組織や血管やリンパ液の流れを認識する分野がある。
【０１７７】
この場合、造影剤注入後の時系列連続画像は、図３に示す方法で符号化される。その処理アルゴリズムのためのティーチングデータベースには、例えば動脈血の流れやリンパ液又は静脈の流れ、そして静止した組織又は血管壁組織といった特質のタイプが含まれる。そして、認識結果はタイプ別に適切に色付けされた画素によって表示される。
【０１７８】
上述のすべての場合において、特定の検査に対し、関連するオブジェクトタイプ又は特質の情報を含んだ適切なティーチングデータベースを生成することが重要である。
【０１７９】
同様の処理装置、即ち処理ソフトウエアをロードできるハードウエアは、単に処理ソフトウエアを処理すべき画像群用ティーチングデータベースと共に提供するだけで、そして処理すべき画像群を符号化することによって、上述の認識処理手順すべてを遂行することができることに留意すべきである。
【０１８０】
画像補正手順に関して、即ちそれが処理により発生したパターンを認識対象から除外したり、対象に取り込んだり、又は焦点のぼけた領域の焦点を合わせる補正をする等の目的の画像処理は、本発明の処理方法に本質的な変化をもたらさない。
【０１８１】
処理により発生したものの取扱いに関しては、処理による発生物のタイプを、処理により再現された画素に割り付けたり、正しい画素タイプを正しくオブジェクトを再現している画素に割り付けたりすることによって処理により発生したパターンを含む又は含まない既知の画像が符号化されるようにティーチングデータベースが生成される。ひとたび画像又は動画像が認識されると、処理により発生した画素を対象から除外したり、或いは、影響を受けた画素に例えば周囲の画素といった参照物と比較することで、本来そうであったと思われる組織タイプや特特質を割り当てることによって、補正することは容易である。
【０１８２】
焦点ぼけも、同様にして修正される。
【０１８３】
本発明の処理方法は、例えば核磁気共鳴や超音波、Ｘ線といった異なる技術によって得られた同一対象に対する個別の画像からなる画像群を生成する際にも有利に用いることができる。
【０１８４】
この場合、ティーチングデータベースは上記３つの異なる技術により得られた３枚の画像全てに対して、画素に対応した組織タイプや特特質を一義的に割り当てられた画素符号化ベクトルを有することになる。従って、画像部分は特定の組織タイプに対して一義的に割り当てられ、明確に定義された部分が単一画像の中に重ねられ、或いは他の組み合わせで配置され表示される。
【０１８５】
本発明の認識方法の別の応用として、撮像方法との組み合わせ、特に例えば超音波や核磁気共鳴撮像といった診断目的のものとの組み合わせにおいて、精度が落ちても動画の撮影がかなり高速であるものや、表示画像が本発明の識別法によって処理された画像のものであるものが含まれる。
【０１８６】
このことが、個々の画像の画素により再現されるタイプや特特質の認識における高い信頼性レベルの維持と、診断撮像時間の短縮を可能にする。この配置は、特に一定の状況下で撮像に比較的長時間を要する超音波や核磁気共鳴の場合に役に立ち、明らかな利点を有する。
【０１８７】
本発明の処理方法は、例えば非常に早期における腫瘍組織のように、病変する可能性のある組織のような組織タイプの認識において相当の利点をも提供する。現在、例えば乳房Ｘ線撮影が約７ミクロンの空間解像度で実施されている。従って、上記画像やそれに割付けられるデータは、いくつかの細胞からなるグループ単位で、非常に早い成長段階において組織タイプの違いを判別できる程度の解像度を有している。それであっても、人間の目の空間解像度はたった１００ミクロンしかない。従って、かなりの画像解像度を現在有効に使うことができない。
【０１８８】
一方、本発明の方法は、画像デジタル化手段との対応付けによるものを除き、空間解像度の制限を受けない。
【０１８９】
従って、人間の目における空間解像度の制限は、適切な画像デジタル処理やデジタルサンプリング手段を使用することによって低減でき、利用可能な画像レベルにまで引き上げることができる。
【０１９０】
従って、本発明の方法を用いることで、人間の目より低い解像度の画像単位ドットを有する画像データからなる、二次元、三次元又は多次元のデジタル処理された仮想イメージの生成が可能である。
【０１９１】
上記処理手法は、本特質的に上記と同じ段階を有する。即ち、画素符号化ベクトルを生成し、特に組織に対し特質とタイプの認識処理をする。
【０１９２】
ここに記載されているように、異なるオブジェクトタイプやオブジェクトの特質は、それに関係した画素の様相を、例えば色配置を適切に変更する等、変化させることで強調表示される。
【０１９３】
画素識別ベクトルのセットによって、画素データマトリックスは再構築され、例えばプリンターやディスプレイ画面を制御するために用いられる。
【０１９４】
上記プリンタやディスプレイは、例えば人間の目より低解像度な高解像度画像の各画素のデータを、表示される対応する画素と同じ様相を有する画素を有するディスプレイやプリンタの画素の単位グループを制御することに用いることを特徴とする画像の変化を用いることによって、個々の画素が人間の目の解像度で表示されるように制御することができる。画像は拡大するというより膨張し、各高解像度画素は人間の目と同等か、又はより高い規模の解像度を有する画素部を生成するのに十分な数の画素を有する画素サブマトリックスを表示することによって表現される。
【０１９５】
解像度７ミクロンに相当するサイズの画素で構成される画像の場合、１４×１４＝１９６画素を単位とするグループを形成でき、従って９８ミクロンの解像度をシミュレートできる。
【０１９６】
ここで、単位グループの１９６画素は、対応する高解像度画素に割り当てられたものと同じ様相で装うよう制御されている。これによって、人の目に見える像点が生成される。
【０１９７】
明らかに、上記表示ステップは、実質的に個々の高解像度画素の拡大や縮小に対応した、より大きなの又はより小さい数の画素を有する、高解像度画素からなる単位グループの生成を可能にする。
【０１９８】
拡大率は、拡大表示ステップが適用され、連続的に拡大させながら、種々の拡大率や解像度因子に対して画像部分を変更できるので、画像部分の境界を定める又は定義することによって予めユーザーが設定できる。
【０１９９】
上記詳細から、画素符号化技術に基づく本発明の認識方法によって、たとえ人間の目では認識できない情報に関してさえも、高い信頼性を有する表示の処理、評価又は提供が可能となることは明らかである。
【０２００】
明らかに、上述の方法は、診断画像処理と健康又は正常な組織と病変組織、特に良性と悪性の腫瘍組織組織に関係する複数の応用分野を提供できる。
【０２０１】
後者の三次元画像応用分野においては、上述の如き進歩によって、組織タイプの分析が可能となり、７ミクロンの解像度かつとても少ない細胞の数で、表示に早期の段階における良性又は悪性腫瘍組織の兆候を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】本発明に係る、二次元空間における単純化したデジタル画像又はデジタル処理された画像の符号化処理方法を示した概念図である。
【図２】図１に示した概念図の三次元空間におけるものである。
【図３】デジタル画像又はデジタル処理された画像内の同一画素の時系列に対する識別ベクトルの概念図である。
【図４】前の図の画素符号化法に基づいて動作する本発明の画像処理法のブロック図である。
【図５】核磁気共鳴撮像によって得られた図８又は図１１に示す画像の、例えば良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織といった、ただ２タイプの組織タイプからなるティーチングデータベースによって動作している画像処理システムによる画像処理結果を示すデータテーブルとチャートである。
【図６】例えば良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織と正常組織といった３タイプの組織からなるティーチングデータベースを用いた画像処理システムによる、図８又は図１１で示す核磁気共鳴像の画像処理結果のデータテーブルと対応するチャートである。
【図７】例えば良性腫瘍組織と悪性腫瘍組織と正常組織と筋肉組織と背景画像といった４タイプの組織と付加的なオブジェクトタイプからなるティーチングデータベースと共に動作する画像処理システムによる、図８又は図９で示す核磁気共鳴像の画像処理結果のデータテーブルと対応するチャートである。
【図８】良性の腫瘍組織が白い輪郭で印されている一枚目の核磁気共鳴画像である。
【図９】図８と同一の画像であるが、本発明の方法で処理され、上記システムがその他の腫瘍組織の画像に属すると判明した画素に異なる様相を割り当て、原画像上にその結果を表示することで良性腫瘍組織のみ認識できるようにした図である。
【図１０】本発明に従って一度処理された後、４タイプの組織と背景の認識についてティーチングされたシステムが、元画像上の異なる組織又は背景に属する画素に異なる様相を割り当てて元画像とともに表示した、図８、９と同一の画像である。
【図１１】白い輪郭で印された悪性腫瘍組織を含んだ別の核磁気共鳴画像である。
【図１２】図１１の白い輪郭で印された箇所の拡大画像である。
【図１３】本発明に従って、同一画像に対し、４つの組織タイプ（良性、悪性、正常、筋肉）と背景の５タイプのオブジェクトタイプに分けて認識し識別する画像処理をした結果を表現した、図１１と同じ画像である。
【図１４】人間の目より解像度の低い画素により表示するステップを伴う、本発明に係る処理方法を示している。
【図１】
2005519685.tif 000007
【図２】
2005519685.tif 000008
【図３】
2005519685.tif 000009
【図４】
2005519685.tif 000010
【図５】
2005519685.tif 000011
【図６】
2005519685.tif 000012
【図７】
2005519685.tif 000013
【図８】
2005519685.tif 000014
【図９】
2005519685.tif 000015
【図１０】
2005519685.tif 000016
【図１１】
2005519685.tif 000017
【図１２】
2005519685.tif 000018
【図１３】
2005519685.tif 000019
【図１４】
2005519685.tif 000020
【国際調査報告】
2005519685.tif 000021
2005519685.tif 000022
2005519685.tif 000023