(57)【要約】【課題】　本発明は、画像形成シーケンスの関心対象部分を用いる画像の圧縮及び復元を行う。【解決手段】　画像の圧縮及び復元のためのシステム及び方法が提供される。画像の圧縮及び復元方法は、獲得した画像シーケンス（５）から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、関心対象部分の画像の一部分に無損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンス（２５）を得、該圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る段階を含む。【選択図】　　　図１
2004072767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　画像圧縮及び復元方法であって、
　獲得した画像形成シーケンス（５）から得られた、関心対象部分の画像の一部分を選択し、
　前記関心対象部分の前記画像の一部分に無損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
　前記画像の一部分が、関心対象部分における複数のフレームである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　前記一部分が、関心対象部分における少なくとも１つのフレームである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
　分析的に適切な画像シーケンスをアーカイブする段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
　前記関心対象部分の前記一部分の選択が、該画像の一部分を選択するためにユーザ選択の選択肢をもつものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
　前記ユーザ選択の選択肢が、識別可能な患者の生体組織をセグメント化することを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
　前記ユーザ選択の選択肢が、関心対象フレームに手作業で印をつけることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザ選択の選択肢が、画像の境界線の概略を把握することを含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】
　前記関心対象部分の前記画像の一部分の選択が、
　時間シーケンスにおいて前記画像の一部分を選択し、
　空間シーケンスにおいて前記画像の一部分を選択する、
段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
　前記関心対象部分の前記画像の一部分の選択が、時間シーケンスにおいて前記画像の一部分を選択する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
　前記関心対象部分の前記画像の一部分の選択が、空間シーケンスにおいて前記画像の一部分を選択する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
　画像形成装置（１５０）によって得られた画像のための画像圧縮及び復元方法であって、
　前記装置から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、
　前記画像の一部分に無損失圧縮を適用して圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
　前記画像形成装置が、磁気共鳴画像形成システム、コンピュータ断層撮影システム、Ｘ線システム、Ｘ線血管造影図システム、及び超音波システムから選択される医療用画像形成装置である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
　Ｘ線装置によって得られた画像のための画像圧縮及び復元方法であって、
　前記Ｘ線装置から得られた少なくとも１つの関心対象フレームを選択し、
　前記少なくとも１つの関心対象フレームに無損失圧縮を適用し、そこから圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
　Ｘ線血管造影図装置によって得られた画像のための画像圧縮及び復元方法であって、
　前記Ｘ線血管造影図装置から得られた複数の関心対象フレームを選択し、
　前記複数の関心対象フレームに無損失圧縮を適用して圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含み、
　前記複数の関心対象フレームの選択が、少なくとも２つの時間インスタンスを選択し、前記２つの時間インスタンスの間に前記関心対象フレームを捕捉する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
　前記少なくとも２つの時間インスタンスの選択が、染料が現れたときに少なくとも１つの時間インスタンスを選択し、前記染料が見えなくなったときに第２の時間インスタンスを捕捉する段階を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
　ＭＲＩ装置によって得られた画像のための画像圧縮及び復元方法であって、
　ＭＲＩ装置から得られた複数の関心対象フレームを選択し、
　前記複数の関心対象フレームに無損失圧縮を適用して圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
　前記複数の関心対象フレームの選択が、空間シーケンスにおいて前記関心対象フレームを手作業で選択するためにユーザ選択の選択肢を用いる段階を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
　前記複数の関心対象フレームの選択が、空間シーケンスにおいて前記関心対象フレームを選択するために自動エッジ検出技術を用いる段階を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
　超音波システムによって得られた画像のための画像圧縮及び復元方法であって、
　超音波装置から得られた少なくとも１つの関心対象フレームを選択し、
　前記少なくとも１つの関心対象フレームに無損失圧縮を適用し、そこから圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に関連する画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
　前記少なくとも１つの関心対象フレームの選択が、自動手段を用いて扇形状の画像を選択する段階を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
　前記少なくとも１つの関心対象フレームの選択が、手動手段を用いて扇形状の画像を選択する段階を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
　画像の圧縮及び復元方法であって、
　獲得した画像形成シーケンス（５）から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、
　関心対象部分の前記画像の一部分に有損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
　画像形成シーケンスから関心対象部分の画像の一部分を選択するための関心対象部分決定ブロック（１１０）と、
　前記関心対象部分の画像の一部分を圧縮するための画像圧縮ブロック（１３０）と、
　前記画像を復元し再構築するための画像復元ブロック（１４０）と、
を備えることを特徴とする画像形成システム（１００）。
【請求項２５】
　前記画像の一部分が、関心対象部分における少なくとも１つのフレームであることを特徴とする請求項２４に記載の画像形成システム。
【請求項２６】
　前記画像の一部分が、関心対象部分における複数のフレームである請求項２４に記載の画像形成システム。
【請求項２７】
　前記複数のフレームが、時間シーケンスにおける関心対象フレームと、空間シーケンスにおける関心対象フレームとを含む請求項２６に記載の画像形成システム。
【請求項２８】
　前記複数のフレームが、時間シーケンスにおける関心対象フレームを含む請求項２６に記載の画像形成システム。
【請求項２９】
　前記複数のフレームが、空間シーケンスにおける関心対象フレームを含む請求項２６に記載の画像形成システム。
【請求項３０】
　獲得した画像形成シーケンス（５）から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、
　関心対象部分の前記画像の一部分に無損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
ための手段を含むコンピュータ・プログラム・コードを格納するための機械読取可能な媒体。
【請求項３１】
　獲得した画像形成シーケンス（５）から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、
　関心対象部分の前記画像の一部分に無損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンス（２５）を得、
　前記圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る、
ためのアルゴリズムを含む、機械読取可能な媒体上で符号化されたコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般に、画像の圧縮及び復元技術に関し、具体的には、画像形成シーケンスの関心対象部分を用いる画像の圧縮及び復元の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
　画像圧縮には２つの広範な技術、すなわち有損失圧縮（lossy compression）と無損失圧縮（lossless compression）とがある。両技術には特定の制約がある。有損失圧縮は、高圧縮率を達成するが、一部の情報を失うことになり、そのため画質が悪くなる。無損失圧縮においては、画像は損なわれないが、圧縮率が低い。
【０００３】
　例えば、医療用画像形成におけるような特定の画像形成用途においては、精密な画像及び高い圧縮率の両方に対する必要性がある。例えば、衛星画像形成、ビデオ放送、及び産業用画像形成のような他の画像形成用途においては、精密な画像が必須である場合もあり、或いは必須ではない場合もある。
【０００４】
　画像形成において、特定の用途又は使用法に基づいて、関心対象領域を検知又は再構成する幾つかの技術が存在する。典型的な用途には、例えば、診断目的のための医療用途、マルチメディア用途の場合の視聴者の満足度、又は医療における画像圧縮、又は衛星用途、或いは、パイプライン検査、航空機の機体検査のような他の産業用画像形成用途などが含まれる。これらの技術は、総称的に画像形成技術とみなすことができる。
【０００５】
　幾つかの既存の画像選択技術には、閾値法、関連する輪郭分析が続くエッジ検出ベースの領域識別法、形態素演算子ベースのアルゴリズムが含まれる。画像シーケンスが、周囲と著しく異なる特性に基づいて識別することができる、２次元（２Ｄ)又は３次元(３Ｄ)の関心対象領域（ＲＯＩ）を有する場合には、該ＲＯＩを抽出するために、多くの既知のセグメント化ベースのアルゴリズムを用いることができる。また、セグメント化を行うことができる種々の方法がある。
【０００６】
　セグメント化のための２つの主要な手法は、エッジ検出と形態素演算子法である。エッジ検出においては、単純化した設定のもとで、強さの値の変遷が位置付けられて、エッジと定められる。この操作が画像全体で行われた後、検出されたエッジが、閾値に基づいて重要なものと重要でないものに分類される。エッジの最終マップが求められて計算されると、関連する輪郭分析が続き、ここで連続的なエッジが突き止められる。輪郭に囲まれた領域は、ＲＯＩと考えられる。同様のことが、３Ｄにも適用可能である。形態素演算子は、幾何学的特性、又は信号の特性、或いは画像を利用する従来と異なった信号処理ツールである。連結演算子、領域分割変換、測地スケルトン、形態素補間などのような多くの「形態素」演算子が文献から入手可能である。連結演算子は、画像のセグメント化、及び圧縮のための画像のコード化にもうまく用いられてきた。これらの演算子を用いて、ＲＯＩである被写体（幾何学的に閉鎖したセグメント化された画像）を再生することができる。
【０００７】
　これらの技術は、大部分は、関心対象領域を検出し又は再構築するために完全な画像に依存しており、フレームごとに選択し得る分析的に重要な領域を見るものではない。圧縮は画像全体に適用されるので、より高い圧縮率を達成するのは難しく、無損失圧縮が用いられた場合には、圧縮率が低くなり、計算時間が多くかかり、伝送が遅くなる。産業用の画像形成用途におけるように、有損失圧縮が用いられる場合には、圧縮率を改善するための必要性が常にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　したがって、重要で適切な画像形成情報に高い圧縮率を有する無損失圧縮をもたらし、速い復元とネットワークを介した画像の伝送時間の低減をもたらす技術を有することが望ましい。同技術は、有損失圧縮を必要とする用途に適用されると、画像の速度及び伝送をさらに向上させるものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　簡潔に述べると、本発明の第１の態様によれば、画像の圧縮及び復元方法が、獲得した画像シーケンスから得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、該関心対象部分の該画像の一部分に無損失圧縮を適用して圧縮された画像シーケンス（２５）を得、該圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンス（４０）を得る段階を含む。
【００１０】
　第２の態様によると、画像形成装置によって得られた画像のための画像の圧縮及び復元方法が、該装置から得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、該画像の一部分に無損失圧縮を適用して圧縮された画像シーケンスを得、該圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンスを得る段階を含む。
【００１１】
　第３の態様によると、画像の圧縮及び復元方法が、獲得した画像形成シーケンスから得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、該関心対象部分の該画像の一部分に有損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンスを得、該圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンスを得る段階を含む。
【００１２】
　第４の態様によると、画像処理システムが、画像形成シーケンスから関心対象部分の画像の一部分を選択するための関心対象部分決定ブロックと、関心対象部分の該画像の一部分を圧縮するための画像圧縮ブロックと、分析的に適切な画像シーケンスを復元し再構築するための画像復元ブロックとを含む。
【００１３】
　第５の態様によると、コンピュータ・プログラム・コードを格納するための機械読取可能な媒体が、獲得した画像形成シーケンスから得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、該関心対象部分の該画像の一部分に無損失圧縮をかけ、圧縮された画像シーケンスを得、該圧縮された画像シーケンスを復元して分析的に適切な画像シーケンスを得るための手段を含む。
【００１４】
　第６の態様によると、機械読取可能な媒体上で符号化されたコンピュータ・プログラムが、獲得した画像形成シーケンスから得られた関心対象部分の画像の一部分を選択し、該関心対象部分の該画像の一部分に有損失圧縮を適用し、圧縮された画像シーケンスを得、該圧縮された画像シーケンスに対して復元を行って分析的に適切な画像シーケンスを得るためのアルゴリズムを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、同じ符号が図面全体にわたって同じ部分を表す添付図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより、一層よく理解されるであろう。
【００１６】
　図１を参照すると、画像の圧縮及び復元の方法が提供される。この方法は、獲得した画像形成シーケンス５から得られた関心対象部分（図１の関心対象部分決定ブロック１１０により示される）の画像の一部分を選択する段階を含む。関心対象部分の画像の一部分に無損失圧縮を適用（図１の画像圧縮ブロック１３０により示される）して、圧縮された画像シーケンス２５が得られる。次の段階において、圧縮された画像シーケンス２５に対して復元を行って（図１の画像復元ブロック１４０により示される）分析的に適切な画像シーケンス４０を得る。復元後、結果として生じる画像は、関心対象部分の情報（空間及び時間両方における）を損なうこと無くそのまま保持するが、他の情報を犠牲にする。
【００１７】
　獲得した画像形成シーケンス５から獲得されたデータのフレームは、例えば、これらに限定されるわけではないが、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）、Ｘ線、Ｘ線血管造影図、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波、及び、例えば産業用途におけるマルチメディアと通信技術、故障検出及び検査技術のような画像圧縮及び復元が通常用いられる非医療用画像形成技術といった、多数の既存の画像形成技術から得ることができる。ここで用いられる画像の一部分は、少なくとも１つのフレーム又は複数のフレームを含む画像のサブセット又は一部として定義される。ここで用いられる画像は、２次元（２Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の画素分布である。ここで用いられるフレームは、画像の一部分の、使用される画像形成技術のためのスナップショットか、或いは単一の画像として定義される。また、ここで用いられる関心対象部分は、関心対象の時間的な領域、又は関心対象の空間的な領域、或いは関心対象の時間的領域及び空間的領域の両方を含むことができる、関心対象の空間的かつ時間的な領域として定義される。さらに、ここで用いられる無損失圧縮は、高い伝送速度を容易にする高圧縮率を達成すると共に、所望の画像が損なわれること無くそのままの状態で残る圧縮技術として定義される。
【００１８】
　無損失圧縮においては、通常は入力画像は損失無しにそのまま残るが、達成される圧縮率はずっと低いものとなる。例えば医療用途のような、特定の用途に用いられる圧縮技術は、高度の精密性及び正確さを必要とする。主に診断の目的で利用されるので、情報の変化又は損失は許容されない。上述のような画像圧縮及び復元方法により、比較的小さな空間及び時間（関心対象部分）内に閉じ込められた関心対象画像の利用が保証される。ここで説明される無損失圧縮方法は、この空間及び時間の関心対象画像に焦点を置く。この焦点は、２つの利点を有する。第１の利点は、圧縮されることになるデータが、画像／映像シーケンスの領域内にあるので、高い圧縮率が達成されることである。高い圧縮率は、保存スペースをより小さくするだけでなく、ネットワークにわたる画像／映像の伝送時間を減少させ、画像処理をサポートする。第２の利点は、この方法の複雑度が低いことである。圧縮アルゴリズムが画像における小さな領域で働くので、処理されることになる画素の数が少なくなり、このことにより、デコーダの選択にかかわらず、速い復号（復元）が確実にもたらされる。上述の方法は、高速のコード化速度と高い圧縮率に同時に取り組むものである。典型的な圧縮技術は、例えば、ウェーブレット変換、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、及び他の公知の符号化技術のような符号化のための技術に基づいた変換又は予測を用い、次に、例えば、ハフマン符号、算術符号、又はランレングス符号のようなエントロピー符号化を適用して、圧縮されたビットストリーム（圧縮された画像シーケンス）を得る。
【００１９】
　無損失圧縮が完了すると、次に圧縮段階の出力（圧縮された画像シーケンス）に対して復元を行う。上述のように復元を行うことにより、分析的に適切な画像シーケンスが得られる。ここで用いられる分析的に適切な画像とは、分析目的のために必要な完全な画像の有用な部分と定義される。医療機器に関する本発明の特定の実施形態において、分析的に適切な画像シーケンスは、診断目的のために有用な診断に適切な画像シーケンスを意味する。復元段階は、通常圧縮段階の逆演算を含み、圧縮されたビットストリームにエントロピー復号化が行われ、次に、逆変換又は逆予測技術を用いて分析的に適切な画像シーケンスが得られる。
【００２０】
　関心対象部分決定ブロック１１０において画像の一部分を選択するための種々の選択肢がある。一つの実施形態において、関心対象部分決定ブロック１１０は、獲得した画像形成シーケンス５から得られた関心対象部分において少なくとも１つのフレームを選択する。無損失圧縮及び復元の段階は、図１を参照して説明されたものと変わりない。少なくとも１つのフレームを選択することは、Ｘ線及びＭＲＩ画像形成において有用である。
【００２１】
　別の実施形態において、画像の一部分を選択する方法が、関心対象部分において複数のフレームを選択する段階を含む。より具体的な実施において、複数のフレームを選択することは、時間シーケンス及び空間シーケンスにおいて複数のフレームを選択する段階を含む。ここで用いられる時間シーケンスとは、時間が経つにつれて取得される画像を指し、空間シーケンスとは、完全な画像を再構築するために用いられる２Ｄ／３Ｄスライスを指す。代替的な実施形態において、関心対象部分における複数のフレームの選択は、時間シーケンス又は空間シーケンスのいずれかにおいてフレームを選択することを含む。分析的に適切な画像シーケンスを得るために無損失圧縮及び復元を適用する段階は、図１を参照して説明されたものと変わりない。
【００２２】
　別の実施形態において、関心対象部分において複数のフレームを選択することが、少なくとも２つの時間インスタンスを選択し、該２つの時間インスタンスの間に関心対象部分におけるフレームを捕捉する段階を含む。この実施形態は、Ｘ線血管造影図用途において特に有用であり、造影剤又は画像形成染料が被験者の体内に注入され追跡される期間中、適切な画像を捕捉する。この例において、少なくとも２つの時間インスタンスの選択は、染料が現れたときに少なくとも１つの時間インスタンスを選択し、染料が見えなくなったときに第２の時間インスタンスを捕捉する段階を含む。血管造影法は、造影剤を血管内に注入し、Ｘ線画像において周囲の組織に対する視認性を高めるものである。Ｘ線映画形血管造影図の場合には、関心対象フレームは、造影剤注入場所から始まり、該造影剤が見えなくなる場所までである。第１の段階として、２つの時間インスタンスに基づいた時間における関心対象部分が識別され、該２つの時間インスタンスの間隔内のフレームだけが考慮されてさらに処理される。第２の段階は、Ｘ線血管造影図に関係する情報が、Ｘ線血管造影図システムのコリメータ・リングの円形の区域に限定され、よってこの円形の区域が、選択された領域であるという仮定を含む。ここに説明された画像圧縮方法を円形の区域内に集中することにより、処理されることになる画像のデータ素子の数が減少されることを理解すべきである。これは、計算の複雑度及び記憶用のビットをさらに低減させるものである。圧縮アルゴリズムを開発しながら、上述の観察を組み合わせることにより、同時により良い速度と圧縮率がもたらされる。
【００２３】
　画像の一部分を選択することについての別の実施形態は、関心対象部分の複数のフレームを手動で又は自動的に選択することについてユーザが選択する選択肢を有する段階を含む。一つの態様において、ユーザ選択の選択肢は、患者の特定可能な生体組織をセグメント化することを含む。ユーザ選択の選択肢についての別の例は、関心対象フレームに手作業で印をつけることを含む。ユーザ選択の選択肢についてのさらに別の例は、画像の境界線の概略を把握することを含み、これはユーザが、関心対象領域の輪郭を大まかに描く方法であり、アルゴリズムがバックエンドで働き、輪郭が描かれた部分の中にある適切な関心対象画像を取り出す。これらのユーザ選択の選択肢を、Ｘ線、Ｘ線血管造影図、ＭＲＩ、ＣＴ、超音波画像形成、及び他の非医療用画像形成技術のような異なる画像形成技術に用いることができる。ＭＲＩシステムを用いる特定の例において、複数のフレームの選択は、空間シーケンスにおいて関心対象フレームを選択するために自動エッジ検出技術を用いて行われる。超音波画像形成を用いる別の特定の例において、関心対象部分における少なくとも１つのフレームが、自動手段、又は代替として手動手段を用いて扇形状の画像を選択することを含む。
【００２４】
　図２は、８つのＸ線映画形血管造影図の画像シーケンスについてのこの画像圧縮及び復元方法の例示的な結果を示す。図２に示された表は、シーケンス内に存在するフレームの総数、関心対象の第１のフレーム（造影剤が現れる場所−第１の時間インスタンス）及び最後のフレーム（造影剤が見えなくなる場所−第２の時間インスタンス、又はシーケンスにおける最後のフレーム）、並びに関心対象の時間的な部分に存在するフレームの割合も示す。関心対象の時間的な部分は、平均して全体のシーケンスの６３．５５％である。これは、３６．４５％だけデータ設定値及び計算値を減少させる。したがって、有効圧縮率及び速度は、５７．３６％だけ増加する。
【００２５】
　図３を参照すると、関心対象円形の領域を選択するための例示的な方法が示される。図示されるように、画像内に円形の領域を含むバイナリマスクが定められる。図３（ａ）は元のＸ線血管造影画像を示し、図３（ｂ）はバイナリマスクが設けられた画像を示し、図３（Ｃ）は再構築された画像（定められた形状内で損失のない)を示し、図３（ｄ）は符号化の場合に考慮されない情報を示す。Ｘ線映画形血管造影図に対して、マスクが固定される。円形の領域がフレームの中央に位置決めされ、画像の矩形の４辺に接触する。したがって、この円形の領域を別個に保存し伝送する必要はない。一つの態様において、符号化方法は、分解を伴うリフティング法を用いて第１のレベルまで（２、２）を整数ウェーブレット変換する段階を含む。符号化目的のために如何なる整数ウェーブレットを用いることもできる。ウェーブレット変換により様々の解像度がもたらされ、整数ウェーブレット変換は、浮動小数点計算を回避し、当該技術分野において知られる如何なるエラーもなく画像を元通りに再構築することを保証する。円形の領域に実行されたウェーブレット変換は、ＲＯＩベースのウェーブレット手法である。ウェーブレット変換は、フィルタリングを用いる従来の方法で実行され、浮動小数点（非整数）値がもたらされる。これらの係数をコード化することにより、最も近い整数に四捨五入され、これにより伝送された画像に損失が生じる。したがって、損失のないコード化の場合、この方法においては、整数を整数にマッピングするリフティング法を用いてウェーブレット変換への特徴づけが行われる。ウェーブレット変換により、用途に対して適切な基底関数を選択することが可能になる。Ｘ線画像に用いられた際に、（２、２）及び（４、２）の補間ウェーブレットによって低いエントロピー値がもたらされた。関心対象情報を符号化するのに必要とされるビット数を与える変換係数の１次エントロピーが算出される。エントロピーと係数の数の積により、必要とされるビット数の推定値が与えられ、フレーム当りのビット数で除算されたときに達成された圧縮率（ＣＲ）の推定値が与えられる。この圧縮方法は、如何なる整数ウェーブレット変換において使用可能であろう。
【００２６】
　完全なフレーム画像シーケンス及びトリミングされた画像シーケンス（コリメータ・リング内に制限された）についての圧縮率が、図４の表に表示される。示された圧縮率は、関心対象時間的な部分内で達成された平均圧縮率である。圧縮率の有効増加率は、平均で１３．９６％である。コリメータ・リング内の素子の数が、完全なフレームシーケンスの７８．８３％であるので、計算により２１．１７％だけ減少されて、２６．８６％の速度の増加がもたらされる。
【００２７】
　関心対象部分が、時間及び領域の両方において制限されたＸ線映画形血管造影図からのような画像シーケンスの場合には、互いに利点が強化される。有効計算は、全体の５０．１％（０．６３５５×０．７８３３×１００）であり、デコーダの速度が倍増される。同様に、有効圧縮率は、７９．３２％（１．１３９６×１．５７３６−１）×１００）だけ改善する。
【００２８】
　別の例示的な実施形態において、ＭＲＩ画像形成装置が、図１の画像形成シーケンス５を獲得するために用いられ、バイナリマスクが、考慮中のＭＲＩ画像（ＭＲＩの場合には、不規則部分である）に用いられる。マスク内の画素の割合が４７．３７％であるので、関心対象部分に基づいたアルゴリズムは４７．３７％の計算値だけを必要とし、全体のフレームに働くアルゴリズムに照らして符号化及び復号化を実行する。これにより速度に１１１％の改善がもたらされる。
【００２９】
　さらに別の例示的な実施形態において、超音波画像形成装置が、図１の画像形成シーケンスを獲得するために用いられ、バイナリマスクが、考慮中の超音波画像（扇形状の画像である）に用いられる。４８０×６４０の８ビット画像について、フレーム内の画素の総数は、４８０×６４０＝３０７２００であり、マスクを有する画素の数は、１０９４５１、すなわち完全なフレームの３５．６２％である。これにより、１８０％の速度増加が生じる。
【００３０】
　上述の実施形態は、例えば、Ｘ線、Ｘ線血管造影図、ＭＲＩ、ＣＴ、及び超音波などの医療用画像形成装置により得られた２Ｄ／３Ｄ画像についての画像圧縮及び復元を行うが、これら実施形態を、例えば４Ｄの超音波画像形成技術のような４次元（４Ｄ）のシナリオにも同様に適用することができる。ここで用いられる４Ｄ超音波画像形成は、リアルタイムで従来のｘ、ｙ、ｚ軸における画像を獲得する。４Ｄシナリオにおいては、画像の容量が考慮され、該容量の診断上重要な部分がトリミングされて格納され、そのようなトリミングされた部分は時間が経つにつれて格納され、保存スペース内が節約される。また、本発明の実施形態は、圧縮及び復元を適用できる多くの他の画像形成方法に適用可能であることも理解すべきである。例えば、衛星画像形成において、特定の被写体が関心対象である場合には、中央の画像処理コンピュータがターゲット被写体を含むフレームを検知し、画像のその部分だけを適切なフレーム内に保持することができる。ここに述べられた方法を用いることにより、圧縮されたファイルのサイズが減少し、よって衛星から地上局までの伝送時間が低減されることになる。さらにここに述べられた方法を、防衛目的、天気予報、自然資源を検知するための地質画像形成、及び他の衛星用途に用いることができる。本発明の実施形態はまた、例えば、パイプライン検査の不良検知及び航空機の機体検査のような産業用画像形成用途にも適用可能となる。マルチメディア用途、テレビ会議、又はウェブ放送の場合にも、同じ手法を用いることができる。例えば、ニュース放送において、重要な画像はスクリーン上の人物の画像である。背景が削除される場合には、多くのデータが減少し、よって制約された帯域幅環境においては、このような映像の圧縮と伝送に役立たせることができる。
【００３１】
　別の実施形態において、獲得された画像形成シーケンスから得られた関心対象部分の画像の一部分に無損失圧縮を適用して、圧縮された画像シーケンスが得られ、次に、他の実施形態を参照して上記で説明されたように、該圧縮された画像シーケンスに復元が行われて分析的に適切な画像シーケンスが得られる。例えば、マルチメディア用途、又は特定の衛星用途、又は不良検知用途のような上述の画像形成用途の幾つかは、関心対象領域に有損失圧縮を使用することができる。これらの用途においては、画像の精度と正確さはあまり重要ではなく、よって圧縮率が高い有損失圧縮の使用が可能になる。この方法を有損失圧縮を必要とするこれらの用途に用いることにより、さらに良好な圧縮性能（高い圧縮率）と、最終的に大きな伝送速度とを得ることができ、保存領域をより小さいものとすることができる。
【００３２】
　画像の圧縮及び復元方法の一態様は、分析的に適切な画像シーケンスをアーカイブする段階を含む。治療目的のための詳細な診断、或いは教育又は研究における使用のためにアーカイビングを行うことができる。
【００３３】
　さらに図１を参照すると、本発明の特定の実施形態は、画像形成シーケンス５から画像（複数のフレーム、或いは少なくとも１つの関心対象フレーム）の一部分を選択するための、関心対象部分決定ブロック１１０と、選択された複数の関心対象フレームからの画像の一部分を圧縮するための画像圧縮ブロック１３０と、分析的に適切な画像シーケンス４０を得るために画像を復元し再構築するための画像復元ブロック１４０とを含む画像形成システム１００である。
【００３４】
　また、本発明の実施形態は、これらの方法を実施するためにコンピュータに実装された方法及び装置の形態で具体化することができる。本発明はまた、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードドライブ、又は他の何らかのコンピュータ読取可能な記憶媒体のような有形の媒体において具体化される、命令を含むコンピュータ・プログラム・コードの形態で具体化することができ、該コンピュータ・プログラム・コードが、コンピュータに読み込まれて実行されると、該コンピュータが本発明を実施するための装置となる。本発明は、例えば、記憶媒体に格納され、コンピュータに読み込まれ、又は実行され、或いは、電線又はケーブル上で、又は光ファイバを通じて、又は電磁放射線を介してなどの幾つかの伝送媒体によって伝送されたコンピュータ・プログラム・コードの形態で具体化することができ、該コンピュータ・プログラム・コードがコンピュータに読み込まれ実行されると、該コンピュータが本発明を実施するための装置となる。汎用マイクロプロセッサに実装された場合には、コンピュータ・プログラム・コードのセグメントが該マイクロプロセッサを構成し、特定の論理回路を形成する。
【００３５】
　ここでは本発明の特定の特徴のみが示され、説明されてきたが、当業者であれば多くの修正及び変更が想定されるであろう。したがって、添付された特許請求の範囲が本発明の正確な技術的思想の範囲内に含まれるそのような修正及び変更の全てを含むように意図されることを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による画像圧縮及び復元方法のフローチャート。
【図２】８つのＸ線映画形血管造影図についての関心対象時間的な部分の表。
【図３ａ】元の画像を含むＸ線映画形血管造影図シーケンスのフレーム
【図３ｂ】Ｘ線映画形血管造影図シーケンスのためのバイナリマスクを含むＸ線映画形血管造影図シーケンスのフレーム。
【図３ｃ】バイナリマスクが用いられた後の画像を含むＸ線映画形血管造影図シーケンスのフレーム。
【図３ｄ】バイナリマスクの外側の画像を含むＸ線映画形血管造影図シーケンスのフレーム。
【図４】８つのＸ線映画形血管造影図についての圧縮率の表。
【符号の説明】
【００３７】
　５　画像形成シーケンス
　２５　圧縮された画像シーケンス
　４０　分析的に適切な画像シーケンス
　１００　画像形成システム
　１１０　関心対象部分決定ブロック
　１３０　画像圧縮ブロック
　１４０　画像復元ブロック
　１５０　画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図３ａ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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