(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画像を読み取る画像読み取り工程（Ｓ１０１）と，
前記画像読み取り工程で読み込んだ撮影画像を周波数解析する周波数解析工程（Ｓ１０２）と，
前記周波数解析工程で解析したピーク周波数のｍ倍の第一の周波数変換画像及び前記ピーク周波数のｎ倍の第二の周波数変換画像を得る周波数変換工程（Ｓ１０３）と，
前記周波数変換工程で得られた前記第一の周波数変換画像より得た画素値のバイナリーデータ及び前記第二の周波数変換画像より得た画素値のバイナリーデータが所定の範囲で共通する共通部分データを抽出する共通部分抽出工程（Ｓ１０４）と,
前記共通部分抽出工程で得られた共通部分データを可逆圧縮して第１の圧縮データを得る第１の圧縮工程（Ｓ１０５）と，
を有する画像圧縮方法。
【請求項２】
前記撮影画像は,医療機関における医療画像である請求項１に記載の画像圧縮方法。
【請求項３】
前記周波数変換工程（Ｓ１０３）は２次元フーリエ変換による周波数解析により前記ピーク周波数を解析する工程を含む,
請求項１に記載の画像圧縮方法。
【請求項４】
前記ｍ倍は２倍であり,前記ｎ倍は３倍である請求項３に記載の画像圧縮方法。
【請求項５】
前記第１の圧縮工程は，バイナリー可逆圧縮工程である，請求項１に記載の画像圧縮方法。
【請求項６】
前記周波数変換工程で得られた第一の周波数変換画像より得た画素値のバイナリーデータ及び前記第二の周波数変換画像より得た画素値のバイナリーデータの前記共通部分データではない相違部分データを抽出する相違部分抽出工程（Ｓ１１１）と,
前記相違部分抽出工程（Ｓ１１１）で得られた相違部分データを圧縮して第２の圧縮データを得る第２の圧縮工程（Ｓ１１２）と，
前記第１の圧縮データと前記第２の圧縮データとを合わせて圧縮画像データを得るための圧縮画像データ取得工程（Ｓ１１３）とを更に含む,
請求項１に記載の画像圧縮方法。
【請求項７】
撮影画像を読み取る画像読み取り手段（１）と，
前記画像読み取り手段が読み込んだ撮影画像を周波数変換するための周波数解析手段（２）と，
前記周波数解析手段が解析したピーク周波数のｍ倍の第一の周波数変換画像及びピーク周波数のｎ倍の第二の周波数変換画像を得る周波数変換手段（３）と，
前記周波数変換手段が得た第一の周波数変換画像の画素値のバイナリーデータ及び前記第二の周波数変換画像の画素値のバイナリーデータが所定の範囲で共通する共通部分データを抽出する共通部分抽出手段（４）と,
前記共通部分抽出手段が得た共通部分データを可逆圧縮して第１の圧縮データを得る第１の圧縮手段（５）と，
を有する画像圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は,画像を複数種類のサンプリング周波数でサンプリングして,その共通部分データを得ることで高精度に画像を圧縮することができる画像圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子から入力された画像データを非可逆圧縮する画像圧縮装置は，既に知られている（たとえば，特許文献１：特開２０１０−１５４０１８号公報）。この際，周波数解析を行うことが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら,従来の画像圧縮方法では画像圧縮の圧縮量が限られていた。特に,病院における医療画像は,連続撮影する場合が多く,撮影データの量が病院内のサーバに大きな負荷を与えていた。また,医療画像は,圧縮する場合であっても可逆圧縮を行う必要があるものも多く存在するため,可逆圧縮を行いつつ画像量を軽減する方法が望まれた。
【０００５】
本発明は,きわめて効率的に画像を圧縮できる画像圧縮方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は,画像撮影装置から発生した元画像と比較して全ての画素値が数学的に全く同一である医療画像の可逆圧縮方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は,さらに従来の方法よりも従来の方法より数倍以上高い圧縮効率の可逆圧縮を行うことができる画像圧縮方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は, 基本的には，複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の共通データを可逆圧縮することで，きわめて効率的に画像を圧縮できる画像圧縮方法を提供できるという知見に基づくものである。
【０００９】
本発明の第１の側面は，画像圧縮方法に関する。この方法は，画像読み取り工程（Ｓ１０１）と，周波数解析工程（Ｓ１０２）と，周波数変換工程（Ｓ１０３）と，共通部分抽出工程（Ｓ１０４）と,第１の圧縮工程（Ｓ１０５）とを含む。すなわち，この方法は，撮影画像を読み取る。そして，読み込んだ撮影画像を，たとえば，２次元フーリエ変換による周波数解析して，ピーク周波数を求める。解析したピーク周波数のｍ倍の第一の周波数変換画像及びピーク周波数のｎ倍の第二の周波数変換画像を得る。ｍ倍の例は２倍であり,ｎ倍の例は３倍である。すなわち，本発明は，少なくとも２種類の周波数でオーバーサンプリングを行う。第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の共通部分データを抽出する。そして，共通部分データをたとえばバイナリー可逆圧縮して第１の圧縮データを得る。このようにすることで，本発明は，きわめて効率的に画像を圧縮できる。この方法は，特に医療機関における医療画像の圧縮に有効である。
【００１０】
この側面の好ましい態様は，相違部分抽出工程（Ｓ１１１）と,第２の圧縮工程（Ｓ１１２）と，圧縮画像データ取得工程（Ｓ１１３）とを更に含むものである。すなわち，この態様の画僧圧縮方法は，第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の相違部分データを抽出する。次に，相違部分データを圧縮して第２の圧縮データを得る。そして，第１の圧縮データと第２の圧縮データとを合わせて圧縮画像データを得る。この方法は，複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の非共通データをも可逆圧縮することで，可逆圧縮を行うことができる。
【００１１】
本発明は，上記の方法を実現できる画像圧縮システム，コンピュータを上記した画像圧縮システムとして実現するためのプログラム，そのようなプログラムを記憶したコンピュータが読み取ることのできる情報記録媒体をも提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は, 複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の共通データを可逆圧縮することで，きわめて効率的に画像を圧縮できる画像圧縮方法を提供できる。
【００１３】
本発明は，複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の共通データを可逆圧縮することで,特に骨の部分,正常部分及び罹患部分を明瞭に区別できる医療画像の圧縮方法を提供できる。
【００１４】
本発明は, 複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の非共通データをも可逆圧縮することで，可逆圧縮を行うことができる画像圧縮方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は,本発明の第１の画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
【図２】図２は，本発明の画像圧縮装置のブロック図である。
【図３】図３は,本発明の第２の画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。
【図４】図４は，医療画像を圧縮した際の画像を示す。図４Ａは，元画像であるレントゲン写真である。図４Ｂは，ＪＰＥＧによる可逆圧縮画像を示す。図４Ｃは，本発明の圧縮方法による可逆圧縮画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下,図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は,本発明の第１の画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。図１に示されるように，この画像圧縮方法は,画像読み取り工程（Ｓ１０１）と，周波数解析工程（Ｓ１０２）と，周波数変換工程（Ｓ１０３）と，共通部分抽出工程（Ｓ１０４）と，第１の圧縮工程（Ｓ１０５）と，を有する。
【００１７】
図２は，本発明の画像圧縮装置のブロック図である。図２に示されるように，この装置は，画像読み取り手段１と，周波数解析手段２と，周波数変換手段３と，共通部分抽出手段４と,第１の圧縮手段５とを有する。この画像圧縮装置は，いわゆるコンピュータにより入力画像を圧縮するための装置であってもよい。この場合，コンピュータは，入出力部と，制御部と，演算部と，記憶部とを有する。そして，これらの要素は，バスなどで接続され，情報の授受を行うことができるようにされている。以下に説明する制御工程及び制御手段はハードウェアにより実現されてもよいし，ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現されてもよい。後者の場合，主記憶部に制御プログラムが記憶され，各種情報が入力された場合に，主記憶部に記憶された制御プログラムが読みだされる。そして，制御プログラムの指令に従って，各種データが記憶部から読みだされ，演算部で演算処理が行われる。そして，適宜，情報が入出力部から出力される。このような動作を制御部が制御する。
【００１８】
画像読み取り工程（Ｓ１０１）は，撮影画像を読み取るための工程である。撮影画像の例は,医療機関における医療画像である。医療機関における医療用の画像は，量が膨大である。このため，医療用の画像を圧縮したいという要望が強い。医療用の医療画像の例は，レントゲン画像やＣＴスキャン画像である。そして医療画像は一次診断に用いる場合、非圧縮の元画像を用いるか、または圧縮する場合であっても全ての画素値が元画像と数学的に同一である可逆圧縮を用いることが求められる。画像読み取り工程は，撮影されてシステムの記憶部に記憶された画像を読み取る工程であってもよい。また，画像読み取り工程は，レントゲンまたはＣＴスキャンなどの撮影装置を用いて画像を撮影し，本発明のシステムへ読み取って入力する工程であってもよい。
【００１９】
すなわち，レントゲン撮影装置，ＣＴスキャン装置が画像読み取り手段１として機能する。また，コンピュータ内の記憶部又はコンピュータに接続されたデータベースに記憶された撮影画像を読みだす手段も画像読み取り手段１として機能する。
【００２０】
周波数解析工程（Ｓ１０２）は，画像読み取り工程で読み込んだ撮影画像を周波数解析するための工程である。周波数解析する手段２は，すでに知られている。画像を周波数解析する手段の例は，２次元高速フーリエ変換（２次元ＦＦＴ）を用いた解析装置である。      
【００２１】
周波数解析する手段２は，画像読み取り手段１が記憶部から読みだした撮影画像に対して，周波数解析を行うための演算処理を行う。そして，撮影画像のピーク周波数を解析する。ピーク周波数の例は，サンプリング定理で決定される周波数である。周波数解析する手段２は，求めたピーク周波数を適宜記憶部に記憶する。
【００２２】
ピーク周波数は，２次元フーリエ変換による周波数解析によりピーク周波数を解析することで得ることができる。２次元フーリエ変換の例は,２次元高速フーリエ変換（２次元ＦＦＴ）である。
【００２３】
周波数変換工程（Ｓ１０３）は，周波数解析工程で解析して得られたピーク周波数のｍ倍の第一の周波数変換画像及びピーク周波数のｎ倍の第二の周波数変換画像を得るための工程である。画像を周波数変換する工程は，たとえば，特開２００６−１９１２１６号公報に開示される通りすでに知られている。本発明は，ピーク周波数のｍ倍の周波数及びｎ倍の周波数を用いてそれぞれサンプリングを行って，第一及び第二の周波数変換画像を得る。
【００２４】
ｍ倍及びｎ倍の例は,２倍及び３倍である。ｍ及びｎの例は正の整数であるが，少数を含む正数であってもよい。ｎ及びｍの好ましい例は，ｎ及びｍが正の整数であり，かつ素数である。ｎ及びｍは，１より大きい数であることが好ましい。ｎ及びｍが１より大きい場合，これらの周波数を用いてサンプリングすると，いわゆるオーバーサンプリングを行ったこととなる。
【００２５】
周波数変換手段３は，画像読み取り手段が読み込んだ撮影画像を周波数変換し，ピーク周波数のｍ倍の第一の周波数変換画像及びピーク周波数のｎ倍の第二の周波数変換画像を得るための要素である。周波数変換手段３は，記憶部から周波数解析する手段２が求めたピーク周波数を読みだす。また，周波数変換手段３は，記憶部から読みだされた撮影画像について，ピーク周波数のｍ倍の周波数及びｎ倍の周波数を用いてそれぞれサンプリングする演算処理を行い，第一及び第二の周波数変換画像を得て，記憶部に記憶する。具体的なサンプリング方法は，たとえば，特開平０９−１２１２９６号公報，特開２００６−１９１２１６号公報及び特開２００７−１９２６０８号公報に開示される方法に従ってサンプリングを行えばよい。本発明は，これらの公知文献を含む公知技術を適宜組合わせて用いることができる。このサンプリング処理及び記憶部への記憶処理により，撮影画像が周波数変換処理されることとなる。
【００２６】
共通部分抽出工程（Ｓ１０４）は，周波数変換工程で得られた第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の共通部分データを抽出するための工程である。第一の周波数変換画像と第二の周波数変換画像とで同じ値を示す画像データを抽出することで共通部分データを抽出することができる。
【００２７】
共通部分抽出手段４は，周波数変換手段が得た第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の共通部分データを抽出するための要素である。画像読み取り手段１が読み取って記憶部に一時的に記憶したデータを周波数変換手段２が読み取って，それらの共通部分データを抽出する演算処理を行う。この工程では，共通部分抽出手段４が，記憶部から第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像を読みだす。そして，たとえば，共通部分抽出手段４は，読みだした第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像を，サンプリング周波数を用いて原画像に投影する。そのうえで，共通する画素について，共通する情報を有する画素データを抽出する。共通する情報は，画像データが全く同じものだけではなく，所定範囲のデータを共通するものとして抽出してもよい。本発明では，医療画像の圧縮を最大の目的としている。そして，たとえば，レントゲンやＣＴ画像は，グレイデータ又は２値データとして記憶される。それらの骨，正常部，患部は，グレイデータ又は２値データで共通の値をとる場合が多い。このため，本発明のように第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の共通データを求めても，十分な精度で，骨，正常部，及び患部を区別することができる。
【００２８】
第１の圧縮工程（Ｓ１０５）は，共通部分抽出工程で得られた共通部分データを可逆圧縮して第１の圧縮データを得るための工程である。第１の圧縮工程の例は，バイナリー可逆圧縮工程である。
【００２９】
第１の圧縮手段５は，共通部分抽出手段が得た共通部分データを可逆圧縮して第１の圧縮データを得るための要素である。可逆圧縮の方法は，画像処理の分野において公知である。よって，第１の圧縮手段５として公知の装置を適宜用いることができる。第１の圧縮手段５による具体的な圧縮方法は，共通部分データを３バイトずつ１つのブロックとし，１バイトずつずらして順次圧縮するものである。この圧縮に先だって，多値画像（グレイデータ）を所定の閾値を用いて２値データに変換してもよい。このようにして，共通部分データをバイナリー可逆圧縮できることとなる。
【００３０】
この画像圧縮システムは，先に説明した画像圧縮方法を実現できる。この方法は，全ての画素値を元画像と同一に保ちしつつ画像容量を飛躍的に圧縮できるため，レントゲンやＣＴスキャン画像といった医療用画像を圧縮することに有効に利用することができる。従来の圧縮方法では，可逆圧縮の場合最大でも２．５分の１程度の圧縮率が限界であるという問題があったが，本発明の圧縮方法では，このような問題を適切に解消できた。
【００３１】
この圧縮したデータを解凍処理することで，原画像を再現できる。なお，上記の方法では，第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の共通部分以外のデータを捨ててしまってもよい。この場合，捨ててしまったデータを復元できないので，処理が非可逆となる。本発明の好ましい態様は，さらに可逆変換を実行できるものである。すなわち,医療過誤事件においては，圧縮画像だけではなく撮影画像そのものを復元し，これを証拠として用いるという要求がある。本発明の方法は，可逆圧縮をも達成できるので，以下この点について説明する。
【００３２】
図３は,本発明の第２の画像圧縮方法を説明するためのフロー図である。図３に示されるように，この方法は，先に説明した方法に比べ，
相違部分抽出工程（Ｓ１１１）と，第２の圧縮工程（Ｓ１１２）と，圧縮画像データ取得工程（Ｓ１１３）とをさらに含む。これを実現するためには，画像圧縮装置が，相違部分抽出部と，第２の圧縮工程部と，圧縮画像データ取得部とをさらに有すればよい。
【００３３】
相違部分抽出工程（Ｓ１１１）は，周波数変換工程で得られた第一の周波数変換画像及び第二の周波数変換画像の相違部分データを抽出する工程である。この工程は，共通部分抽出工程と同時に行われてもよい。そして，抽出された相違部分データは，記憶部に記憶されればよい。
【００３４】
第２の圧縮工程（Ｓ１１２）は，相違部分抽出工程（Ｓ１１１）で得られた相違部分データを圧縮して第２の圧縮データを得るための工程である。この工程における処理は，たとえば，第１の圧縮工程と同様であればよい。
【００３５】
圧縮画像データ取得工程（Ｓ１１３）は，第１の圧縮データと第２の圧縮データとを合わせて圧縮画像データを得るための工程である。圧縮画像データ取得手段が，第１の圧縮データと第２の圧縮データを記憶部に記憶させればよい。この際，第１の圧縮データと第２の圧縮データは，画像データであるから，画像以外のデータと合わせて読みだすことができるようにして記憶部に記憶させればよい。このようにオーバーサンプリングを行ったデータを合わせる方法は，たとえば，特開２００７−１９２６０８号公報に開示された方法を用いればよい。
【実施例１】
【００３６】
図３に示されるフローチャートを実現するアルゴリズムに基づき，画像圧縮用のソフトウェアを作成した。作成したソフトウェアをコンピュータにインストールして，画像圧縮システムを得た。
【００３７】
図４は，医療画像を圧縮した際の画像を示す。図４Ａは，元画像であるレントゲン写真である。図４Ｂは，ＪＰＥＧによる可逆圧縮画像を示す。図４Ｃは，本発明の圧縮方法による可逆圧縮画像を示す。このように本発明の画像圧縮方法は，ＪＰＥＧによる圧縮画像や元画像と比べて画像精度は数学的に同一であり，肉眼的にも区別できない。
【００３８】
さらに，元画像の画像容量は１９．６Ｍバイトであり，ＪＰＥＧによる可逆圧縮画像の容量は１０．２Ｍバイトであった。これに対し，図４Ｃに示される本発明の可逆圧縮方法による可逆圧縮画像の容量は，０．９４Ｍバイトであった。すなわち，ＪＰＥＧによる可逆圧縮では，元データの１／２程度にしか容量を圧縮できない。これに対し，本発明の可逆圧縮方法では，１／２０程度まで容量を圧縮できる。このように，本発明は，従来方法と比較して容量をきわめて圧縮できることが分かる。
【００３９】
上記と同様の実験を様々な画像データを用いて解析した。その結果を表１及び表２に示す。
【００４０】
【表１】
0004733223.tif 000002
【００４１】
【表２】
0004733223.tif 000003
【００４２】
表中，本発明の可逆とは，基本的には図３に示されるフローチャートに従って可逆圧縮したものを示す。一方，本発明の非可逆とは，基本的には図１に示されるフローチャートに従って非可逆圧縮したものを示す。
【００４３】
表１は，静止画の圧縮結果を示す。一方，表２は，動画の圧縮結果を示す。表１及び表２に示されるように，本発明の圧縮方法は，あらゆる医療画像及び医療動画について容量をきわめて圧縮できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は，画像形成装置の製造業において好適に利用されうる。
【符号の説明】
【００４５】
１  画像読み取り手段
２  周波数解析手段
３  周波数変換手段
４  共通部分抽出手段
５  第１の圧縮手段
【要約】
【課題】  本発明は,きわめて効率的に画像を圧縮できる画像圧縮方法を提供することを目的とする。本発明は,特に骨の部分,正常部分及び罹患部分を明瞭に区別できる医療画像の圧縮方法を提供することを目的とする。
【解決手段】  本発明は, 基本的には，複数種類の周波数でオーバーサンプリングした画像の共通データを可逆圧縮することで，きわめて効率的に画像を圧縮できる画像圧縮方法を提供できるという知見に基づくものである。本発明は，画像読み取り工程（Ｓ１０１）と，周波数解析工程（Ｓ１０２）と，周波数変換工程（Ｓ１０３）と，共通部分抽出工程（Ｓ１０４）と,第１の圧縮工程（Ｓ１０５）とを含む画像圧縮方法に関する。
【選択図】図１【図１】
0004733223.tif 000004
【図２】
0004733223.tif 000005
【図３】
0004733223.tif 000006
【図４】
0004733223.tif 000007