(57)【要約】【課題】本発明は、Ｘ線検査やＣＴスキャナ分野に関し、具体的にはＣＴ検査で生じた信号を圧縮する技術を提供する。【解決手段】信号が投影空間ドメインにある間、信号の光子雑音が動的範囲で一定のフォーマットに信号がリマッピングされるか、またはエンコーディングされる。すなわち、感知された光子数により光子雑音の標準偏差が変わらないフォーマットに信号がエンコーディングされる。このようなフォーマットにリマッピングされた信号の雑音エントロピーは一定レベル（例；信号の情報を保全する最小値）に固定されうる。このような信号は続いて圧縮される。このような圧縮によって、検出器アレイの画素によって生じた線形アナログ信号に比べて、２．５倍以上の圧縮率で信号が圧縮されてデータ量が減る。【選択図】図２
2013509235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査中の物体（１０４）のＣＴスキャンで得た出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングして圧縮するために投影空間に準備する信号前処理器（１２４）；および
２番目のフォーマットの出力信号を圧縮する圧縮器（１２６）；を含み、
２番目のフォーマットの出力信号の光子雑音が動的範囲で一定であることを特徴とする装置（１００）。
【請求項２】
前記信号前処理器（１２４）が２番目のフォーマットの出力信号の雑音エントロピーを一定レベルに調節することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記信号前処理器（１２４）が出力信号のオフセットと利得変化中の少なくとも一つをイコライジング（ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ）して一番目のフォーマットの出力信号を修正することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
検査中の物体（１０４）に対して回転する回転支持台（１０６）をさらに含んで、前記信号前処理器（１２４）と圧縮器（１２６）が回転支持台（１０６）に設置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記回転支持台（１０６）がＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナの一部分であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記圧縮器（１２６）が一番目のフォーマットに比べて２．５倍以上の圧縮率で２番目のフォーマットの出力信号を圧縮することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記一番目のフォーマットが線形フォーマットであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記一番目のフォーマットが１６ビット浮動小数点フォーマットであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
検査中の物体のＣＴスキャンを表わす出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングするステップ（５１２）；および
出力信号が２番目のフォーマットにある間、出力信号を圧縮するステップ（５１４）；を含むことを特徴とする方法（５００）。
【請求項１０】
前記リマッピングによって２番目のフォーマットの出力信号の光子雑音が動的範囲で一定になることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
２番目のフォーマットの出力信号の雑音エントロピーを一定レベルに調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記雑音エントロピーが２番目のフォーマットの出力信号の情報を保全する最小値に調節されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
圧縮された出力信号を復元するステップ；および
復元された圧縮信号を映像再構成のためのフォーマットに変換するステップ；をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記復元ステップ以前に、
圧縮された出力信号をスキャナの回転部から伝送するステップ；および
伝送された圧縮出力信号をスキャナの固定部で受信するステップ；をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スキャナがＣＴスキャナであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
２番目のフォーマットの出力信号が一番目のフォーマットに比べて２．５倍以上の圧縮率で圧縮されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記一番目のフォーマットが線形フォーマットや１６ビット浮動小数点フォーマットのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
検査中の物体に放射線を放出する放射線放出源を回転させるステップ（５０４）；
放射線放出源が物体周縁に回転する間、放射線放出源から放射線が放出されるステップ（５０６）；
物体を横切る放射線を感知するステップ（５０８）；
感知された放射線を表わす一番目のフォーマットの出力信号を生成するステップ（５１０）；
出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングするステップ（５１２）；
２番目のフォーマットの出力信号を圧縮するステップ（５１４）；および
圧縮された出力信号を復元するステップ（５１６）；を含み、
前記２番目のフォーマットの出力信号の光子雑音は動的範囲で一定であることを特徴とする方法（５００）。
【請求項１９】
圧縮ステップ前に、一定の基準を根拠として２番目のフォーマットの出力信号の雑音エントロピーを調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
復元ステップ前に、圧縮された出力信号をＣＴスキャナの回転部から固定部に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１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検査や画像診断、特にＣＴスキャナ分野に関し、具体的にはデータ圧縮を利用する医療、保安などの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴスキャナのような放射線撮影装置は、検査中の物体の内部の情報や映像を得るのに有用である。一般的に検査中の物体に放射線を当てると、物体の内部に吸収されたり物体を通過する放射線量を基にして２次元映像や３次元映像が形成される。一般的に密度が高いほどより多くの放射線を吸収するので、骨のような高密度部位は脂肪や筋肉のような低密度部位で囲まれた時、暗く見える。
【０００３】
放射線撮影装置は一般的に検出器アレイと放射線放出源を備える。ＣＴスキャナのような３次元撮影装置の場合、検出器アレイと放射線放出源は検査する物体を囲んだドーナツ形態の回転支持台両側に配置される。従来のＣＴスキャナにおいて、回転支持台は物体を検査する間、ｘ軸方向の軸を中心にｘ−ｙ平面に位置する円の中で回転する。検査する物体はテーブルやコンベヤーベルトのような回転中心に並んで動く支持台によって支持される。回転支持台が回転しながら、放射線放出源の一地点で連続的に放射線が放出される。
【０００４】
検出器アレイを構成する複数の画素やチャネルは、それぞれの画素にぶつかる放射線を感知したり放射線から出るエネルギを感知する。一般的に、画素は連続的にアナログ信号を出力して、放射線やエネルギを感知する時は感知された放射線を表わす信号をパルス形態で放出する。
【０００５】
アナログ信号はデジタル信号（例；人の目には見えない投影空間データ）に変換されて、デジタル信号や投影空間データは放射線撮影装置の回転支持台でデータリンクを通して、映像再構成器のような固定部にリアルタイムで伝送される。データリンクの必要容量は何よりも回転支持台の回転速度や信号を放出する画素の数によって左右される。例えば、検出器アレイの画素数が約１２，０００個で画素当たり１６ビットが伝送されるならば、データリンクは最大１．２５Ｇｂ／ｓを伝送しなければならない。同様に、検出器アレイの画素数が２５０，０００個で画素当たり１６ビットが伝送されるならば、データリンクは最大２０Ｇｂ／ｓを伝送しなければならない。このような大量のデータを毎秒ごとにリアルタイムで伝送できるデータリンクは一般的に製作コストが高い。
【０００６】
データをリアルタイムで伝送しなければならない理由はいくつかある。例えば、ＣＴスキャナで物体を検査するには１分以上の時間がかかり、（１ＴＢ以上の）大量のデータを生成する。このようなデータを保存するのに十分な容量を有しながら、回転支持台に設置できる高効率データ保存装置は、製作が難しく費用も多くかかる。データをリアルタイムで伝送しなければならない他の理由は、投影空間を人に見える映像空間に再構成する再構成過程にある。検査中や検査直後に医師や検査官のような操作者に適時に映像を提供するためには、投影空間データを感知された放射線から得る間、データの一部を映像に再構成しなければならない。したがって、このようなデータは検査の進行中に伝送されるのが一般的である。
【０００７】
データリンクを通して伝送されるデータ量を減らす技術としてデータ圧縮がある。圧縮法はデータを伝送する前にデータの重複を減らして、データリンクを通して伝送されるデータ量を減らす。ＣＴスキャナや他の放射線撮影装置で生じたデータを２倍以上に減らすのは、再生する映像の画質を害することなくデータを損失しないことがほとんど不可能であるため、非常に難しいということが証明された。データが損失されれば映像に陰影やノイズが現れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、情報をのせるデータ（例；映像を再構成するのに用いられる情報を有するデータ）は空間的（画素間）または時間的（表示間）にとても重複が多く、大きく圧縮することができる。しかし、投影空間データは相関関係がなく、非圧縮性である雑音を含んでいて、このような雑音は情報と分離することもできない。このため、雑音は損失なしにきちんと圧縮するのが難しい。例えば、このようなデータは１．５ないし２．０程度の圧縮比でも圧縮できない。
【０００９】
したがって、スキャナの回転支持台から固定部にデータを伝送する現在の技術やシステムは、ＣＴで生成されるデータ量が増加するほど、データを伝送するのにかかる費用も増加し続ける。すなわち、情報を有するデータの損失なしに単位時間当り伝送されるデータ量を１Ｇｂ／ｓ以上に高められる技術やシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、検査中の物体のＣＴスキャンで得た出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングして圧縮するために、投影空間に準備する信号前処理器；および２番目のフォーマットの出力信号を圧縮する圧縮器；を含み、２番目のフォーマットの出力信号の光子雑音が動的範囲で一定の装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、検査中の物体のＣＴスキャンを表わす出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングするステップ；および出力信号が２番目のフォーマットにある間、出力信号を圧縮するステップ；を含む方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、検査中の物体に放射線を放出する放射線放出源を回転させるステップ；放射線放出源が物体周縁に回転する間、放射線放出源から放射線が放出されるステップ；物体を横切る放射線を感知するステップ；感知された放射線を表わす一番目のフォーマットの出力信号を生成するステップ；出力信号を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングするステップ；２番目のフォーマットの出力信号を圧縮するステップ；および圧縮された出力信号を復元するステップ；を含み、２番目のフォーマットの出力信号の光子雑音は動的範囲で一定の方法を提供する。
当業者は、以下の記述を読み理解することで、本発明の他の態様をも理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明が、添付の図面とともに例示を目的として説明されるが、これに限定されるものではない。なお、同じ参照番号は類似の要素を示す。
【００１４】
【図１】スキャナの一例のブロック図である。
【図２】物体スキャン装置のブロック図である。
【図３】データ前処理器のブロック図である。
【図４】復元器のブロック図である。
【図５】投影空間データを圧縮する方法のフローチャートである。
【図６】本発明を実行するためのプロセッサ−実行命令語が入っているコンピュータ可読媒体の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明するが、このような実施形態はあくまでも例として挙げただけであり、本発明を制限するものではないということを理解しなければならない。
【００１６】
本発明は、ＣＴスキャナやＸ線スキャナによって生じたデータを圧縮するシステムや技術に関する。このようなシステムや技術で圧縮されたデータは回転支持台（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｇａｎｔｒｙ）に保存されたりスキャナの回転支持台からスキャナの非回転部分に伝送されうる。このように、Ｘ線スキャナ上の現在のデータ保存装置や伝送装置に比べて小型なので、回転支持台に設置されることができ、生産コストが安価なデータ保存装置や伝送装置を生産することができる。
【００１７】
図１は、検査中の物体１０４の映像１６０を生成して、ユーザ１３６が見ることができるようにＣＴスキャナの回転支持台１０６内部の装置で生じたデータを圧縮して、回転支持台外部の装置に伝送する実施形態１００のブロック図である。このようなスキャナは病院で患者の腫瘍を確認したり保安統制室で脅威要素を確認するのに使われる。
【００１８】
図示された実施形態１００において、スキャナの物体スキャン装置１０２は空港のカバンや患者のような物体１０４を検査する。物体スキャン装置１０２はディスク型回転支持台１０６と固定支持台１０８を含む。物体１０４を検査する間、テーブルやコンベヤーベルトのような支持台１１０の（回転支持台の中が空いた穴のような）検査区域１１２に物体１０４を置くと、回転モータ１１４によって物体１０４を中心に回転支持台１０６が回転する。
【００１９】
回転支持台１０６は検査区域１１２の一部分を囲み、Ｘ線のような放射線放出源１１６と検出器アレイ１１８を含み、検出器アレイ１１８は放射線区域１１６の反対側へ回転支持台１０６に設置される。回転支持台１０６が放射線放出源１１６と共に物体１０４を中心に回転する間、放出源１１６は物体１０４に向かって放射線１２０を放出する。ＣＴスキャナの場合には、放射線１２０が検査期間中終始連続的に放出されるのが普通であるが、あるＣＴスキャナや他の放射線スキャナの場合には、放射線１２０が断続的に放出されうる。
【００２０】
放射線１２０は物体１０４を通過しながら、物体の面によって減衰しうる。面ごとに放射線１２０の減衰率が違うので、減衰率や検出器アレイ１１８で感知される光子数の変化に基づいて映像を再構成することができる。例えば、骨や金属板のように、高密度の物質１０４の場合、検出器アレイ１１８にぶつかる光子数が減って、皮膚や服のような低密度の物質に比べて、放射線１２０がより多く減衰する。
【００２１】
ある場合には、物体１０４をスキャンしたり検査する間（図示したとおり回転支持台１０６がｘ−ｙ平面で回転するならば）、物体１０４がｚ軸方向に動くこともできる。このようになれば、物体を横切る放射線のｚ−サイズより大きいｚ−サイズを有する物体を停止後照射（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｈｏｏｔ）スキャン方式に比べて、はるかにより速くスキャンすることができる。回転支持台１０６がｘ−ｙ平面で回転しながら、スキャンをする間、物体１０４がｚ軸方向に動く方式のスキャンをヘリカルスキャンや螺旋形スキャンという。
【００２２】
検出器アレイ１１８にぶつかる放射線１２０は電荷を起こし、伝える放射線がぶつかった場所の非常に近くにある検出器アレイ１１８の画素によって、感知される。画素ごとに感知された電荷を表わす（線形形態の）アナログ信号を作る。画素によって感知された電荷が光子数に関係するため（例；１．２ＫｅＶの伝える１個の光子に該当）、出力は物体１０４を横切る放射線１２０の減衰度を表わす。一例として、ある画素が電荷を感知できなければ、この画素は電荷をほとんど、または、まったく感知できなかったことを表わすアナログ基底信号を出すことができる。
【００２３】
当業者ならば分かるように、ある場合には（図面にはないが物体スキャン装置１０２と信号前処理要素１２４の間に配置される）、Ａ／Ｄコンバーターがアナログ信号を受けてデジタル信号に変換したりもする。デジタル信号に含まれたデータはデータの光子雑音が動的範囲で動く色々な形式にフォーマットされてもよく、このようなフォーマットでは、例えば、光子雑音の標準偏差が平均光子信号の関数のように変化しうる。例えば、信号がアナログ線形フォーマットから１６ビット浮動少数点や類似ログのデジタルフォーマットに変換されうる。アナログ信号と同様にデジタル信号も投影空間にあるため、デジタル信号に含まれたデータを一般的に投影空間データともいう。
【００２４】
常にそうではないが、検出器アレイ１１８で出力されたアナログ信号や、出力されたアナログ信号で生じたデジタル信号を出力信号１５０といえる。すなわち、「出力信号」１５０という用語は、検出器アレイで実際に出力された信号そのものに限定される意味でなく検出器アレイで出力された信号から誘導されたり計算されたり決定される信号を意味する。
【００２５】
一例としてＸ線放出源１１６を備えたＣＴ保安スキャナ１００のような実施形態では、検査区域１１２を上流から下流に（すなわち、図面に垂直に入ったり出たりする方向に）動くカバンのような物体１０４を照らすＸ線を放出する。本実施形態において、放出源１１６から出たＸ線は検査区域１１２を横切りながら、検査区域１１２内の物体１０４をスキャンし、その結果がＸ線検出器アレイ１１８によって感知される。また、回転支持台１０６に連結したガントリーモータのような回転モータ１１４を使って、Ｘ線放出源１１６と検出器アレイ１１８を物体１０４周縁に回転させて、その間、物体１０４は検査区域１１２の上流から下流側に動く。Ｘ線検出器アレイ１１８の画素で感知されたエネルギ量を根拠として、検査中の物体１０４を表わす出力信号１５０が生成される。
【００２６】
図示された実施形態１００において、出力信号１５０はこの信号を圧縮するために投影空間に準備する信号前処理器１２４に伝送される。一例として、出力信号１５０を圧縮するための環境設定には、出力信号を一番目のフォーマットから圧縮にさらに合う２番目のフォーマットへのリマッピング（ｒｅｍａｐｐｉｎｇ；変換やエンコーディングともいう）が含まれる。
【００２７】
「一番目のフォーマット」は画素によって生成され、検出器アレイ１１８によって出力されるＥＯの出力信号のフォーマットのような開始フォーマットに限定されない。「一番目のフォーマット」とは、むしろ光子雑音が動的範囲で動くすべてのフォーマット（例；光子雑音の標準偏差が平均光子信号の関数のように変わる）を含んで、広義で使われる。同様に、「２番目のフォーマット」とは、光子雑音が動的範囲でほとんど変わらず一定のすべてのフォーマット（例；光子雑音の標準偏差が平均光子信号の関数のように変わることが殆どない）を含む概念であり、出力信号１５０が開始フォーマットに続いて直ちにエンコーディングされるフォーマットのように、必ずしも２次フォーマットである必要はない。光子雑音が動的範囲でほとんど一定のフォーマットを適応フォーマット（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｆｏｒｍａｔ）という。
【００２８】
当業者ならば分かるであろうが、出力信号１５０がアナログ信号の場合、信号前処理器１２４は出力信号を（線形の）アナログ信号（例；一番目のフォーマット）からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターを含み、この時、デジタル信号に含まれたデータが２番目のフォーマットになっている。一方、出力信号１５０があらかじめデジタル信号に変換された場合には、このようなＡ／Ｄ変換が不要で、信号前処理器１２４はデジタル出力信号１５０を一番目のフォーマットから（例えば２番目のＡ／Ｄコンバーターの使用なしで）２番目のフォーマットに変換するように構成することができる。信号前処理器１２４で受信する出力信号１５０がデジタル信号であるか、または信号前処理器１２４でデジタル信号に変換されるため、信号前処理器１２４で出力される信号はデジタル信号であり、これを２番目のフォーマット１５４の投影空間データといえる。すなわち、信号前処理器で出力されたデータを２番目のフォーマットのデジタル信号、すなわち２番目のフォーマット１５４の投影空間データといえる。
【００２９】
一例として、リマッピングをする前に、信号前処理器１２４が（検出器アレイ１１８の画素によって）出力信号１５０に生じる陰影（ａｒｔｉｆａｃｔｓ）に対して出力信号１５０を修正することもできる。例えば、信号前処理器１２４は出力信号１５０のオフセットや利得変化をイコライジング（ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ）して陰影を修正することができ、一例として重さを測る前に秤の目盛りを「０」に修正するのと似ている。
【００３０】
２番目のフォーマットの投影空間データ１５４は信号前処理器１２４で出力されて、圧縮器１２６で受信される。圧縮器１２６は当業者によく知られた圧縮技術を使って、２番目のフォーマット１５４の投影空間データを圧縮された投影空間データ１５６に圧縮する。一例として、出力信号１５０を一番目のフォーマットから２番目のフォーマットに変換した後、２番目のフォーマット１５４の投影空間データに変換すれば、検出器アレイ１１８の画素によって生じたアナログ線形出力信号１５０に比べて、データを２．５倍以上に圧縮することができる。例えば、線形フォーマットの２０ビットは５ビットに圧縮される。
【００３１】
圧縮器１２６に連結した復元器１２８は圧縮された投影空間データ１５６を受け、圧縮された投影空間データ１５６はその前に（例えば送信器や受信器を備えた）データリンク（図示せず）を通過することができる。例えば、データ前処理器１２４や圧縮器１２６を回転支持台１０６に設置して、圧縮された投影空間データ１５６は回転支持台１０６からデータリンクを通して、固定支持台１０８の復元器１２８に送られうる。したがって、データを伝送する前にデータリンクを通過する大きさにあらかじめ圧縮して、データ量を減らすことができる（例；１６Ｇｂ／ｓを４Ｇｂ／ｓに）。
【００３２】
復元器１２８は当業者に知られた復元法を利用して圧縮された投影空間データ１５６を復元する。復元器１２８は復元された投影空間データ１５８をスキャナの映像再構成器１３０や他の部分で使うのに適当なフォーマットにリフォーマット（デコーディング／エンコーディング）する。
【００３３】
復元された投影空間データ１５８を受けた映像再構成器１３０は当業者に知られた分析法、反復計算法、その他、他の映像再構成法（例；２Ｄ濾過逆投射法）を利用して、検査中の物体１０４の映像１６０を再構成する。このように、データは投影空間で映像空間ドメインに変換されて、このような映像空間ドメインではユーザ１３６が映像１６０をより理解しやすく見ることができる。
【００３４】
映像１６０を受けるコンピュータのような端末１３２のモニターを通して、保安要員や医師のようなユーザ１３６に映像が見せられる。このようにして、ユーザ１３６は映像１６０を見ながら、物体１０４内の関心部分を確認できる。ユーザは端末１３２を通じて物体スキャン装置１０２の動作（回転速度やコンベヤー速度など）を操作することもでき、物体１０４の映像１６０が広がる角度などを操作することもできる。
【００３５】
端末１３２に連結したコントローラ１３４は、端末１３２を通じてユーザの入力を受けて、物体スキャン装置１０２に必要な動作を表わす命令をする。例えば、ユーザ１３６が物体１０４を再スキャンしたければ、コントローラ１３４が支持台１１０の方向を変えるよう命令して、このようになれば物体１０４は物体スキャン装置１０２の検査区域１１２に戻るだろう。
【００３６】
図２は、ＣＴスキャナの一部分の物体スキャン装置２００のブロック図であって、図１の物体スキャン装置１０２と同一である。図１で説明したように、物体スキャン装置２００は回転支持台１０６と固定支持台１０８を有する。回転支持台１０６の中が空いた中央で支持台１１０の上に載せられた物体１０４を検査する間、回転支持台１０６が回転モータ１１４によって物体１０４を中心に回転する。例えば、１分の検査時間の間、回転支持台１０６は物体１０４を中心に１秒当たり３回転や４回転できる。このようになれば、側面と平面での色々な場面で情報を得て、物体の３次元映像を一つ以上得ることができる。
【００３７】
回転支持台１０６は物体１０４の内面に関する映像を作るのに有用な色々な装置を含む。例えば、放射線放出源１１６と検出器アレイ１１８は一般的に回転支持台１０６内部に設置される。例として挙げた物体スキャン装置１０２において、回転支持台１０６内にデータ前処理器１２４、圧縮器１２６および送信器２２７が配置されうる。
【００３８】
送信器２２７は回転支持台１０６から非回転部（例；固定支持台１０８）に圧縮された投影空間データ１５６を伝送するためのデータリンクの一部分でもある。この場合、投影空間データが回転支持台１０６の一部分ではない映像再構成器１３０のような装置にリアルタイムで伝送される。投影空間データが伝送前に圧縮されるため、送信器２２７や受信機２２９のようなデータリンクを通して伝送されるデータ量が減って、製作コストを節減することができる。例えば、投影空間データを圧縮しなかった時は１６Ｇｂ／ｓ以上の伝送容量が必要であるが、データを圧縮する場合、データリンクの伝送容量を４Ｇｂ／ｓまで減らすことができる。
【００３９】
点線２５０で表わしたように、送信器２２７はデータ伝送用スリップリング（ｓｌｉｐ  ｒｉｎｇ）を通じて無線で受信機２２９に連結される。受信機２２９はスキャナの非回転部、例えば、固定支持台１０８に設置される。
【００４０】
送信器２２７から受信機２２９に伝送された圧縮された投影空間データ１５６は復元器１２８によって復元され、圧縮が解かれて映像再構成器１３０によって映像空間に変換される。例示された実施形態では復元器１２８と映像再構成器１３０は固定支持台１０８に設置されるが、場合によっては端末機１３２付近の他のところに設置されうる。
【００４１】
図３は、出力信号１５０を一番目のフォーマットから２番目のフォーマット１５４にエンコーディングできる信号前処理器１２４の一例３００のブロック図である。適応フォーマットのような２番目のフォーマット１５４では光子雑音が動的範囲でほとんど一定である。すなわち、光子雑音の標準偏差が検出された光子数に関係なく一定である。
【００４２】
一番目のフォーマットは、上述したとおり投影空間データの光子雑音が動的範囲で変化するフォーマットに定義される。一番目のフォーマットが検出器アレイ１１８で生じた出力信号１５０のフォーマットに限定されるわけではない。例えば、出力信号１５０が検出器アレイ１１８で線形形式で生成され、類似ログ形式に変換された後、信号前処理器１２４に送られることもできる。したがって、上述したとおり、本実施形態において一番目のフォーマットは線形フォーマットであるか、または類似ログフォーマットでありうる。
【００４３】
この実施形態３００において、信号前処理器１２４の修正器３０２は検出器アレイ１１８によって出力信号１５０に生じうる陰影やノイズを修正する。すなわち、修正器３０２は画素によって感知される放射線やエネルギ変化で表わされない部分を除去したり異に変化させるところ、例えば、検出器アレイ１１８の画素によって、出力信号１５０に生じるオフセットや利得変化をイコライジングする。このように、相関関係がないように見えるが、実際には相関関係を有する圧縮アルゴリズムと認識されうるデータを変えて、圧縮アルゴリズムが投影空間データの重複を確認するようにすることができる。
【００４４】
修正された出力信号３５０は修正器３０２で出力されて、リマッピング器３０４に伝送されて、リマッピング器は一番目のフォーマットの修正された出力信号３５０を２番目のフォーマット１５４の投影空間データにエンコーディングする。一番目のフォーマットとは異なって、２番目のフォーマットでは光子雑音が動的範囲でほとんど一定である。このようなリマッピングを通して、投影空間データの雑音エントロピー（ｅｎｔｒｏｐｙ）が一定のレベル（例；投影空間データの情報を保全する最小値）に固定される。
【００４５】
一般的に、リマッピング器はリマッピングアルゴリズムを保存するメモリおよび／または修正された出力信号３５０を利用して、このアルゴリズムを実行するためのプロセッサを含む。修正器３０２がなければ、このアルゴリズムが修正されない出力信号１５０を使うこともできる。一例として、下記の方程式でリマッピング器３０４がリマッピングを実行する：
【００４６】
【数１】
2013509235.tif 000003
【００４７】
ここでσｔは、２番目のフォーマットにおける信号ｔの標準偏差で、σｓはリマッピング器３０４に提示された一番目のフォーマットの信号ｓの標準偏差であり、信号ｓからｔへの変換は信号ｓの動的範囲の間、σｔが一定であるように構成される。
【００４８】
ｓが線形フォーマットにエンコーディングされ、他の雑音成分は（一般的なＣＴでのように）光子雑音に比べて無視するほどならば、信号ｓと標準偏差σｓは下記のとおりである：
【００４９】
【数２】
2013509235.tif 000004
【００５０】
ここでωは縮尺係数であり、ηγは検出された光子数である。ここで、該当するσｔが一定の信号ｔは下記のとおりである：
【００５１】
【数３】
2013509235.tif 000005
【００５２】
検出器で出力された信号が検出された光子数ηγにおいて、ほとんど線形であるため、式（４）は検出器の出力信号１５０がデジタル化されたフォーマット（例；ＦＴＰ、類似ログなど）に関係なく有効であると見ることができる。要するに、信号ｔはリマッピング器３０４に提示された信号のフォーマットとは無関係でありうる。
【００５３】
式（４）を利用してＴにｔの最大範囲を入力すれば、Ｎｙ、ηに対する検出された光子の最大個数が下記のように定義される：
【００５４】
【数４】
2013509235.tif 000006
【００５５】
ここでδｔはｔフォーマットでの一定の量子化区間（ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）である。
【００５６】
検出器の出力を適応的にエンコーディングするのに必要なビット数は次のとおりである：
【００５７】
【数５】
2013509235.tif 000007
ビット／寸法
【００５８】
式（６）によれば、ＣＴデコーダの出力を適応的にエンコーディングするのに必要なビット数は寸法（Ｎｙ）当たり最大光子数と変数ηの関数である。
【００５９】
映像ドメインでは目に見える量子化陰影をなくすのに必要なη値が少なくとも６〜８程度であるが、投影空間では再構成映像でこのような陰影をなくすのに必要なη値が１〜２程度だけである。
【００６０】
上記の式（１）〜（６）で説明したとおり、リマッピング器３０４は修正された投影空間データ３５０や修正器３０２がない場合には修正されない投影空間データを投影空間の光子雑音が動的範囲でほとんど一定のフォーマットにリマッピングする。
【００６１】
リマッピング器３０４は投影空間データを２番目のフォーマット１５４で出力する。図１の比較素子１２６は２番目のフォーマット１５４の投影空間データを受けて、当業者に知られた無損失データ圧縮法や他の圧縮法を利用してこのデータを圧縮する。
【００６２】
無損失圧縮法を通して、信号情報を暗号化するのに必要なビット数を減らしたり最小化することができる。ビット数の下限は一般的に暗号化されるデータセットのエントロピーであって、根本的な信号の情報コンテンツのエントロピーと信号における雑音のエントロピーを全て含む。効率的なデータ圧縮アルゴリズムを通して、理論的な下限値よりもやっと何％程度さらに高い値を得ることができる。一例として、暗号化されて圧縮された単語の平均長さは下記のように計算されたり誘導されるが、これに限定されもしない。
【００６３】
雑音成分と信号成分が互いに独立的ならば、寸法内の信号と雑音が合わさったもののエントロピーＨは：
（７）  Ｈ（トータル）＝Ｈ（信号情報）＋Ｈ（雑音）
【００６４】
当業者ならば分かるだろうが、信号情報のエントロピーはＣＴで低い（例；１ビット／寸法程度）。光子雑音がガウス分布（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を有するならば、適応ドメイン（例；２番目のフォーマット）で雑音エントロピーＨ（ｎ）は：
（８）  Ｈ（雑音）＝ｌｏｇ２（ｎ√２πｅ）≒ｌｏｇ２η＋２
【００６５】
したがって、暗号化された単語の平均長さをほとんど理論的な最低値まで圧縮することができる。一般的に実際になされる１０％圧縮が「非効率」であるといえば、適応的に暗号化された２番目のフォーマットの投影空間データの平均単語長さＮａｖｇは：
（９）  ｌｏｇ２η＋２＝２  ｆｏｒ  η＝１
Ｎａｖｇ＝１．１（Ｈ（信号情報）＋Ｈ（雑音））
Ｎａｖｇ＝１．１（１＋２）＝３．３ビット／寸法
【００６６】
その結果、暗号化されて圧縮された単語の平均長さは３．３ビット／寸法程度であるが、使われた圧縮法の効率によっては３．３ビット／寸法より大きいか、または小さいこともある。
【００６７】
図４は、復元器１２８の一実施形態４００のブロック図であり、この復元器は圧縮器１２６から（データリンクを通して）伝送された圧縮投影空間データ１５６の圧縮を解く。
【００６８】
この実施形態の復元器１２８は当業者に知られた復元法を利用して、圧縮投影空間データ１５６の圧縮を解くデコンプレッサー（４０２；ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）を備える。２番目のフォーマット１５４の投影空間データが圧縮以前の状態に復元されるように圧縮が解除される。
【００６９】
デコーダ４０４は復元された投影空間データ４５０を一番目のフォーマットにデコーディングしたり、当業者に知られた分析法、反復計算法、その他デコーディング／エンコーディング技術を利用して、映像再構成器１３０のようなスキャナの他の部分で受信するのに適当な他のフォーマットにエンコーディングすることができる。
【００７０】
図５は、出力信号１５０を圧縮する方法５００のフローチャートである。このような出力信号はＣＴスキャナや他の断層撮影機で生じ、スキャナの回転支持台で圧縮されて、固定支持台に伝送されることによって、リアルタイムで伝送されるデータ量を減らすことができる。
【００７１】
この実施形態の方法５００は５０２ステップから始まり、放射線が放出される放出源が検査中の物体に対して回転する（５０４ステップ）。例えば、放射線放出源がｘ−ｙ平面で半円形や円形経路に沿って行ける。たいてい放射線放出源は（ドーナツ型の）回転支持台内に設置されるので、回転支持台と共に回転するようになる。
【００７２】
５０６ステップにおいて、放射線放出源が物体に対して回転しながら、放射線が放出される。すなわち、物体は回転中心に位置して、放射線放出源が物体周縁に回転しながら、放射線を放出する。放射線放出源は回転する間、連続的、または断続的に放射線を放出することができる。一般的なＣＴスキャナでは放射線が連続的に放出される。回転支持台が回転する間、放射線が放出されるので、物体に対して多様な角度で放射線が放出され、物体の３次元映像が多数生成される。
【００７３】
５０８ステップでは物体を横切る放射線が検出される。一般的に、回転支持台に設置された検出器アレイによって放射線が検出される。したがって、検出器アレイと放射線放出源の両方とも検査中の物体周縁に共に回転する。
【００７４】
検出器アレイは複数の画素からなり、これら画素は放射線が検出器アレイにぶつかる時、放出される電荷を感知する。５１０ステップで感知された電荷を根拠として一番目のフォーマットの出力信号が生成される。上述したとおり、出力信号は電荷を感知した画素によるアナログ信号であるか、またはアナログ信号からＡ／Ｄコンバーターによって変換されたデジタル信号である。また、一番目のフォーマットは出力信号の光子雑音が動的範囲で変わるものとして当業界に広く知られた数多くのフォーマットであって、このような雑音の標準偏差は感知された光子数によって変わる。したがって、雑音の標準偏差は放射線が物体の厚い部分を通過する時（例；人間の片方の肩からもう片方の肩まで進行する時）より薄い部分を通過する時（例；人間の腹から背まで進行する時）より大きい。
【００７５】
「一番目のフォーマット」が必ずしも出力信号の最初の開始フォーマットを意味するわけではない。例えば、出力信号が線形フォーマットで始まってからデジタルフォーマットに変換された後、類似ログフォーマットや１６ビット浮動小数点フォーマットに暗号化されるとしよう。開始フォーマットを含むこのようなフォーマットは光子雑音が動的範囲で変わるため、一番目のフォーマットという。
【００７６】
５１２ステップでは出力信号が一番目のフォーマットから２番目のフォーマットにリマッピングされる。出力信号の光子雑音は２番目のフォーマットに暗号化される間、終始動的範囲でほとんど一定である。すなわち、雑音の標準偏差が感知された光子数と関係なく変わらないフォーマットに出力信号が暗号化される。このようなフォーマットを適応フォーマットともいう。
【００７７】
当業者ならば分かるだろうが、一番目のフォーマットの出力信号はアナログ信号であって、２番目のフォーマットに暗号化される間、デジタル信号に変換されうる。すなわち、出力信号がＡ／Ｄコンバーターによって、アナログ信号からデジタル信号に変換されると同時に信号のフォーマットも一番目のフォーマットから２番目のフォーマットに変換される。例えば、Ａ／Ｄコンバーターがアナログ信号を適応フォーマットを有するデジタル信号に変換することができる。２番目のフォーマットの出力信号がデジタル信号であるため、この出力信号を２番目のフォーマットの投影空間データともいう。
【００７８】
投影空間データが２番目のフォーマットに暗号化されると、このデータの特性が特定基準に合うように調節されうる。例えば、投影空間データの雑音エントロピーを所定のレベルに合うように調節することができる。一例として、２番目のフォーマットの投影空間データに含まれた情報を保全できる最小値に雑音エントロピーを調節する。当業者ならば分かるだろうが、情報を保全できる雑音エントロピーの最小値は計算が可能であり、放射線放出源に供給される電流や検査される物体の種類の関数でありうる。雑音エントロピーを減らせば、投影空間データ内部の不確実性が減少して、例えばデータ内の重複性をより大きくしてより大きく圧縮することができる。
【００７９】
５１４ステップにおいて、２番目のフォーマットの出力信号が当業者によく知られた分析法や反復計算法やその他の圧縮法で圧縮される。このようになれば、データ内の重複部分を合わせて、投影空間データの全体の大きさを減らすことができる。一例として、一番目のフォーマットが線形ならば、投影空間データを一番目のフォーマットの投影空間データより２．５倍以上に圧縮することができる。すなわち、１６Ｇｂのデータを６．４Ｇｂのデータに減らすことができる。
【００８０】
データを圧縮すれば、スキャナの一部分からデータリンクを通して、スキャナの他の部分にリアルタイムで１秒当たり伝送されるデータ量を減らすことができる。例えば、ＣＴスキャナの回転支持台から固定支持台に圧縮されたデータが伝送される。このようになれば、データを映像空間に再構成したりモニターにディスプレイして、人が見ることができるようになる。
【００８１】
このようなデータ伝送を圧縮なしですることもできるが、圧縮をして伝送されるデータ量を減らせばデータリンクをさらに安価に製作でき、スキャナの回転支持台や固定支持台に、よりコンパクトにデータを保存できる。
【００８２】
５１６ステップでは、当業者に知られた技術で圧縮された出力信号の圧縮を解く（復元する）。２番目のフォーマットの投影空間データは一番目のフォーマットにデコーディングされたり映像再構成をするのに適当な他のフォーマットにエンコーディングされうる。このようにして、スキャナの装置を利用して（２番目のフォーマットより）より有用でありうるフォーマットにデータをエンコーディング／デコーディングすることができる。
【００８３】
この方法５００は５１８ステップで終わる。
【００８４】
以上説明した技術を具現できるプロセッサ−実行命令語が保存されたコンピュータ可読媒体も本発明に関連する。図６は、このようなコンピュータ可読媒体の一例を見せる実施形態６００であり、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ハードディスクのようなコンピュータ可読媒体６０２に、以上説明した原理を実行するコンピュータ命令語６０６が保存される。このような命令語６０６は図５の方法６００のような方法６０８を実行するように構成される。一方、このような命令語６０６が図１の実施形態１００のスキャナで実行されうる。当業者ならば、以上説明した技術を実行できる多くのコンピュータ可読媒体が分かるだろう。
【００８５】
以上説明したシステムや技術は色々な長所を見せる。例えば、投影空間データを保存するのが重要な環境（例；ＣＴ）で使用できる無損失技術が圧縮法である。また、投影空間データに用いられる他の無損失圧縮法に比べて、圧縮比が高く、データリンク（例；無線送受信機、スリップリングなど）の必要容量や（存在するならば）データ保存素子の必要容量を減らすことができる。また、ユーザの要求条件や環境に合うようにハードウェアやソフトウェアで圧縮を具現することができる。
【００８６】
以上、本発明について説明したが、以上の説明はあくまでも例を挙げただけであり、本発明の範囲はこのような説明に限定されることなく、あくまでも特許請求の範囲によってのみ決められなければならない。
【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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【国際調査報告】
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