JP2001144966A

JP2001144966A - 画像処理装置及びその方法

Info

Publication number: JP2001144966A
Application number: JP32120799A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsujii; 修辻井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-25
Also published as: US6766044B1

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線画像の関心領域を自動的に設定して符号
化するとともに、Ｘ線画像の関心領域の情報量をより多
くした後圧縮して符号化する。【解決手段】離散ウェーブレット変換部２は、入力し
たＸ線画像を離散的ウェーブレット変換を用いて変換
し、量子化部３は、その変換された係数の内、その関心
領域に相当する係数の値を非関心領域に相当する係数に
対して相対的に大きい値として量子化し、エントロピ符
号化部４は、その量子化された係数値を符号化した符号
列を生成する。ここでこの関心領域は、照射領域抽出部
３０２により、入力したＸ線画像のＸ線照射領域を検出
し、その照射野の画素値のヒストグラムを求めて素抜け
領域を検出し、その素抜け領域を基に抽出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号を符号化
する画像処理装置及びその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ある種の蛍光体に放射線（Ｘ線、α線、
β線、γ線、電子線、紫外線等）を照射すると、この放
射線エネルギーの一部が蛍光体中に蓄積され、更に、こ
の蛍光体に可視光等の励起光を照射すると、その蛍光体
に蓄積されたエネルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示
すことが知られており、このような性質を示す蛍光体は
蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれる。このような
蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写体の放射線画像
情報を一旦、蓄積性蛍光体のシートに記録し、この蓄積
性蛍光体シートをレーザ光等の励起光により走査・照射
して輝尽発光させる。こうして発光された光を光電的に
読み取って画像信号を得、この画像信号に基づき写真感
光材料等の記録材料、或はＣＲＴ等の表示装置に被写体
の放射線画像を可視像として出力させる放射線画像情報
の記録再生システムが本願出願人により既に提案されて
いる（特開昭５５−１２４２９号公報、特開昭５６−１
１３９５号公報など）。

【０００３】また近年、半導体センサを使用して、上記
の場合と同様に、その輝尽発光した光により被写体のＸ
線画像を撮影する装置が開発されている。これらのシス
テムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと
比較して極めて広い放射線露出域に亙って画像を記録で
きるという実用的な利点を有している。即ち、非常に広
いダイナミックレンジのＸ線を光電変換手段により読み
取って電気信号に変換し、この電気信号を用いて写真感
光材料等の記録材料、或はＣＲＴ等の表示装置に放射線
画像を可視像として出力させることにより、放射線の露
光量の変動に影響されない放射線画像を得ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなＸ線画像は
非常に多くの情報を含んでいるため、その画像情報を蓄
積・伝送する際には、その情報量が膨大なものになって
しまうという問題がある。このため、そのような画像情
報の蓄積・伝送に際しては、画像の持つ冗長性を除去す
るか、或いは画質の劣化が視覚的に認識し難い程度で、
その画像の内容を変更することによって画像情報の量を
削減する高能率符号化が用いられる。

【０００５】例えば、静止画像の国際標準符号化方式と
してＩＳＯとＩＴＵ−Ｔにより勧告されたＪＰＥＧで
は、可逆圧縮に関してはＤＰＣＭが採用され、非可逆圧
縮においては離散的コサイン変換（ＤＣＴ）が使用され
ている。ＪＰＥＧについての詳細は、勧告書ＩＴＵ−Ｔ
Recommendation Ｔ．８１｜ＩＳＯ／ＩＥＣ１０９１
８−１等に記載されているのでここでは省略する。

【０００６】近年では離散的ウェーブレット変換（ＤＷ
Ｔ変換）を使用した圧縮方法に関する研究が多く行われ
ている。このＤＷＴ変換を使用した圧縮方法の特徴は、
ＤＣＴ変換で見られるブロッキング・アーティファクト
が生じない点にある。

【０００７】他方、Ｘ線画像の圧縮に際しては、圧縮率
を効率的に向上させる手段として、関心領域（重要な領
域）を設定し、その関心領域では圧縮率を低下させて画
質の劣化を少なくし、その関心領域の画像を他の領域の
画像よりも優先させることが考えられる。しかし、画像
中のどこを関心領域に設定するかは医療の診断学的な意
味もあり簡単ではなかった。

【０００８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、Ｘ線画像の関心領域を自動的に設定して符号化でき
る画像処理方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００９】また本発明の目的は、Ｘ線画像の関心領域
がそれ以外の領域よりも早期に復号できるように圧縮し
て符号化することにより、その関心領域を低圧縮率で高
画質に符号化できる画像処理方法及び装置を提供するこ
とにある。

【００１０】また本発明の目的は、Ｘ線画像の関心領域
を、より高画質に復号できる画像処理方法及び装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像処理装置は以下のような構成を備える。
即ち、入力したＸ線画像のＸ線照射領域を検出する照射
野検出手段と、前記照射野検出手段により検出された照
射野における素抜け領域を検出する素抜け領域検出手段
と、前記素抜け領域を基に前記照射野における関心領域
を抽出する関心領域抽出手段と、前記Ｘ線画像を離散的
ウェーブレット変換を用いて変換する画像変換手段と、
前記画像変換手段で得られた係数の内、前記関心領域に
相当する係数の値を非関心領域に相当する係数に対して
相対的に大きい値として量子化する量子化手段と、前記
量子化手段により量子化された係数値を符号化した符号
列を生成する符号化手段とを有することを特徴とする。

【００１２】上記目的を達成するために本発明の画像処
理方法は以下のような工程を備える。即ち、入力したＸ
線画像のＸ線照射領域を検出する照射野検出工程と、前
記照射野検出工程で検出された照射野における素抜け領
域を検出する素抜け領域検出工程と、前記素抜け領域を
基に前記照射野における関心領域を抽出する関心領域抽
出工程と、前記Ｘ線画像を離散的ウェーブレット変換を
用いて変換する画像変換工程と、前記画像変換工程で得
られた係数の内、前記関心領域に相当する係数の値を非
関心領域に相当する係数に対して相対的に大きい値とし
て量子化する量子化工程と、前記量子化工程で量子化さ
れた係数値を符号化した符号列を生成する符号化工程と
を有することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１４】この実施の形態における特徴は、具体的に
は、入力画像を解析してＸ線の照射領域を抽出し、その
抽出された照射領域からＸ線の素抜け領域を更に抽出し
て、その照射領域から素抜け領域を除いた部分を関心領
域（指定領域）として判定し、その関心領域に相当する
画像をレベルシフトして符号化することにより、その関
心領域を優先的に符号化する。こうして符号化された符
号列を復号する場合、その関心領域の量子化インデック
スが、その他の部分に対して、より早い時点で復号化さ
れるため、例えば復号化処理が途中で中断された場合に
は、その関心領域が他の領域よりも高画質に復元された
画像が得られることになる点にある。

【００１５】以下、詳しく説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施の形態に係る画像符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【００１７】図１において、１は画像データを入力する
画像入力部で、例えば原稿画像を読み取るスキャナ、或
はデジタルカメラなどの撮像機、又は通信回線とのイン
ターフェース機能を有するインターフェース部等を備え
ている。２は入力画像に対し二次元の離散ウェーブレッ
ト変換(Discrete Wavelet Transform)を実行する離散ウ
ェーブレット変換部である。３は量子化部で、離散ウェ
ーブレット変換部２で離散ウェーブレット変換された係
数を量子化する。４はエントロピ符号化部で、量子化部
３で量子化された係数をエントロピ符号化している。５
は符号出力部で、エントロピ符号化部４で符号化された
符号を出力する。１１は、画像入力部１から入力された
画像の関心領域を指定する領域指定部である。

【００１８】なお、本実施の形態１に係る装置は、図１
に示すような専用の装置でなく、例えば汎用のＰＣやワ
ークステーションに、この機能を実現するプログラムを
ロードして動作させる場合にも適用できる。

【００１９】以上の構成において、まず、画像入力部１
により符号化対象となる画像を構成する画素信号がラス
タースキャン順に入力され、その出力は離散ウェーブレ
ット変換部２に入力される。なお、以降の説明では画像
入力部１から入力される画像信号はモノクロの多値画像
の場合で説明するが、カラー画像等、複数の色成分を符
号化するならば、ＲＧＢ各色成分、或い輝度、色度成分
を上記単色成分として圧縮すればよい。

【００２０】この離散ウェーブレット変換部２は、入力
した画像信号に対して２次元の離散ウェーブレット変換
処理を行い、変換係数を計算して出力するものである。

【００２１】図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係
る離散ウェーブレット変換部２の基本構成とその動作を
説明する図である。

【００２２】画像入力部１から入力された画像信号はメ
モリ２０１に記憶され、処理部２０２により順次読み出
されて変換処理が行われ、再びメモリ２０１に書きこま
れている。

【００２３】本実施の形態においては、処理部２０２に
おける処理の構成を図２（ｂ）に示す。同図において、
入力された画像信号は遅延素子２０４及びダウンサンプ
ラ２０５の組み合わせにより、偶数アドレスおよび奇数
アドレスの信号に分離され、２つのフィルタｐ及びｕに
よりフィルタ処理が施される。ｓおよびｄは、各々１次
元の画像信号に対して１レベルの分解を行った際のロー
パス(Low-pass)係数およびハイパス(High係数を表して
おり、次式により計算されるものとする。

【００２４】 d(n)=x(2n+1)-floor((x(2n)+x(2n+2))/2) （式１） s(n)=x(2n)+floor((d(n-1)+d(n))/4 （式２）但し、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。ま
た、上式においてｆｌｏｏｒ｛Ｘ｝はＸを超えない最大
の整数値を表す。

【００２５】以上の処理により、画像入力部１からの画
像信号に対する１次元の離散ウェーブレット変換処理が
行われる。２次元の離散ウェーブレット変換は、この１
次元の離散ウェーブレット変換を画像の水平・垂直方向
に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるの
で、ここでは説明を省略する。

【００２６】図２（ｃ）は、この２次元の離散ウェーブ
レット変換処理により得られる２レベルの変換係数群の
構成例を示す図であり、画像信号は異なる周波数帯域の
係数列ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬに分解され
る。なお、以降の説明ではこれらの係数列をサブバンド
と呼ぶ。こうして得られた各サブバンド単位で後続の量
子化部３に出力される。

【００２７】領域指定部１１は、符号化対象となる画像
内で、周囲部分と比較して高画質で復号化されるべき関
心領域（ＲＯＩ：Region Of Interesting)を決定し、対
象画像を離散ウェーブレット変換した際に、どの係数が
関心領域に属しているかを示すマスク情報を生成する。
尚、この領域指定部１１の詳細については、詳しく後述
する。

【００２８】図３（ａ）は、マスク情報を生成する際の
原理を説明する図である。

【００２９】いま図３（ａ）の左側に示す様に、関心領
域（以下、指定領域）として星型の領域が指定された場
合、領域指定部１１では、この指定領域を含む画像を離
散ウェーブレット変換した際の、各サブバンドに占める
部分を計算する。また、このマスク情報の示す領域は、
指定領域の境界上の画像信号を復元する際に必要な、周
囲の変換係数を含む範囲となっている。

【００３０】このように計算されたマスク情報の例を図
３（ａ）の右側に示す。この例においては、図３（ａ）
の左側の画像に対し２レベルの離散ウェーブレット変換
を施した際のマスク情報が図のように計算される。この
図において、星型の部分が指定領域であり、この指定領
域内のマスク情報のビットが“１”、それ以外のマスク
情報のビットは“０”となっている。これらマスク情報
全体は、２次元離散ウェーブレット変換による変換係数
の構成と同じであるため、マスク情報内のビットを検査
することにより、対応する位置の係数が指定領域内に属
しているかどうかを識別することができる。このように
生成されたマスク情報は量子化部３に出力される。

【００３１】さらに、領域指定部１１は、その指定領域
に対する画質を指定するパラメータを不図示の入力系か
ら入力する。このパラメータは、指定領域に割り当てる
圧縮率を表現する数値、或は画質を表す数値でもよい。
この場合、割り当てる圧縮率は、撮影画像の部位情報に
より決定することも可能である。この撮影部位情報と
は、例えばＸ線画像の場合、胸部正面画像、頭部側面画
像といった撮影部位と方向を示す情報である。これら情
報は、図示されない画像入力部１の操作パネル等により
操作者により入力されたり、或は放射線情報システムか
ら、撮影に先立って転送されてもよい。一般的に、胸部
画像はソフトティシューを含んでいるので、圧縮率をあ
まり上げないことが望まれ、また頭部のような骨画像は
圧縮率を上げても画像の劣化は著しくない。領域指定部
１１はこれらパラメータから、指定領域における係数に
対するビットシフト量Ｂを計算し、マスクと共に量子化
部３に出力する。

【００３２】次に、指定領域（関心領域）を自動的に決
定する領域指定部１１の構成について詳しく説明する。

【００３３】図１に示すように、領域指定部は、画像縮
小部３０１、照射領域抽出部３０２、ヒストグラム解析
部３０３、２値化処理部３０４、モフォロジー処理部３
０５を備えている。画像縮小部３０１では、（２６８８
×２６８８）画素の入力画像に対して、（３３６×３３
６）画素程度の縮小画像を出力する。後に続く処理の演
算時間を短くするために、入力画像の画素値を１２ビッ
トとし、その１２ビットの下位４ビットを削除して８ビ
ットの画像データに縮小変換することも考えられる。

【００３４】照射領域抽出部３０２は、入力画像の全体
に対してＸ線入射領域がどの様に分布するかを抽出す
る。このＸ線入射領域は、入力画像の全面に分布してい
る場合もあるが、ある一部にＸ線が照射される場合（こ
の場合、照射の絞りがあると言う）もある。

【００３５】ここではまず最初に、照射の絞りの有無を
判定を、図４乃至図６を参照して説明する。

【００３６】図４（Ａ）は、入力された画像の一例を示
す図である。ここで、もしこの入力画像領域４００に照
射の絞りがあってＸ線の未照射部分があるとすれば、そ
の部分は画像の周辺領域にあると考えられる。このため
入力画像領域４００の周辺領域の画素値の平均値と、入
力画像の中心部の平均画素値とを比較する。経験的に周
辺の平均画素値が、中央の平均画素値よりも約５％以上
小さい場合には、その画像に照射の絞りがあると判断す
ることができる。図４（Ａ）において、４０１はＸ線照
射領域を示し、４０２は関心領域を示している。

【００３７】図４（Ｂ）は、入力画像領域４００におけ
る周辺領域４０３と中心領域４０４の一例を示す図であ
る。

【００３８】ここで照射の絞りがある場合は、入力画像
領域４００の縦方向と横方向のそれぞれに対してプロフ
ァイルを何本か抽出する。これら抽出したプロファイル
の２次微分値からピーク点を２点抽出する。そして、複
数のプロファイルに対して２次微分のピーク値の座標を
求め、平均的な線分を求めて照射領域の線分を求めるこ
とができる。

【００３９】図４（Ｃ）は、プロファイル位置の一例と
して横プロファイル４０５，縦プロファイル４０６の抽
出例を示す図である。

【００４０】図５（Ａ）は、２次微分ピーク検出の例を
示し、４０７はプロファイルを、点線４０８は２次微分
をそれぞれ示している。図５（Ｂ）は各プロファイルの
検出位置を示しており、それら検出位置を○印で示す。
また図５（Ｃ）は、最終的に抽出された照射領域４０９
を示している。

【００４１】ヒストグラム解析部３０３は、照射領域抽
出部３０２で照射領域として抽出された領域に対して画
素値の頻度を計算する。ここで、画素値とＸ線の入力量
の対応は、画素値が大きければ入射量が大きいという関
係にある。このヒストグラムの分析に基づいて素抜けが
存在するか否かを判定する。ここで、素抜けが存在する
場合はピークが２個存在するので、それを基に判別する
ことができる。

【００４２】一般に腹部、胸部等で照射の絞りがあるに
もかかわらず、素抜けがない撮影では、骨とソフトティ
シューがそれぞれ存在するにも拘わらず、ピークは１つ
しか出現しない。これらピークの数を検出する手法は、
ヒストグラムを波形と想定してローパスフィルタをかけ
て、その後に２次微分処理を行い、この２次微分処理の
値が経験的に設定された閾値を越える場合にピークがあ
ると判定される。また、稀にピークが検出されなかった
り、ピークが３個以上検出される場合がある。ピークが
検出されない場合は素抜けはないと判定し、また３個以
上検出される場合は大きいほうから２個を選択して、画
素値が大きいピークを素抜けと判定する。

【００４３】図６は、照射領域内のヒストグラム、及び
検出された素抜け領域のピーク６０１を示す図である。
ここで、素抜けがあると判断された場合は、その素抜け
のピーク値ＳＰを利用して、２値化処理部３０４により
２値化処理を行う。また、ピーク値ＳＰ以上を素抜け、
それ以下を撮影対象領域と判定する。

【００４４】次に、２値化処理部３０４によって、孤立
点が存在する可能性、或いは素抜け領域が残ってしまう
可能性があるため、モフォロジー処理部３０５でフィル
タ処理を行う。この孤立点の除去と残存素抜け領域の除
去のためにエロージョンを３から５画素程度行う。その
後にラベリング処理を行い、一つの連続領域に限定す
る。この状態で、一つの連続領域に穴があいている可能
性があるので、クローイング処理を行って穴を埋める。
その出力結果が、照射領域４０９から素抜け領域を削除
した関心領域となる。以後の説明において、便宜的に関
心領域が図３（ａ）で示した星型であるとする。

【００４５】量子化部３は、入力した係数を所定の量子
化ステップにより量子化し、その量子化値に対するイン
デックスを出力する。ここで、量子化は次式により行わ
れる。

【００４６】ｑ＝ｓｉｇｎ（ｃ）ｆｌｏｏｒ（ａｂｓ（ｃ）／Δ）（式３）ｓｉｇｎ（ｃ）＝１；ｃ≧０（式４）ｓｉｇｎ（ｃ）＝−１；ｃ＜０（式５）ここで、ｃは量子化対象となる係数である。また、本実
施の形態においては、Δの値は“１”を含むものとす
る。この場合は実際に量子化は行われない。

【００４７】次に量子化部３は、領域指定部１１から入
力したマスク及びシフト量Ｂに基づき、次式により量子
化インデックスを変更する。

【００４８】ｑ’＝ｑ×２^Ｂ；ｍ＝１（式６）ｑ’＝ｑ；ｍ＝０（式７）ここで、ｍは当該量子化インデックスの位置におけるマ
スクの値である。以上の処理により、領域指定部１１に
おいて指定された空間領域に属する量子化インデックス
のみがＢビットだけ上方にシフトアップされる。

【００４９】図３（ｂ）及び（ｃ）は、このシフトアッ
プによる量子化インデックスの変化を説明する図であ
る。図３（ｂ）において、３つのサブバンドに各々３個
の量子化インデックスが存在しており、網がけされた量
子化インデックスにおけるマスクの値が“１”でシフト
数Ｂが“２”の場合、シフト後の量子化インデックスは
図３（ｃ）に示すようになる。

【００５０】このように変更された量子化インデックス
は、後続のエントロピ符号化部４に出力される。

【００５１】エントロピ符号化部４は、量子化部３から
入力した量子化インデックスをビットプレーンに分解
し、各ビットプレーン単位に２値算術符号化を行ってコ
ードストリームを出力する。

【００５２】図７は、このエントロピ符号化部４の動作
を説明する図であり、この例においては４×４の大きさ
を持つサブバンド内の領域において非０の量子化インデ
ックスが３個存在しており、それぞれ“＋１３”、“−
６”、“＋３”の値を有している。エントロピ符号化部
４は、この領域を走査して最大値Ｍ（この例では“１
３”）を求め、次式により最大の量子化インデックスを
表現するために必要なビット数Ｓを計算する。

【００５３】Ｓ＝ｃｅｉｌ（ｌｏｇ2（ａｂｓ（Ｍ）））（式８）ここでｃｅｉｌ（ｘ）はｘ以上の整数の中で最も小さい
整数値を表す。

【００５４】図７において、最大の係数値は“１３”で
あるので、これを表わすビット数Ｓは“４”であり、シ
ーケンス中の１６個の量子化インデックスは図７の右側
に示すように４つのビットプレーンを単位として処理が
行われる。最初にエントロピ符号化部４は、最上位ビッ
トプレーン（同図ＭＳＢで表す）の各ビットを２値算術
符号化し、ビットストリームとして出力する。次にビッ
トプレーンを１レベル下げ、以下同様に、対象ビットプ
レーンが最下位ビットプレーン（同図ＬＳＢで表す）に
至るまで、ビットプレーン内の各ビットを符号化して符
号出力部５に出力する。この時、各量子化インデックス
の符号は、ビットプレーン走査において最初の非０ビッ
トが検出されると、そのすぐ後に当該量子化インデック
スの符号がエントロピ符号化される。

【００５５】このエントロピ符号化には、空間スケーラ
ブル方式とＳＮＲスケーラブルの２つの方法がある。空
間スケーラブル方式とは、転送し展開される際に分解能
の低い画像から高い画像に画質を向上させることが可能
で、ＳＮＲスケーラブルでは、空間分解能は同じで、画
質を向上させながら表示させることが可能になる。

【００５６】まず最初に空間スケーラブルについて説明
する。

【００５７】図８は、このようにして生成され出力され
る符号列の構成を表した概略図である。

【００５８】図８（ａ）は符号列の全体の構成を示した
もので、ＭＨはメインヘッダ，ＴＨｉ（ｉ＝０〜ｎ−
１）はタイルヘッダ、ＢＳｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）はビッ
トストリームを示している。メインヘッダＭＨは図
（ｂ）に示すように、符号化対象となる画像のサイズ
（水平および垂直方向の画素数）、画像を複数の矩形領
域であるタイルに分割した際のサイズ、各色成分数を表
すコンポーネント数、各成分の大きさ、ビット精度を表
すコンポーネント情報を備えている。尚、本実施の形態
では、画像はタイルに分割されていないので、タイルサ
イズと画像サイズは同じ値を取り、対象画像がモノクロ
の多値画像の場合、そのコンポーネント数は“１”であ
る。

【００５９】次にタイルヘッダＴＨの構成を図８（ｃ）
に示す。タイルヘッダＴＨには当該タイルのビットスト
リーム長とヘッダ長を含めたタイル長及びそのタイルに
対する符号化パラメータ、及び指定領域を示すマスク情
報と、その領域に属する係数に対するビットシフト数を
備えている。尚、符号化パラメータには、離散ウェーブ
レット変換のレベル、フィルタの種別等が含まれてい
る。

【００６０】図８（ｄ）は、本実施の形態におけるビッ
トストリームの構成を示し、同図において、ビットスト
リームは各サブバンド毎にまとめられ、解像度の小さい
サブバンド（ＬＬ）を先頭として順次解像度が高くなる
順番に配置されている。更に、各サブバンド内は上位ビ
ットプレーン（ビットプレーンＳ−１）から下位ビット
プレーン（ビットプレーン０）に向かってビットプレー
ンを単位として符号が配列されている。

【００６１】このような符号配列とすることにより、後
述する図１３の様な階層的復号化を行なうことが可能と
なる。

【００６２】次に、ＳＮＲスケーラブルについて説明す
る。

【００６３】図９は、ＳＮＲスケーラブルの時に生成さ
れ出力される符号列の構成を説明する概略図である。

【００６４】同図（ａ）は、符号列の全体の構成を示し
たものであり、ＭＨはメインヘッダ、ＴＨｉ（ｉ＝０〜
ｎ−１）はタイルヘッダ，ＢＳｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）は
ビットストリームである。メインヘッダＭＨは同図
（ｂ）に示すように、符号化対象となる画像のサイズ
（水平及び垂直方向の画素数）、画像を複数の矩形領域
であるタイルに分割した際のタイルサイズ、各色成分数
を表すコンポーネント数、各成分の大きさ、ビット精度
を表すコンポーネント情報を備えている。尚、本実施の
形態では、画像はタイルに分割されていないので、タイ
ルサイズと画像サイズは同じ値を取り、対象画像がモノ
クロの多値画像の場合、そのコンポーネント数は“１”
である。

【００６５】次にタイルヘッダＴＨの構成を図９（ｃ）
に示す。

【００６６】このタイルヘッダＴＨには、そのタイルの
ビットストリーム長とヘッダ長を含めたタイル長、及び
そのタイルに対する符号化パラメータ、及び指定領域を
示すマスク情報と、その領域に属する係数に対するビッ
トシフト数を備えている。尚、符号化パラメータには、
離散ウェーブレット変換のレベル、フィルタの種別等が
含まれている。

【００６７】同図（ｄ）は、本実施の形態におけるビッ
トストリームの構成を示し、ビットストリームはビット
プレーンを単位としてまとめられ、上位ビットプレーン
（ビットプレーンＳ−１）から下位ビットプレーン（ビ
ットプレーン０）に向かう形で配置されている。そして
各ビットプレーンには、各サブバンドにおける量子化イ
ンデックスの、そのビットプレーンを符号化した結果が
順次サブバンド単位で配置されている。図において、Ｓ
は最大の量子化インデックスを表現するために必要なビ
ット数を示している。このようにして生成された符号列
は符号出力部５に出力される。

【００６８】このような符号配列とすることにより、後
述する図１４の様な階層的復号化を行なうことが可能と
なる。

【００６９】上述した本実施の形態において、符号化対
象となる画像全体の圧縮率は量子化ステップΔを変更す
ることにより制御することが可能である。

【００７０】また別の方法として本実施の形態では、エ
ントロピ符号化部４において符号化するビットプレーン
の下位ビットを必要な圧縮率に応じて制限（廃棄）する
ことも可能である。この場合には、全てのビットプレー
ンは符号化されず、上位ビットプレーンから所望の圧縮
率に応じた数のビットプレーンまでが符号化され、最終
的な符号化列に含まれる。

【００７１】このように、下位ビットプレーンを制限す
る機能を採用することにより、図３に示した指定領域に
相当するビットのみが多く符号列に含まれることにな
る。即ち、この指定領域のみを低圧縮率で圧縮すること
により、高画質な画像として符号化することが可能とな
る。

【００７２】次に、以上説明した画像符号化装置により
符号化されたビットストリームを復号化する方法につい
て説明する。

【００７３】図１０は本実施の形態に係る画像復号化装
置の構成を表すブロック図で、６は符号入力部、７はエ
ントロピ復号化部、８は逆量子化部、９は逆離散ウェー
ブレット変換部、１０は画像出力部である。

【００７４】符号入力部６は、例えば上述の符号化装置
により符号化された符号列を入力し、それに含まれるヘ
ッダを解析して後続の処理に必要なパラメータを抽出
し、必要な場合は処理の流れを制御し、或は後続の処理
ユニットに対して該当するパラメータを送出する。ま
た、入力した符号列に含まれるビットストリームは、エ
ントロピ復号化部７に出力される。

【００７５】このエントロピ復号化部７は、ビットスト
リームをビットプレーン単位で復号化して出力する。こ
の時の復号化手順を図１１に示す。

【００７６】図１１の左側は、復号化の対象となるサブ
バンドの一領域をビットプレーン単位で順次復号化し、
最終的に量子化インデックスを復元する流れを示したも
のであり、同図の矢印の順にビットプレーンが復号化さ
れる。こうして復元された量子化インデックスは逆量子
化部８に出力される。

【００７７】逆量子化部８は、入力した量子化インデッ
クスから、次式に基づいて離散ウェーブレット変換係数
を復元する。

【００７８】ｃ’＝Δ×ｑ／２^Ｕ；ｑ≠０（式９）ｃ’＝０；ｑ＝０（式１０）Ｕ＝Ｂ；ｍ＝１（式１１）Ｕ＝０；ｍ＝０（式１２）ここで、ｑは量子化インデックス、Δは量子化ステップ
であり、Δは符号化時に用いられたものと同じ値であ
る。また、Ｂはタイルヘッダから読み出されたビットシ
フト数、ｍは当該量子化インデックスの位置におけるマ
スクの値である。ｃ’は復元された変換係数であり、符
号化時では、ｓ又はｄで表される係数を復元したもので
ある。また変換係数ｃ’は、後続の逆離散ウェーブレッ
ト変換部９に出力される。

【００７９】図１２は、逆離散ウェーブレット変換部９
の構成及びその処理のブロック図を示したものである。

【００８０】同図（ａ）において、入力された変換係数
はメモリ９０１に記憶される。処理部９０２は１次元の
逆離散ウェーブレット変換を行い、メモリ９０１から順
次変換係数を読み出して処理を行うことにより２次元の
逆離散ウェーブレット変換を実行する。この２次元の逆
離散ウェーブレット変換は、上述した順離散ウェーブレ
ット変換の逆の手順により実行されるが、その詳細は公
知であるので説明を省略する。

【００８１】また同図（ｂ）は処理部９０２の処理ブロ
ックを示したもので、入力された変換係数は、ｕおよび
ｐの２つのフィルタ処理が施され、アップサンプラ１２
０１によりアップサンプリングされた後に重ね合わされ
て画像信号ｘ’が出力される。これらの処理は次式によ
り行われる。

【００８２】 x'(2n)=s'(n)-floor((d'(n-1)+d'((n))/4) （式１３） x'(2n+1)=d'(n)+floor((x'(2n)+x'(2n+2))/2) （式１４）ここで、（式１）、（式２）及び（式１３）、（式１
４）による順方向及び逆方向の離散ウェーブレット変換
は、完全再構成条件を満たしているため、本実施の形態
において量子化ステップΔが“１”であり、ビットプレ
ーン復号化において全てのビットプレーンが復号されて
いれば、その復元された画像信号ｘ’は原画像の信号ｘ
と一致する。

【００８３】以上の処理により画像が復元されて画像出
力部１０に出力される。尚、ここで画像出力部１０はモ
ニタ等の画像表示装置であってもよいし、或は磁気ディ
スク等の記憶装置であってもよい。

【００８４】次に、空間スケーラブルで符号化した場合
の画像に関して説明する。

【００８５】以上述べた手順により画像を復元して表示
した際の、画像の表示形態について図１３を用いて説明
する。

【００８６】同図（ａ）は符号列の例を示した図であ
り、基本的な構成は図８に基づいている。ここでは画像
全体をタイルと設定しており、従って符号列中には唯１
つのタイルヘッダ（ＴＨ０）及びビットストリーム（Ｂ
Ｓ０）が含まれている。このビットストリーム（ＢＳ
０）には図に示すように、最も低い解像度に対応するサ
ブバンドであるＬＬから順次解像度が高くなる順に符号
が配置されており、更に各サブバンド内は、上位ビット
プレーン（ビットプレーンＳ−１）から下位ビットプレ
ーン（ビットプレーン０）に向かって、符号が配置され
ている。

【００８７】復号化装置はこのビットストリームを順次
読みこみ、各ビットプレーンに対応する符号を復号した
時点で画像を表示する。同図（ｂ）は各サブバンドと、
それに対応して表示される画像の大きさと、各サブバン
ドの符号列を復号するのに伴う再生画像の変化を示した
図である。同図において、ＬＬに相当する符号列が順次
読み出され、各ビットプレーンの復号処理が進むに従っ
て画質が徐々に改善されている。この時、符号化時に指
定領域となった星型の部分は、その他の部分よりもより
高画質に復元される。

【００８８】これは符号化時に量子化部３において、指
定領域に属する量子化インデックスをシフトアップして
おり、そのためビットプレーン復号化の際に、その量子
化インデックスがその他の部分に対し、より早い時点で
復号化されるためである。このように指定領域部分が高
画質に復号化されるのは、その他の解像度についても同
様である。

【００８９】更に、全てのビットプレーンを復号化した
時点では、指定領域とその他の部分は画質的に同一であ
るが、途中の段階で復号化を打ち切った場合は、その指
定領域部分がその他の領域よりも高画質に復元された画
像が得られる。

【００９０】次にＳＮＲスケーラブルで符号化した場合
の展開について説明する。

【００９１】以上述べた手順により画像を復元表示した
際の、画像の表示形態について図１４を用いて説明す
る。

【００９２】同図（ａ）は符号列の例を示したものであ
り、基本的な構成は図９に基づいているが、ここでは画
像全体をタイルと設定しており、従って符号列中には唯
１つのタイルヘッダ（ＴＨ０）及びビットストリーム
（ＢＳ０）が含まれている。このビットストリームＢＳ
０には図に示すように、最も上位のビットプレーン（ビ
ットＳ−１）から、下位のビットプレーン（ビット０）
に向かって符号が配置されている。

【００９３】復号化装置は、このビットストリームを順
次読みこみ、各ビットプレーンの符号を復号した時点で
画像を表示する。同図（ｂ）において、ビットＳ−１か
らビットＳ−２，…，ビット０というように、各ビット
プレーンの復号処理が進むに従って画質が徐々に改善さ
れているが、符号化時に指定領域となった星型の部分は
その他の部分よりもより高画質に復元される。

【００９４】これは上述したように、符号化装置により
符号化時に量子化部３において、指定領域に属する量子
化インデックスをシフトアップしているため、ビットプ
レーン復号化の際に、その量子化インデックスがその他
の部分に対して、より早い時点で復号化されるためであ
る。

【００９５】更に、全てのビットプレーンを復号化した
時点では指定領域とその他の部分は画質的に同一である
が、途中段階で復号化を打ち切った場合は、指定領域の
部分がその他の領域よりも高画質に復元された画像が得
られる。

【００９６】上述した実施の形態において、エントロピ
復号化部７において復号する下位ビットプレーンを制限
（無視）することにより、受信或いは処理する符号化デ
ータ量を減少させ、結果的に圧縮率を制御することが可
能である。この様にすることにより、必要なデータ量の
符号化データのみから所望の画質の復号画像を得ること
が可能である。また、符号化時の量子化ステップΔが
“１”であり、復号時に全てのビットプレーンが復号さ
れた場合は、その復元された画像が原画像と一致する可
逆符号化・復号化を実現することもできる。

【００９７】また上記下位ビットプレーンを制限する機
能を利用すると、復号対象となる符号列には、図４に示
した指定領域に相当するビットのみが他領域より多く含
まれていることから、結果的に上記指定領域だけを、低
圧縮率でかつ高画質な画像として符号化した画像データ
を復号したのと同様の効果を奏することができる。

【００９８】以上、ウェーブレットを使用した符号化に
関して一般化して説明したが、本実施の形態では、照射
領域を検出し、更に、照射領域から素抜けを除いた部分
を関心領域（指定領域）として高品位に圧縮（或は可逆
的に圧縮）することを特徴としている。

【００９９】なお本発明は、複数の機器（例えばホスト
コンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【０１００】また本発明の目的は、前述した実施形態の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録
した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは
装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュー
タ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラ
ムコードを読み出し実行することによっても、達成され
る。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコ
ード自体が前述した実施形態の機能を実現することにな
り、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明
を構成することになる。また、コンピュータが読み出し
たプログラムコードを実行することにより、前述した実
施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラム
コードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働している
オペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部
または全部を行い、その処理によって前述した実施形態
の機能が実現される場合も含まれる。

【０１０１】更に、記憶媒体から読み出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれる。

【０１０２】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、Ｘ線画像の照射領域の素抜け領域は高い圧縮率で符
号化するか、あるいは符号化対象領域から外すことによ
り、Ｘ線診断画像の関心領域の画質を保存しながら、全
体として高い圧縮率を実現することが可能である。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｘ
線画像の関心領域を自動的に設定して符号化できる。

【０１０４】また本発明によれば、Ｘ線画像の関心領域
が、それ以外の領域より早期に復号されるように圧縮し
て符号化することにより、その関心領域を低圧縮率で高
画質に符号化できるという効果がある。

【０１０５】また本発明によれば、Ｘ線画像の関心領域
を、より高画質に復号できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態に係るウェーブレット変換部の構
成及びその変換により得られるサブバンドを説明する図
である。

【図３】画像中の関心領域（指定領域）の変換と、その
領域の画像データのビットシフトを説明する図である。

【図４】本実施の形態に係るＸ線画像の照射領域におけ
る関心領域の抽出例を説明する図である。

【図５】本実施の形態に係るＸ線画像の照射領域におけ
る関心領域の抽出例を説明する図である。

【図６】本実施の形態に係るＸ線画像の照射領域におけ
る関心領域の抽出例を説明する図である。

【図７】本実施の形態におけるエントロピ符号化部の動
作を説明する図である。

【図８】空間スケーラビリティにより生成され出力され
る符号列の構成を表した概略図である。

【図９】ＳＮＲスケーラブルの時に生成され出力される
符号列の構成を説明する概略図である。

【図１０】本実施の形態に係る画像復号化装置の構成を
表すブロック図である。

【図１１】本実施の形態のエントロピ復号化部によるビ
ットプレーンとビットプレーン毎の復号化順を説明する
図である。

【図１２】本実施の形態のウェーブレット復号化部の構
成を示すブロック図である。

【図１３】空間スケーラビリティの場合の符号列の例
と、それを復号する際の、各サブバンドと、それに対応
して表示される画像の大きさと、各サブバンドの符号列
を復号するのに伴う再生画像の変化を説明する図であ
る。

【図１４】ＳＮＲスケーラビリティの場合の符号列の例
と、その復号化処理を説明する図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力したＸ線画像のＸ線照射領域を検出
する照射野検出手段と、前記照射野検出手段により検出された照射野における素
抜け領域を検出する素抜け領域検出手段と、前記素抜け領域を基に前記照射野における関心領域を抽
出する関心領域抽出手段と、前記Ｘ線画像を離散的ウェーブレット変換を用いて変換
する画像変換手段と、前記画像変換手段で得られた係数の内、前記関心領域に
相当する係数の値を非関心領域に相当する係数に対して
相対的に大きい値として量子化する量子化手段と、前記量子化手段により量子化された係数値を符号化した
符号列を生成する符号化手段と、を有することを特徴と
する画像処理装置。
【請求項２】前記素抜け領域検出手段は、前記照射野
検出手段により検出された前記照射野における画素値の
ヒストグラムを基に素抜け領域を検出することを特徴と
する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】前記関心領域抽出手段は、前記素抜け領
域検出手段により検出された素抜け領域以外の前記照射
野における孤立点、及び残存素抜け領域を除去し、連続
した画像領域を前記関心領域として抽出することを特徴
とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】前記照射野検出手段は、前記Ｘ線画像の
周辺領域の平均画素値が、前記Ｘ線画像の中心領域の平
均画素値よりも所定以上低い場合に前記照射野絞りがあ
ると判断し、前記Ｘ線画像の縦及び横方向の抽出したプ
ロファイルの２次微分値を基に前記照射野を検出するこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記符号化手段は、前記係数値をエント
ロピ符号化することを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】前記量子化手段は、前記関心領域に相当
する係数の値を、前記非関心領域に相当する係数に対し
てシフトアップした後、量子化することを特徴とする請
求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】前記符号列を復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号された係数値を逆量子化する
逆量子化手段と、前記逆量子化手段により逆量子化された係数の値を逆離
散ウェーブレット変換法で変換する逆ウェーブレット変
換手段と、を更に有することを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】入力したＸ線画像のＸ線照射領域を検出
する照射野検出工程と、前記照射野検出工程で検出された照射野における素抜け
領域を検出する素抜け領域検出工程と、前記素抜け領域を基に前記照射野における関心領域を抽
出する関心領域抽出工程と、前記Ｘ線画像を離散的ウェーブレット変換を用いて変換
する画像変換工程と、前記画像変換工程で得られた係数の内、前記関心領域に
相当する係数の値を非関心領域に相当する係数に対して
相対的に大きい値として量子化する量子化工程と、前記量子化工程で量子化された係数値を符号化した符号
列を生成する符号化工程と、を有することを特徴とする
画像処理方法。
【請求項９】前記素抜け領域検出工程では、前記照射
野検出工程で検出された前記照射野における画素値のヒ
ストグラムを基に素抜け領域を検出することを特徴とす
る請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】前記関心領域抽出工程では、前記素抜
け領域検出工程により検出された素抜け領域以外の前記
照射野における孤立点、及び残存素抜け領域を除去し、
連続した画像領域を前記関心領域として抽出することを
特徴とする請求項８又は９に記載の画像処理方法。
【請求項１１】前記照射野検出工程では、前記Ｘ線画
像の周辺領域の平均画素値が、前記Ｘ線画像の中心領域
の平均画素値よりも所定以上低い場合に前記照射野絞り
があると判断し、前記Ｘ線画像の縦及び横方向の抽出し
たプロファイルの２次微分値を基に前記照射野を検出す
ることを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１２】前記符号化工程では、前記係数値をエ
ントロピ符号化することを特徴とする請求項８乃至１１
のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１３】前記量子化工程では、前記関心領域に
相当する係数の値をビットシフトアップした後量子化す
ることを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１４】前記符号列を復号化する復号化工程
と、前記復号化工程で復号された係数値を逆量子化する逆量
子化工程と、前記逆量子化工程で逆量子化された係数の値を逆離散ウ
ェーブレット変換法で変換する逆ウェーブレット変換工
程と、を更に有することを特徴とする請求項８乃至１３
のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１５】請求項８乃至１４のいずれか１項に記
載の画像処理方法を実行するプログラムを記憶した、コ
ンピュータにより読取り可能な記憶媒体。