(57)【要約】  画像データの再送を必要とせずに、スペクトルアジャイル無線装置間で画像を転送するシステム及び方法が提供される。本発明によるシステム及び方法は、パケットをエンコードして送信し、パケットの再送を必要とせずに、伝送中に失われた画像データを効率的に復元することを可能にする。隣接するピクセルを含むパケットをエンコードし、それらをライン毎に送信する代わりに、本発明によるシステム及び方法は、隣接しない領域のフレーム中のピクセルを含むパケットをエンコード及び送信する。その結果、個々のパケットで生じてしまった何らかの損失は、特定のラインでもなく、画像の孤立した領域でもない態様で、画像全体にわたって分散される。これは、データの再送を必要とせずに、伝送中に失われた画像データの効率的な復元を可能にする。
2008544680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトルアジャイル無線装置間で画像を転送するシステムであって、
２つの隣接するどの画像ピクセルも、伝送される同じフレームに設置されないことを保証するのに使用されるフレーム設定を用意する判断モジュールと、
前記判断モジュールに動作可能に結合され、画像記述データを格納する画像記述モジュールと、
前記判断モジュールに動作可能に結合され、パラメータ及び環境特性を用意する伝送特性モジュールであって、前記スペクトルアジャイル無線装置は前記パラメータ及び環境特性で用意される伝送特性モジュールと、
前記判断モジュールに動作可能に結合され、少なくとも１つの画像パラメータ、伝送プロトコル及びデータリンク設定の間の関係を表すデータを格納するデータリンクモジュールと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記フレーム設定が、画像データを含むフレームに適用され、隣接してない領域からのパッケージをエンコード及び送信するようにした請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記画像記述モジュールに含まれる情報が、医用におけるディジタル画像及び通信(DICOM)の情報オブジェクト定義(IOD)に従ってフォーマットされる請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記情報は、画像ピクセルについての行長及び列長の少なくとも１つである請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記画像記述モジュールに含まれる情報が、拡張マークアップ言語(XML)で表現される請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記プロトコルパラメータ及び環境特性が、スペクトルアジャイル無線装置に対する現在の送信機会の記述と、該装置が動作する環境状態の記述とを与える請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記プロトコルパラメータ及び環境特性が、拡張マークアップ言語(XML)で表現される請求項１記載のシステム。
【請求項８】
画像パラメータ、伝送プロトコル及びデータリンク設定の間の関係を表現するデータが、ウェブオントロジ言語(OWL)を用いて構築される請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記判断モジュールはインターフェースエンジンであり、伝送特性モジュールからの伝送特性パラメータ、画像記述モジュールからの画像記述パラメータ及びデータリンク条件モジュールからのデータリンク条件パラメータを取得する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記判断モジュールは、前記パラメータに基づいて前記フレーム設定を生成する請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記フレーム設定は、パケットオフセット値及びバイトオフセット値の少なくとも１つである請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記フレーム設定は、パケットオフセット値及びバイトオフセット値の少なくとも１つである請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
前記パケットオフセット値及びバイトオフセット値は、隣接する２つのどの画像ピクセルも、伝送される同じフレーム内には設置されないことを保証するのに使用される請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
スペクトルアジャイル無線装置間で画像を転送する方法であって、
画像記述モジュールに格納されている画像記述データを判断モジュールに転送するステップと、
パラメータ及び環境特性を伝送特性モジュールから前記判断モジュールへ転送するステップであって、前記パラメータ及び環境特性で前記スペクトルアジャイル無線装置が用意されているステップと、
少なくとも１つの画像パラメータ、伝送プロトコル及びデータリンクモジュールにおけるデータリンク設定の間の関係を表すデータを前記判断モジュールに転送するステップと、
前記画像記述データ、前記パラメータ及び環境特性、並びに格納されている前記データに基づいて、前記判断モジュールでフレーム設定を用意するステップと、
２つの隣接するどの画像ピクセルも同じフレームに設置されないことを保証するフレーム設定に基づいて画像をエンコードするステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
前記フレーム設定が、画像データを含むフレームに適用され、隣接してない領域からのパッケージをエンコード及び送信するようにした請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記画像記述モジュールに含まれる情報が、医用におけるディジタル画像及び通信(DICOM)の情報オブジェクト定義(IOD)に従ってフォーマットされる請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記情報は、画像ピクセルについての行長及び列長の少なくとも１つである請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記画像記述モジュールに含まれる情報が、拡張マークアップ言語(XML)で表現される請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記プロトコルパラメータ及び環境特性が、スペクトルアジャイル無線装置に対する現在の送信機会の記述と、該装置が動作する環境状態の記述とを与える請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記プロトコルパラメータ及び環境特性が、拡張マークアップ言語(XML)で表現される請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
画像パラメータ、伝送プロトコル及びデータリンク設定の間の関係を表現するデータが、ウェブオントロジ言語(OWL)を用いて構築される請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
前記判断モジュールはインターフェースエンジンであり、伝送特性モジュールからの伝送特性パラメータ、画像記述モジュールからの画像記述パラメータ及びデータリンク条件モジュールからのデータリンク条件パラメータを取得する請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記判断モジュールは、前記パラメータに基づいて前記フレーム設定を生成する請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記フレーム設定は、パケットオフセット値及びバイトオフセット値の少なくとも１つである請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
前記フレーム設定は、パケットオフセット値及びバイトオフセット値の少なくとも１つである請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記パケットオフセット値及びバイトオフセット値は、隣接する２つのどの画像ピクセルも、伝送される同じフレーム内には設置されないことを保証するのに使用される請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に画像処理に関連し、特にスペクトルアジャイル無線装置(Spectrum  Agile  Radio  Device)の間で画像データを再送信せずに画像を転送するシステム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔放射線(tele-radiology)及び画像保管通信システム(PACS)は、伝送制御プロトコルインターネットプロトコル(TCP/IP)のような効率的なプロトコル及び高速ネットワークによる恩恵を受けており、申し分なく（即ち、如何なるデータ損失もなく）時宜を得た方法で画像を伝送できる。TCPはTCP/IPネットワークにおける主要なプロトコルの１つである。TCPは２つのホストがコネクションを確立してデータストリームを通信することを可能にする。TCPはデータの伝送を保証することに加えて、複数のパケットが送信された順序で伝送されることも保証する。しかしながらこのような条件は無線ネットワークに対しては融通の利かないものになる。例えば、データ損失のない完璧なデータ伝送を求める要求は、無線ネットワークを介する或るクラスの遠隔放射線アプリケーションの配備を妨げる。これらのアプリケーションは、低い帯域でノイズのあるスペクトルを有する無線環境で動作するからである。さらにそのようなアプリケーションは、完全な画像の提示を要求しない。医療関係者が患者を客観的に観察又は判断することを可能にするためである（例えば、胸のX線画像を用いて患者の胸の中の管の配置を確認する。）。
【０００３】
画像からパケット／フレームへの画素(ピクセル)配置を制御する符号化アルゴリズムを用いて、画像は伝送される。一般的には、画像は互いに隣接するピクセルを含むパケットに符号化(エンコード)され、そのパケットはライン毎に順に伝送される。所与のパケットの損失は、表示される画像中のライン全体の損失を招く、或いは連続するパケットが失われると、表示画像の或る領域の中でぼやけ(blurring)が生じてしまう。図１Ａ乃至１Ｄに示されるように、表示画像中の損失の影響は、使用される符号化アルゴリズムの種類に依存し、図１Ａではラスタ形式の符号化が、図１Ｂではブロック形式の符号化が、図１Ｃではランダムに分散した符号化が、そして図１Ｄでは規則的に分散した符号化が行われている。何れの図でもデータ損失は影の付いた領域Ｘとして示されている。損失が診断に関連する領域で生じると、決定的な情報が失われ、医療ミスを招くおそれがある。
【０００４】
無線プロトコルでは、伝送誤りに起因していつでもパケット／フレームを失うおそれがある。フレーム損失はしばしば「バースト状(bursty)」になり、即ち、２つ以上の相次ぐパケットが失われる。無線プロトコルはデータ損失を回復するために様々な対策を講じている。そのような対策の具体例は、再送を伴う肯定確認応答(PAR:  Positive  Acknowledgement  with  Retransmission)及び自動再送要求(ARQ)である。これらの対策は、破壊されている又は受信されていないフレームの再送を含む。しかしながら再送はデータスループットを落としてしまう。このデータスループットの劣化は、ノイズの多い伝送環境では更に著しくなる。
【０００５】
図２は、フレームの肯定確認応答及び再送に関する例示的なプロトコルを示す。図２を参照するに、「画像ソース」はフレーム１を送信し、タイムアウトタイマをセットし、２つのイベントの何れか１つが起こるのを待機する。第１のイベントは、フレーム１の受信についての肯定確認応答を含むフレームを「画像の宛先」から受信することである。その次に、画像ソースはタイムアウトタイマをセットするプロセスを再び行い、フレーム２を送信する。画像ソースが待機する第２のイベントは、タイムアウトタイマの満了である。これは、その時点に至るまで、フレーム１の適切な受信についての確認応答が受信されていないことを画像ソースが認識することを可能にする。その結果、確認応答の受信に失敗したことに基づいて、画像ソースはフレーム１を再送する。より高度な誤り制御法も知られている。しかしながら、それでもフレームの再送は時間のかかるプロセスである。更に、誤り（エラー）は常に無線環境で生じる傾向にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、画像データの再送を必要とせずに、スペクトルアジャイル無線装置間で画像を転送するシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシステム及び方法は、パケットをエンコードして送信し、データの再送を必要とせずに、伝送中に失われた画像データを効率的に復元することを可能にする。
【０００８】
隣接するピクセルを含むパケットをエンコードし、それらをライン毎に送信する代わりに、本発明によるシステム及び方法は、隣接しない領域のフレーム中のピクセルを含むパケットをエンコード及び送信する。その結果、生じてしまった何らかの損失は、特定のラインでもなく、画像の孤立した領域でもない態様で、画像全体にわたって分散される。データ復元に関して利用可能な選択肢は、１９９２年８月にメリーランド州ボルチモアで公表された次の文献に示されている：Turner  et  al.,  “Image  Transfer:  an  end-to-end  design.”SIGGCOMM’92。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の発明者等は、画像データによる診断の信頼性に影響を与えずに、画像データの１５％にも及ぶ損失に耐えることができることを見出した。本発明者等により行われた研究の一部として、０％、１５％及び２５％の画像データの損失をそれぞれ有する乳房撮影画像(マンモグラフィック画像)各々を放射線科医に見せた。放射線科医は、ミクロな石灰化のクラスタ又は腫瘤病変(mass  lesion)の存否を報告した。この研究では、捕らえにくい小さな石灰化のクラスタを含むマンモグラフィック画像を使用した。小さな石灰化のクラスタは、パケット損失が生じた場合に、小さな石灰化各々又は全クラスタ中のかなりの部分さえもが画像から消えてしまう程度に充分小さい。これは、放射線科医が病変を検出し損なうことをまねく、或いは検出したとしても病変が悪性でなく良性であると見られやすくする。パケット数の１５％までの損失（即ち、損失したパケットは再送されない）は放射線科医の診断精度に影響しないことを研究結果は示した。
【００１０】
本発明によれば、画像記述モジュールは、スペクトルアジャイル無線装置に転送する画像の記述を用意するのに使用される。画像記述モジュールに含まれる情報は、医用におけるディジタル画像及び通信(ダイコム：DICOM)の情報オブジェクト定義(IOD)に従ってフォーマットされる。このモジュールは、パケットの画像ピクセルについての行長及び列長のような情報を含む。データを含む伝送特性モジュールは、スペクトルアジャイル無線装置に現在の伝送機会の記述を与えるのに使用され、その記述は、装置を取り巻く環境の特性やプロトコルパラメータ等である。データリンク条件モジュールは、画像パラメータ、伝送プロトコル及びデータリンク設定の間の関係を表現するデータを格納するのに使用される。
【００１１】
伝送特性モジュールからの伝送特性パラメータ、画像記述モジュールからの画像記述パラメータ及びデータリンク条件モジュールからのデータリンク条件パラメータを判断モジュールは取得し、判断モジュールは、それらのパラメータを利用して、パケット／バイトオフセットのようなフレーム設定内容を生み出し、フレーム設定内容は、隣接するどの２つの画像ピクセルも、伝送される同じフレームに設けられないことを保証するのに使用される。
【００１２】
本発明はスペクトルアジャイル無線装置の製造に関するコストを減らす。なぜなら本発明は、画像データを以後再送するために画像を蓄えることを無線装置に求めないからである。更に、より高速な画像伝送が可能になる。なぜなら、確認応答及び再送を待機する必要がないからである。
【００１３】
本発明の他の目的及び特徴は、添付図面に関連する以下の詳細な説明から更に明白になるであろう。しかしながら、図面は説明の目的だけに意図されており、本発明の限界を決めることは意図されておらず、本発明は特許請求の範囲で規定されることが理解されるべきである。更に、図面は必ずしも寸法を表すものではなく、断りのない限り、図面は説明される構造や手順を概念的に示すに過ぎないことが、理解されるべきである。
【００１４】
本発明の更なる及び他の利点や特徴は、添付図面を参照しながら以下で参照される実施例の詳細な説明から更に明白になるであろう。
【実施例１】
【００１５】
本発明は、画像データの再送を必要とせずに、スペクトルアジャイル無線装置間で画像を転送するシステム及び方法である。スペクトルアジャイル無線装置は、装置が動作する環境との相互作用に基づいて装置の伝送パラメータを変えることのできる装置である。この相互作用は、他のスペクトルユーザとの交渉又は通信を活性化する（アクティブにする）こと及び／又は装置内における受動的な検知及び判定を含んでもよい。スペクトルアジャイル無線装置は、所与の機会で与えられている帯域を選択し、その帯域は、スペクトルアジャイル無線装置内に設けられたモニタが利用可能な帯域である。
【００１６】
本発明によれば、高度で高速なエンコード手段が、「規則的に分散された」フレームで伝送される画像をエンコードするのに使用される。損失ピクセルは４点の隣接補間を用いることで復元される。即ち、フレーム中の４つの一連のピクセルが、補間を実行するのに使用される。その結果、診断目的に関する画像の信頼性に影響せずに、或いは、放射線科医が画像に基づいて患者の病気を正確に診断できることに影響せずに、複数のフレームを失ってもよい。
【００１７】
図３は同一パケット中のどの２つのバイトも画像空間の中で隣接しないことを保証するパラメータの利用例を示す。この場合、行の長さ＋２に等しいバイトオフセットのようなパラメータを利用して、ピクセルがパケットに割り当てられる。図４は、時間的に隣接するフレームが画像空間の中でどの程度離れているかを制御するパラメータの利用例を示す。
【００１８】
(行長)×(列長)の画像サイズのピクセルと共に、キーパラメータに基づいて規則的に分散したエンコードが実行され、キーパラメータは、好ましくは２つのパラメータである（即ち、バイトオフセット及びパケットオフセット）。この場合において、バイトオフセットは、１フレーム中のバイトが、Ｎ個の伝送フレームの画像群の中でどのように分散するかを制御するのに使用される。バイトオフセットは、同一フレーム中の隣接するピクセル間のバイト数を設定するのにも使用される。従って、図３に示されるように、バイトオフセットは、同じパケット内のどの２つのバイトも画像空間中で決して隣接しないことを保証する。
【００１９】
図３に示されるように、パケット１のバイトは、所定のバイトオフセットインターバル（例えば、２）でＮ個の伝送フレームの画像群にエンコードされる。更に図３を参照するに、このことは、Ｎ個の伝送フレームの画像群中のフレームのバイトが、２フレーム毎の間隔で分散するようにする。
【００２０】
パケットオフセットは、「バースト状」のフレーム損失に関する問題を軽減するために使用される。即ち、パケットオフセットは、隣接するパケットの開始ピクセル間のバイト数を設定する。従って、パケットオフセットパラメータは、図４に示されるように、時間的に隣接するフレームが画像空間の中でどの程度遠く離れているかを制御する。従って、バイトオフセット及びパケットオフセットは、隣接するどの２つの画像ピクセルも決して同じ伝送フレームにないことを保証する。即ち、N個の伝送フレームの同じグループの中の２つのパケットにおいて、隣接するどの２つの画像ピクセルも決して同じ伝送フレームには存在しない。
【００２１】
図４に示されるように、パケット１のバイトは、所定のバイトオフセット及びパケットオフセット（例えば、２＋４）でN個の伝送フレーム中の画像群にエンコードされる。更に図４を参照するに、パケット２のバイトは、所定のバイトオフセット及びパケットオフセット（例えば、２＋４）の所定のインターバルでN個の伝送フレーム中の画像群にエンコードされる。本発明によれば、２つの隣接するどの画像ピクセルも決して同じ伝送フレームに位置付けられないような方法で、バイトが分散することが保証される。当然に、他の符号化方法を用いてパケット又はフレームをエンコードし、隣接するどの２つの画像ピクセルも同一伝送フレームに決して位置付けられないようにしてよいことを、当業者は理解するであろう。
【００２２】
図５は、画像を送信するのに適切なフレーム設定をもたらす本発明によるシステム５００を示す概略ブロック図である。そのフレーム設定は画像データを含むフレームに適用され、隣接しない領域のデータからのパッケージをエンコード及び送信するようにする。図５を参照するに、画像記述モジュール５１０は、スペクトルアジャイル無線装置に伝送される画像の記述を与える。画像記述モジュール５１０に含まれている情報は、医用におけるディジタル画像及び通信(ダイコム：DICOM)の情報オブジェクト定義(IOD)に従ってフォーマットされる。モジュール５１０は、画像ピクセルについての行長及び列長のような情報を含む。本発明ではこれらのパラメータは、拡張マークアップ言語(XML)で表現可能である。
【００２３】
伝送特性モジュール５２０は、目下の伝送の機会についての記述をスペクトルアジャイル無線装置に与え、その記述は、無線装置を取り巻く環境の特性及びプロトコルパラメータ等である。本発明ではこれらのパラメータも拡張マークアップ言語(XML)で表現されてもよい。
【００２４】
データリンク条件モジュール５３０は、画像パラメータ、伝送プロトコルパラメータ及びデータリンク設定パラメータの間の関係を表すデータを含む。本発明ではそのデータはウェブオントロジ言語(OWL)を用いて構築される。ワールドワイドウェブ（特に、セマンティックウェブ）のアーキテクチャと両立するように、OWLは規定される。以下の能力をオントロジに加えるため、リソース記述フレームワーク(RDF)により用意されたウェブについて記述フレームワーク及びユニフォームリソースロケータ(URL)双方をOWLは利用し、その能力は：多くのシステムにわたって分散する能力、ウェブの要請に応じたスケーラビリティ、アクセス性に関するウェブ規格との両立性、及び国際的開放性や拡張性等である。OWLはリソース記述フレームワーク(RDF)及びRDFスキーマを構築し、特性及びクラスを記述するより多くの語彙を加え：その記述は特に、クラス間の関係(即ち、分離性(disjointness))、濃度(cardinality)(例えば、「厳密に１つ」)、等価性、プロパティのリッチャータイピング(richer  typing  of  property)、プロパティの特徴（例えば、対称性）及び列挙されたクラス等に関する。
【００２５】
RDFスキーマは、ウェブでRDF語彙を記述する際のRDFの使用法を記述する規格である。オントロジはフォーマルで宣言型の表現であり、対象領域中の用語を参照するための語彙（又は名称）、如何なる用語を記述するかの論理的なステートメント、それらが互いにどのように関連するか、及びそれらが互いにどのように関連できるか又はできないかを含む。オントロジは、ある対象についての情報を表現及び通信するための語彙、及びその語彙中の用語の中で維持する一群の関係（例えば、階層）を与える。
【００２６】
判断モジュール５４０はインターフェースエンジンであり、伝送特性モジュール５２０からの伝送特性、画像記述モジュール５１０からの画像記述及びデータリンク条件モジュール５３０からのデータリンク条件を取得し、それらのパラメータを利用して、パケット／バイトオフセット等のようなフレーム設定５５０をもたらし、そのフレーム設定を利用して、２つの隣接するどのピクセルも同じ伝送フレームには設けられないことを保証する。
【００２７】
本発明によるシステム及び方法は装置の製造に関するコストを減らす。なぜならその装置は、画像データを以後再送に備えて画像を蓄えることを要しないからである。更に、より高速な画像伝送が可能になる。なぜなら、画像のフレーム又はパケットの確認応答及び再送を待機する必要がなくなるからである。
【００２８】
以上、好適実施例と共に本発明の基本的な新規な特徴が提示、記述及び説明されたが、省略、置換及び変更等が、説明済みの装置の形態及び詳細について及びそれらの動作について、本発明の精神から逸脱せずに当業者によってなされてよいことは理解されるであろう。例えば、同様な結果を得るように、実質的に同様な方法で実質的に同様な機能を実行する方法ステップ及び／又は要素を組み合わせることの全ては、本発明の範囲内にあることが明示的に意図されている。更に、本発明に関して開示された何らかの形態又は実施例に関して提示及び／又は説明された構造及び／又は要素及び／又は方法ステップは、一般的な設計事項として開示、記述又は示唆される他の如何なる形態や実施例に組み込まれてよいことが、理解されるべきである。本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】画像におけるフレーム／パケット損失の影響を示す図である。
【図１Ｂ】画像におけるフレーム／パケット損失の影響を示す図である。
【図１Ｃ】画像におけるフレーム／パケット損失の影響を示す図である。
【図１Ｄ】画像におけるフレーム／パケット損失の影響を示す図である。
【図２】フレームの肯定確認応答及び再送に関するプロトコル例を示す図である。
【図３】同一パケット内のどの２つのバイトも画像空間の中で隣接しないことを保証するパラメータの利用例を示す図である。
【図４】時間的に隣接するフレームが画像空間の中でどの程度離れているかを制御するパラメータの利用例を示す図である。
【図５】画像を送信するのに適切なフレーム設定をもたらすシステムを示す概略ブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008544680.tif 000009
【図５】
2008544680.tif 000010
【国際調査報告】
2008544680.tif 000011
2008544680.tif 000012