JP2004260801A - 非２進ウェーブレット変換を行う方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 迅速な伝送及び復元のための非２進変換を用いた画像データ（１８０）圧縮技術を提供する。
【解決手段】 非２進ウェーブレット変換は、一般化されたモデルから導出することができ、又は特定非２進ウェーブレット変換は、必要に応じて圧縮された画像（１４６、１４８、１５０）の所望の画質をが高められるように構成することができる。非２進ウェーブレット変換は、異なるデータ次元（１０４、１０６）に対して区別的に適用して、非正方変換に対処することができる。さらに、非２進ウェーブレット変換をカスケードして、圧縮された画像（１４６、１４８、１５０）において新規な画像解像度を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、画像データ圧縮の分野に関する。より具体的には、本発明は、迅速な伝送及び復元のための画像データ圧縮技術に関する。

画像データの圧縮に関しては幅広い範囲への応用がある。デジタル化された画像は、比較的単純なデジタル化機器及びデジタルカメラ、並びに医療用診断用途において使用されるような複雑なイメージングシステムによって、様々な方法で生成することができる。画像データが生成される環境に関係なく、画像を記述するデジタルデータは、その後の再構成及び表示のために格納され、インターネットなどのネットワークにより様々な場所に伝送することができる。デジタル画像管理の目標には、画像データの格納のために割り当てられたメモリを効率的に使用すること、並びに再構成のため画像データを効率にかつ迅速に伝送することが含まれる。後者の目標は、比較的制限された帯域幅のネットワーク上で大きな又は複雑な画像が取り扱われることになっている場合に特に重要である。医療用診断イメージング分野においては、例えば、非常に大きな画像データのセットは、全詳細画像を迅速に伝送するために必要とされる極めて大きな帯域幅へのアクセスが制限されるユーザを含む、様々なユーザによる伝送及び観察のために利用可能とすることができる。

医用画像保管管理システム、すなわちＰＡＣＳは、デジタル化された画像データの管理、特に医療用イメージングの分野において極めて重要な構成要素となった。このようなシステムは、多くの場合、医療用イメージングシステムのような種々のソースからデータを受け取るようになっている画像データの中央リポジトリとして機能する。画像データは格納され、ネットワークリンクを介して、放射線医、診断及び参照する内科医、及び他の専門医に対して利用可能にされる。ＰＡＣＳにおける改良は、利用可能な画像データ量において劇的な進歩をもたらし、施設内、及び中心記憶場所と遠隔クライアント間での多量のデータファイルのロード及び転送が円滑になった。

単純なインターネットブラウザから医療用診断用途におけるＰＡＣＳまで、すべての画像取り扱いシステムをさらに改良するにあたっての主な課題は、画像を形成する大きなデータファイルの取り扱いである。医療用診断分野においては、画像診断装置に応じて、デジタル化されたデータを単一の検査で相当数の画像が収集及び処理される可能性があり、各画像は、再構成された画像の個別の画素、すなわちピクセルを定める大きなデータセットを表す。例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムは、非常に短い検査時間枠において、関心のある生体組織に沿って数多くの別個の画像を生成することができる。理想的には、すべてのこのような画像はＰＡＣＳ上で一元的に格納され、観察及び診断のために放射線医に利用可能にされる。

種々の技術が提案され、現在、医療用画像データファイルのような大きなデータファイルを分析し圧縮するのに用いられている。画像データファイルは、典型的には、再構成された画像における個々のピクセルの強度又は他の特性である画像特性を表すデータのストリームを通常含む。医療用画像診断分野においては、これらの画像ファイルは、典型的には、Ｘ線システム、磁気共鳴イメージングシステム、コンピュータ断層撮影イメージングシステムなどの画像収集中又は符号化シーケンスの間に生成される。次に、画像データは、格納、伝送、及び表示において、ダイナミックレンジを調整するように、又は画像中に示される特定の特徴を強調するように処理される。

画像ファイルは生データ形式及び処理された形式で格納することができるが、多くの画像ファイルは極めて大きいものであり、相当なディスクスペース又は記憶スペースを占めることになる。また、イメージングシステムがますます複雑になっていることは、典型的にはイメージングシステムの有益なダイナミックレンジ、画像ピクセルのマトリックスサイズ、及び検査毎に収集される画像数の結果として、より多くのデータを含む極めて大きな画像ファイルの生成をもたらした。

利用可能なメモリの大きなセグメントを占めることに加えて、大きな画像ファイルは、１つの場所から別の場所への伝送が困難であるか又は時間がかかるものとなる可能性がある。例えば、典型的な医療用イメージング用途においては、スキャナ又は他のイメージング装置は、典型的には生データを生成し、該生データを少なくとも部分的にスキャナで処理することができる。データは次に、典型的にはプログラムされたコンピュータを含む他の画像処理回路に伝送され、ここで画像データはさらに処理されて強調される。最終的には、画像データは、後の読み出し及び分析のために、システムの近く又はＰＡＣＳ内のいずれかに格納される。これらのデータ伝送段階のすべてにおいて、大きな画像データファイルは、１つの装置から別の装置にアクセスし伝送される必要がある。

現在の画像取り扱い技術は、格納要件及び伝送時間を低減するためにＰＡＣＳ環境内で画像データを圧縮することを含む。既存の圧縮技術の１つの欠点は、利用可能なすべての細部にわたって再構成された画像をユーザが観察できないか又は観察することを望まない場合における、大きなデータファイルの格納、アクセス、及び伝送である。例えば、医療用イメージングにおいて、極めて詳細な画像を収集し格納することができるが、該画像を観察することを望む放射線医又は内科医は、該画像が格納された解像度で画像を表示することが可能なビューポートを持たない可能性がある。従って、比較的時間のかかる動作で遠隔の観察ステーションに画像全体を伝送することは、実際にはどのような利便性ももたらさず、画像の読影又は他の使用を遅くすることになる恐れがある。

２進ウェーブレット変換を利用する圧縮方式は、これらの懸念の一部に対処するものである。２進ウェーブレット変換を利用する圧縮方式は、多重解像度のフレームワーク内に組み込まれた解像度を活用し、従って、格納又は伝送される画像解像度においてさらに融通性のあるものとすることができる。残念ながら、２進ウェーブレット変換は、半分になるように動作するため、画像のような多次元のデータオブジェクトに均一に適用された場合には、画像の解像度は、それぞれ繰り返した後に各次元で半分に減少することになる。このことは、実施可能な有用な分解の数を制限し、さらに、アスペクト比、すなわち高さ／幅のような１つの変換された寸法に対する他方の寸法の比が、各分解レベルの後で一定の値として残るようになる。さらに、表示装置の解像度は、２進フレームワークにおける分解レベルの間にある場合があり、該表示装置に対して最適化されていない表示画像、並びにネットワーク環境において最適ではないデータ伝送をもたらすことになる。換言すると、多少なりとも最適ではない状態に圧縮されたデータは、観察ステーションに送ることができ、その結果、表示装置の最適な解像度では表示できない恐れがある。これらの問題は、一般に、２進ウェーブレット変換が、利用可能な分解レベルに関して融通性を制限することに起因して生じるものである。

従って、画像ファイルの迅速な圧縮及び復元を提供し、改良された圧縮比及び伝送時間が得られる、改良された画像データの圧縮及び復元技術が必要とされる。具体的には、圧縮された画像データファイルが、帯域幅及びクライアント側において望まれる又は利用可能な解像度に応じて、種々の解像度又はサイズで生成され伝送されるようにすることを可能にする技術が必要とされる。

本技術は、画像の圧縮に対して新規の方法を提供する。特に、非２進ウェーブレット変換が、知覚可能な分解レベルを増大させるように用いられ、その結果、圧縮技術の融通性が増大されるようになる。非２進ウェーブレット変換は、非正方圧縮セットに対処する区別的適用を含む、種々のデータ次元、すなわち高さ、幅、深さ、時間に適用することができる。さらに、非２進ウェーブレット変換をカスケードして２進解像度又は非２進解像度を生成することができ、又は区別的に適用して、圧縮後にアスペクト比が変化するようにすることができる。

本技術の一態様において、データポイントのセットを圧縮する方法が提供される。複数のデータポイントが１つ又はそれ以上のサブグループに群分けされる。１つ又はそれ以上の第１の係数が各サブグループについて計算される。各々の第１の係数は、それぞれのサブグループ内の２つ又はそれ以上のデータポイントを用いて計算される。１つ又はそれ以上の第２の係数が各サブグループについて計算される。各々の第２の係数は、１つ又はそれ以上の第１の係数及びそれぞれのサブグループ内の１つ又はそれ以上のデータポイントの少なくとも１つを用いて計算される。第１の係数の数は、第２の係数の数と等しくない。

本技術の別の態様においては、デジタルデータを圧縮し復元するためのコーデックが提供される。コーデックは、デジタル記録を含む複数のデータポイントを１つ又はそれ以上のサブグループに群分けするように構成された符号器を含む。該符号器はさらに、各サブグループについて１つ又はそれ以上の第１の係数を計算するように構成されている。各々の第１の係数は、それぞれのサブグループ内の２つ又はそれ以上のデータポイントを用いて計算される。符号器はさらに、各サブグループについて１つ又はそれ以上の第２の係数を計算するように構成されている。各々の第２の係数は、１つ又はそれ以上の第１の係数及びそれぞれのサブグループ内の１つ又はそれ以上のデータポイントの少なくとも１つを用いて計算される。第１の係数の数は、第２の係数の数と等しくない。コーデックはさらに、第１の係数及び第２の係数から複数のデータポイントを再構成するように構成された復号器を含む。

本技術の別の態様によれば、画像管理システムが提供される。このシステムは、１つ又はそれ以上の入力／出力インターフェース、１つ又はそれ以上のイメージングシステム、１つ又はそれ以上の画像格納システム、及び１つ又はそれ以上の遠隔クライアントの少なくとも１つに対して、１つ又はそれ以上のデータファイルを送受するように構成された１つ又はそれ以上のファイルサーバを含む。システムはさらに、データファイルを処理するように構成されたコーデックを含む。コーデックは、デジタル記録を含む複数のデータポイントを１つ又はそれ以上のサブグループに群分けするように構成された符号器を含む。符号器はさらに、各サブグループについて、１つ又はそれ以上の第１の係数を計算するように構成されている。各々の第１の係数は、それぞれのサブグループ内の２つ又はそれ以上のデータポイントを用いて計算される。符号器はさらに、各サブグループについて１つ又はそれ以上の第２の係数を計算するように構成されている。各々の第２の係数は、１つ又はそれ以上の第１の係数及びそれぞれのサブグループ内の１つ又はそれ以上のデータポイントの少なくとも１つを用いて計算される。第１の係数の数は、第２の係数の数と等しくない。コーデックはさらに、第１の係数及び第２の係数から複数のデータポイントを再構成するように構成された復号器を含む。

本技術の別の態様において、データポイントのセットを圧縮するために有形媒体が提供される。この有形媒体は、複数のデータポイントを１つ又はそれ以上のサブグループに群分けするルーチンを含む。さらに、この有形媒体は、各サブグループについて１つ又はそれ以上の第１の係数を計算するルーチンを含む。各々の第１の係数は、それぞれのサブグループ内の２つ又はそれ以上のデータポイントを用いて計算される。有形媒体はさらに、各サブグループについて１つ又はそれ以上の第２の係数を計算するルーチンを含む。各々の第２の係数は、１つ又はそれ以上の第１の係数及びそれぞれのサブグループ内の１つ又はそれ以上のデータポイントの少なくとも１つを用いて計算される。第１の係数の数は、第２の係数の数と等しくない。

本技術の別の態様においては、データポイントのセットを圧縮する方法が提供される。データポイントのセットにアクセスする。非２進ウェーブレット変換をデータポイントのセットに適用して、変換されたデータの第１のセットと変換されたデータの第２のセットがもたらされるようにする。

本技術の別の態様においては、デジタルデータを圧縮し復元するためのコーデックが提供される。コーデックは、データポイントのセットにアクセスし、非２進ウェーブレット変換を該データポイントのセットに適用して、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットがもたらされるようにされた符号器を含む。コーデックはさらに、非２進逆ウェーブレット変換を、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットに適用して、データポイントのセットが再構成されるように構成された復号器を含む。

本技術の別の態様においては、画像管理システムが提供される。このシステムは、１つ又はそれ以上の入力／出力インターフェース、１つ又はそれ以上のイメージングシステム、１つ又はそれ以上の画像格納システム、及び１つ又はそれ以上の遠隔クライアントの少なくとも１つに対して１つ又はそれ以上のデータファイルを送受するように構成された１つ又はそれ以上のファイルサーバを含む。システムはさらに、データファイルを処理するように構成されたコーデックを含む。コーデックはデータポイントのセットにアクセスし、非２進ウェーブレット変換を該データポイントのセットに適用して、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットがもたらされるように構成された符号器を含む。コーデックはさらに、非２進逆ウェーブレット変換を、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットに適用して、データポイントのセットが再構成されるように構成された復号器を含む。

本技術の別の態様においては、画像管理システムが提供される。このシステムは、１つ又はそれ以上の入力／出力インターフェース、１つ又はそれ以上のイメージングシステム、１つ又はそれ以上の画像格納システム、及び１つ又はそれ以上の遠隔クライアントの少なくとも１つに対して１つ又はそれ以上のデータファイルを送受するように構成された１つ又はそれ以上のファイルサーバを含む。システムはさらに、１つ又はそれ以上の非２進変換をデータファイル上で行うための手段を含む。

本技術の別の態様においては、データポイントのセットを圧縮するための有形媒体が提供される。有形媒体は、データポイントのセットにアクセスするためのルーチンを含む。有形媒体はさらに、非２進ウェーブレット変換をデータポイントのセットに適用して、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットがもたらされるようにされたルーチンを含む。

本技術の別の態様においては、データポイントを復元する方法が提供される。変換されたデータポイントの第１のセット及び変換されたデータポイントの第２のセットにアクセスする。非２進逆ウェーブレット変換を変換されたデータポイントの第１のセット及び変換されたデータポイントの第２のセットに適用して、変換されていないデータポイントのセットがもたらされるようにする。

本発明の上記及び他の利点は、以下の詳細な説明を読み、及び図面を参照することにより明らかになるであろう。

以下に述べられる技術は、一般に、データ符号化システムに関し、特に、データポイントのセットからなるデータが格納、伝送、又は表示のために符号化又は圧縮化されるシステムに関する。このような方法により処理することができるデータは、デジタル画像、デジタルビデオ、及びボリュームデータを含む。このようなデータの例は、セキュリティ検査すなわち手荷物検査、及び生体認証、医療用イメージング、非破壊材料試験、気象データ収集、及びデジタル写真及びフィルムに関連するものを含む、デジタル処理で取り込まれた画像又はビデオを含む。さらに、走査又は他の変換機構などによってデジタル形式に変換されているアナログ画像又はアナログビデオもまた、このようなデータの例である。これらの種々の異なる種類のデジタルデータは、以下に述べられる技術が可能であるが、単純化のために、以下の説明は医療用イメージングの状況で与えられる。しかしながら、医療用イメージング及び医療用イメージングシステムについての言及は、単に説明される一般的な技術を例示的に示すことを意図するものに過ぎず、技術的範囲及び外延を制限するものではないことを理解されたい。

例えば、図１は、画像データを受信、圧縮、及び復元する医用画像保管管理システム、すなわちＰＡＣＳ１０の形態の例示的な画像データ管理システムを示す。図示される実施形態においては、ＰＡＣＳ１０は、参照番号１２、１４、及び１６により示される幾つかの別々のイメージングシステムから画像データを受け取る。当業者には理解されるように、イメージングシステムは、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）システム、無線透視検査（ＲＦ）、コンピュータ放射線撮影法（ＣＲ）、超音波システムなどといった種々の種類及び診断装置とすることができる。さらに、これらのシステムは、既存のフィルム又はハードコピー画像に基づくデジタル化された画像データが得られるように設計された機器のような、処理ステーション又はデジタル化ステーションを含むことができる。さらに、画像データをＰＡＣＳに供給するシステムは、ＰＡＣＳに対して例えば同じ建物又は施設といった近くに配置することができ、或いは、例えば外部の病院又は関連する建物といったＰＡＣＳから完全に離れた場所に配置することができる。後者の場合においては、画像データは、オープン・ネットワーク、専用ネットワーク、仮想プライベートネットワークなどを含むいずれかの適切なネットワークリンクを介して伝送することができる。

ＰＡＣＳ１０は、画像データを受信及び処理して、該画像データを復元及び検査のために利用可能にするように設計された１つ又はそれ以上のファイルサーバ１８を含む。サーバ１８は、入力／出力インターフェース１９を通して画像データを受け取る。画像データは、圧縮／復元インターフェース２０を通してアクセスされるルーチンで圧縮することができる。以下にさらに述べられるように、インターフェース２０は、記述画像データをサーバ１８及び他のＰＡＣＳの構成要素による参照のために利用可能であるように維持しながら、入ってくる画像データを迅速にかつ最適に圧縮するように機能する。所望される場合には、インターフェース２０はさらに、サーバを介してアクセスされた画像データを復元するように機能することができる。インターフェース２０においてデータを圧縮することにより、より多くのデータをシステム１０上に格納することができ、或いは、該圧縮データを復元するように同様に構成することができるネットワーク上の場所に、該データを迅速にかつ効率的に伝送することができる。

また、サーバは、参照番号２２で示される内部クライアントに連結され、各々のクライアントは通常、放射線医、内科医、又は臨床医がサーバから画像データにアクセスし、該画像データを復元し、要望の該画像データを観察又は出力することができるワークステーションを含む。クライアント２２はさらに、検査シーケンスの観察後の放射線医の口述のような情報を入力することができる。同様に、サーバ１８は、画像データにアクセスして復元し、プリンタ２６又は他の周辺機器を介してハードコピー画像を出力するように設計された、プリンタインターフェース２４のような１つ又はそれ以上のインターフェースと連結することができる。

サーバ２８は、１つ又はそれ以上のファイルサーバ１８を参照することにより、ＰＡＣＳ内の画像データ及び他のワークフロー情報を関連付けることができる。現在考慮されている実施形態においては、データベースサーバ２８は、特定の画像シーケンスに関する相互参照情報、参照又は診断する医師情報、患者情報、背景情報、作業リストの相互参照などを含むことができる。データベースサーバ２８内の情報は、画像データファイルの格納及び該画像データファイルの相互の関連付けを容易にし、要求しているクライアントが、システム内に格納された画像データに迅速かつ正確にアクセスできるよう機能する。同様に、サーバ１８は、バックアップ及び保管のために大量の画像データのリポジトリとして働く、光学記憶システムのような１つ又はそれ以上のアーカイブ３０に連結される。サーバ１８と該サーバ１８に付随して短期間記憶システムを形成する何らかのメモリとの間、及びサーバ１８とアーカイブ３０との間で画像データを転送する技術は、例えば、放射線医による観察及び口述に続く、又は該画像ファイルを受け取り又は観察してから十分な時間が経った後に画像データを保管するといった、適切なデータ管理方式に従うものとすることができる。

図示される実施形態においては、ＰＣＡＳシステム又はＰＡＣＳ施設の他の構成要素は、上記構成要素を組み込んでさらに該システムの機能性を高めることができる。例えば、図１に示されるように、圧縮／復元ライブラリ３２は、インターフェース２０に連結されて圧縮及び復元ルーチンを実行する際に、該インターフェース２０（その他のシステム構成要素）によるアクセスのために、圧縮ルーチン、アルゴリズム、ルックアップテーブルなどを格納（すなわち、種々のルーチン、ソフトウェアバージョン、符号表などを格納）するのに役立つ。実際には、インターフェース２０はライブラリ３２の一部とすることができる。ライブラリ３２もまた、データを圧縮又は復元するように構成されて、圧縮及び復元ルーチン及びアルゴリズムのライブラリ又は記憶装置として同様に働く、クライアントステーション２２又はプリンタインターフェース２４といったシステムの他の構成要素と連結することができる。図１においては別々の部品として示されているが、ライブラリ３２は、任意の適切なサーバ又はサーバ１８中のメモリ装置内に含むことができることを理解されたい。さらに、以下に述べられる圧縮及び復元方法を定める符号は、インターフェース２０及び／又はライブラリ３２中に直接ロードすることができ、或いは、広域ネットワーク、オープンネットワークなどを含むネットワークリンクを介してロード又はアップデートすることができる。

付加的なシステムは、例えばサーバ２８に直接、又はインターフェース１９のようなインターフェースを介してＰＡＣＳにリンクすることができる。図１に示される実施形態においては、放射線部門情報システム、すなわちＲＩＳ３４が、サーバ１８にリンクされ、データ、典型的にはデータベースサーバ２８内、及び中央又は部門別情報システム、又はデータベース内の相互参照データの交換が容易になる。同様に、病院情報システムすなわちＨＩＳ３６をサーバ２８に連結して、同様に、データベース情報、ワークフロー情報などを交換することができる。所望の場合には、このようなシステムは、データ交換ソフトウェアを介してインターフェースをとることができ、或いは、部分的又は完全にＰＡＣＳシステムと統合されて、該ＰＡＣＳデータベースと放射線部門又は病院データベース間のデータへのアクセスを形成するか、又は、単一の相互参照データベースを形成することができる。同様に、参照番号３８で示される外部クライアントは、ＰＡＣＳとインターフェースを形成して、遠隔位置で画像を観察可能とすることができる。このような外部クライアントは、復元ソフトウェアを用いることができ、又はインターフェース２０により既に復元された画像ファイルを受け取ることができる。この場合も同様に、該外部クライアントに対して、広域ネットワーク、仮想プライベートネットワークなどといった好適な接続のいずれかを通じてリンクすることができる。

図２は、データベースサーバ２８を介してクライアント２０、２２、２４、３０に利用可能にされた相互参照データの種類を幾分詳細に示すものである。図２において全体が参照番号４０で示されるデータベースのエントリは、患者データ４２、特定の調査又は検査４３に対する参照、実施された特定の手順４４に対する参照、撮像された生体組織４５に対する参照、及び該調査又は検査内での特定の画像列４６に対するさらに別の参照を含む相互参照情報を含む。当業者には理解されるように、このような相互参照情報は、さらに、検査及び画像列の日時、診断名、指示名称、及び他の医師の名前、及びイメージが生成される病院又は部門などに関する情報を含むことができる。このデータベースはさらに、参照番号４８に示される、特定の画像、ファイル名、及び該画像の位置を識別するアドレス情報を含む。ＰＡＣＳは種々の関連するメモリデバイス又は短期記憶システムを含み、これらの位置は、データベース内で相互参照することができ、本来はエンドユーザから隠される可能性があるが、画像ファイルは、該データベースにおける相互参照情報に基づく特定の格納位置から観察するために簡単にシステムによりアクセスされる。

以下にさらに完全に説明されるように、本技術の特定の態様によれば、記述情報を用いて、画像データを圧縮するのに使用される好ましい又は最適な圧縮ルーチンを識別するようにする。このような記述情報は、典型的には、さらに以下に詳述されるように、画像データストリングのヘッダ部分から利用可能である。しかしながら、データベース２８から利用可能な情報はさらに、圧縮技術で用いられるアルゴリズムの選択を確実にするための基準として機能することができる。具体的には、データベースの参照は、イメージングシーケンスにおいて行われる手順、データに基づいて再構成された画像の観察可能な特定の生体組織又は他の特徴などのような記述情報を識別するために利用される。このような情報はさらに、ＲＩＳ３４及びＨＩＳ３６から利用可能である。

図２はさらに、データベースエントリにより相互参照される例示的な画像ファイルを示す。図２に示されるように、画像ファイル５０は、複数の画像データセット５２、５４、及び５６を含む。典型的な画像ファイルにおいて、多数のこのような画像セットは、連続的なデータストリームにより定義することができる。各データセットは、以下に説明されるような圧縮アルゴリズムを含む特定の圧縮アルゴリズムにより圧縮することができる。

各画像データセットの中には、圧縮ヘッダ６０と併せて記述ヘッダ５８が設けられる。ヘッダ５８及び６０の後には、圧縮された画像データ６２が続く。各々のデータセットの記述ヘッダ５８は、ＤＩＣＯＭ準拠の記述データのような業界標準すなわち認識可能な記述情報を含むのが好ましい。当業者には理解されるように、このような記述情報は、典型的には、患者、画像、調査又は連続する調査の日付、画像データを生成するシステムの診断装置、並びに再構成された画像の観察可能な特定の生体組織又は特徴に関する付加的な情報を含む。以下にさらに完全に説明されるように、このような記述ヘッダデータは、圧縮された画像データ部分６２内で、データを圧縮するのに用いられる最適な圧縮アルゴリズム又はルーチンを識別する本発明の技術において用いられることが好ましい。画像データを圧縮するのに用いられる特定のアルゴリズム又はルーチンを参照するデータは、次に、該画像データを復元する際に後で参照するため、圧縮ヘッダ６０内に格納される。以下に述べられるように、付加的なデータは圧縮された画像データ内に格納されて、該画像データを復元するのに用いるために、圧縮ヘッダ６０において識別されたアルゴリズムを相互参照する。具体的には、現在の好ましい実施形態において、圧縮ヘッダ６０は、圧縮された画像データの小区域の長さの識別表示、並びに該小区域を最適に圧縮するように用いられる圧縮符号表の形態における特定の最適なアルゴリズムに対する参照を含む。

図３は、ここでは、本技術において圧縮及び復元することができる連続データストリームで組み立てられたデジタル化データパケットにより符号化されたデジタル画像として示されるデータ例を示す。全体が参照番号１００により示される画像は、特定の生体組織特徴のような関心のある特徴１０２を含むことができる。医療診断用途においては、このような特徴は、ＭＲＩシステムの画像における軟組織、Ｘ線画像における骨などといった画像収集診断装置の物理的特性によって観察可能な患者の特定の生態組織又は部位を含むことができる。各々の画像は、個々のピクセル１０８の数と分布により定義される幅１０４及び高さ１０６を有するマトリックスからなる。画像マトリックスのピクセルは、行１１０及び列１１２により配置され、該ピクセルの様々な特性が、再構成された画像で観察する際の関心のある特徴を定義する。典型的な医療診断用途において、これらの特性はグレイレベルの強さすなわち色を含むことになる。デジタル化データストリームにおいて、各ピクセルはバイナリコードで表され、該バイナリコードは、画像の識別を助けるために、及び他の画像の調査との関連付けを助けるために記述ヘッダに追加される。上記のように、このような記述情報は、ＤＩＣＯＭ準拠データのような業界標準情報を含むことができる。

画像１００を圧縮及び復元するのに用いることができる種類の画像符号化システムにおいて用いられる圧縮方式の１つの構成要素は、２進ウェーブレット変換（ＷＴ）である。特に、２進ウェーブレット変換は、ＷＴが画像を相関解除して様々な周波数のサブバンドにすることにより高圧縮率を達成することができるといった多くの望ましい品質をもたらす。２進ＷＴはさらに、レベルの異なる近似の画像を表すための多重解像度のフレームワークをもたらし、実施に応じて「可逆」又は「非可逆」の、すなわち不完全又は完全な再構成のいずれかが可能である。２進ＷＴにより、同じビットストリームから２進解像度、すなわち１／２の因数で解像度に組み込まれたものとして知られる特性で画像の近似を再構成することができる。これらの種々の特性のために、２進ＷＴは、業界及び学会において圧縮標準の一構成要素として普及した。

例えば、２進ＷＴは、一つには、関心のある非常に小さい又は微細な特徴についての情報を失わない完全な再構成が可能であることに起因して、種々の医療用イメージング分野において広く用いられている。さらに、２進ＷＴは、本来であればかなり大きな、８から１６の間のビット深度を有して、典型的には２５６×２５６から２０００×２０００ピクセルの範囲のサイズであり、幾つかのイメージング診断装置では最大２５，０００×２５，０００ピクセルの画像を生成する、医療用画像ファイルの許容可能な圧縮を可能にする。さらに、コンピュータ断層撮影法のような多くの医療用イメージング診断装置は、イメージングシーケンスにおいて最大１０００の画像又は「スライス」を取得することができる。大きなファイルサイズの各画像と合成されて生成された多数の画像は、２進ＷＴにより得られる、解像度に組み込まれた特徴をもった良好な圧縮の必要性を示す。さらに、２進ＷＴは異なる解像度で画像を再構成する能力をもたらすので、復号器における待ち時間が減り、エンドユーザは、ビットストリーム全体が復号されるのを待つことなく画像を評価することが可能になる。

しかしながら、２進ＷＴにも特定の制限がある。特に、２進ＷＴは、ウェーブレット変換の２進性質に起因して利用可能な異なる解像度の数に制限がある。２進ＷＴは、２進因数、すなわち各々の変換された寸法が半分に低減される解像度をもたらす。得られた解像度の数は、分解レベル（Ｌ）の数に等しく、その結果、圧縮された２次元画像を、解像度１（元の解像度）、１／２、１／４、１／８、１／１６、．．．、（１／２）^Lで再構成することができる。例えば、５１２×５１２ピクセルの画像の場合には、同じ圧縮されたビットストリームから、すなわち組み込まれた解像度から元の画像の近似を２５６×２５６、１２８×１２８、６４×６４以下同様で得ることができる。

このように分解レベル又は解像度の数が制限されていることは、表示装置又はプリンタが、上の例の場合では７６８×７６８又は１０２４×７６８といった利用可能な２進解像度とは異なる解像度を有する場合に問題となる可能性がある。この問題に対処する１つの方法は、利用可能な分解レベルを増大させることである。しかしながら、より高い分解レベル（１／２）^Lでは非常に小さくなる場合があるため、この方法は一般には十分なものではない。例えば、５１２×５１２ピクセル画像の場合においては、Ｌ＝５であるときに、最小の復号可能画像は１６×１６であるが、これは人間の目で知覚するには小さすぎる。さらに、各２進分解はピクセル数を７５％ずつ減少させ、結果として各分解後に画像における実際の情報が少なくなる。それよりもむしろ、多数の知覚可能な解像度を有し、特により微細な又は構成可能な解像度を有することが望ましい。このことは、１つのレベルから次のレベルへの情報の削減をより緩やかに、すなわち７５％より少なくすることが可能になり、かつ特別に出力装置により対応される解像度で画像を該装置に送ることが可能となり、このようにして、画像の伝送に必要とされる帯域幅利用に関して出力品質が最適化される。

一般化ウェーブレット変換
このような技術の１つは、より知覚可能な組み込まれた解像度をもたらすことができる、非２進を含む一般化ウェーブレット変換を用いることを含む。従って、これらの一般化された変換は、元の画像から非２進解像度で画像の再構成を可能にする一方で、依然として２進ＷＴの多重解像度のフレームワークを有する。特に、この一般化ウェーブレット変換のフレームワーク内では、如何なる分解レベルにおいても、如何なるデータ次元の所望の解像度も組み込まれた方法により取得することができる。解像度はビットストリームに組み込まれて、不可逆（完全ではない）又は可逆（完全な）の再構成をもたらすようにすることができる。実際には、次元は別々に処理される。例えば、２次元画像においては、各行は、列データの処理の前に処理することができる。

この一般化されたＷＴシステムについての以下の説明においては、Ｎは、デジタル画像の場合における行又は列のピクセルのようなデータポイントの合計数を表し、ｎは、ある画像の場合において一度に取り扱うピクセルのようなデータポイントの数を表す。例えば、７６８×７６８画像を仮定すると、Ｎは、行を処理する場合に７６８になり、列を処理する場合に７６８になる。しかしながら、ｎの値は、所望の結果に基づいて、オペレータ又は自動化されたルーチンにより決定することができる。この一般化された方式により再生することができる２進の結果においては、ｎは２に等しく設定され、すなわち、データポイントは２の群で取り扱われる。非２進結果は、以下に説明される近似係数ｋの選択された数が１／２に等しいｋ／ｎの比を生成しない場合には、３又は４といった、２以外の数をｎに用いることにより取得することができる。

例えば、７６８×７６８ピクセル画像で、ｎが３の場合、各行又は各列を備える７６８ピクセルは、３の群、すなわち各３ピクセルの２５６の群で処理することができる。同様に、ｎの値が４の場合には、処理において各４ピクセルの１９２の群になる。単純化のためにこれらの例においては、Ｎ及びｎの値は、Ｎ／ｎが整数となるように付与された。しかしながら、これは必ずしも必要ではない。Ｎ／ｎが整数でない場合においては、パディング、拡張、又は当該技術分野で既知の他の技術を用いて、一様に整除できないことに関連するどのような不一致にも対処することができる。

ここで図４を参照すると、ピクセル１０８で表される１２のデータポイントのセットからなる一般化された順変換の例が提供されている。ピクセル１０８は、それぞれの画像の行１１０又は列１１２からとることができる。ピクセル１０８は、最初に、圧縮前の元の状態１１４にある。ピクセル１０８は、段階１１６に示されるように、各ｎピクセルのｚの数の群に分けられる。この例においては、ｎ＝４の場合には、ピクセルが群分けされた状態１１８で、各４ピクセルの３つの群がもたらされ、すべてのｎピクセルは、ｚ処理群１２０の１つに置かれている。

オペレータ又は自動化された手段により選択された値に基づいて、ｋ近似係数及びｎ−ｋ詳細係数が、ｎデータポイントのセットの分解の一レベルにおいて各処理群１２０について計算される。ｋ近似係数は、元のｎ係数のより低い解像度表現を構成する。ｎ−ｋ詳細係数は、ｋ近似係数を与える元のｎデータポイントを再生成するのに必要な付加的な情報を含む。この一般化されたフレームワークの中では、ｎ＝２及びｋ＝１であるときに、２進変換が生じる。しかしながら、一般化された実施においては、ｋは０より大きくｎより小さい任意の値であってよい。ｎ−ｋ詳細係数は、以下の方程式により各処理群１２０の選択されたｎ−ｋデータポイントを処理することにより計算することができる。

ここで、ｘ_iは選択されたデータポイントを表し、Ｙ_iは、ここでは詳細係数である、結果としてもたらされる係数を表す。β_jについての値は、より低い解像度での信号の種々のモーメントの保存のような、所望の圧縮画像品質によって種々の方法により求めることができる。例えば、信号の平均が低解像度信号で保存されることになる場合には、以下に詳述されるそれぞれの値β_j及びａ_jは、協働して平均を保存するように決定することができる。例えば、ａ_jの近似値と関連して信号の平均を保存するβ_jの値は、以下の方程式により与えられる。

他の場合においては、β_jの値は、異なるフィルタ又は低解像度画像を生成するように選択することができる。

ｎ−ｋの選択されたデータポイントは、処理群１２０の中のいずれのデータポイントであってもよい。一実施形態においては、第１又は第３のような同じそれぞれのデータポイントは、各処理群１２０の中で選択される。例えば、再び図４を参照すると、ｋ＝３であると仮定した場合、ｎ−ｋすなわち１である詳細係数は、詳細係数計算段階１２２で示されるように、各処理群の中でピクセル１０８のような利用可能なデータポイントのいずれかから計算することができる。この例においては、各処理群における第３のデータポイントは、選択されたポイント１２４であるが、上述のように、いずれのｎ−ｋデータポイントも各群１２０から選択してもよい。各々の選択されたポイント１２４は、方程式（１）により処理されて、詳細係数処理データ１２８に示されるように、それぞれの詳細係数１２６を生成するようになる。

詳細係数１２６を利用して、近似係数計算段階１３０において選択されなかった残りのポイントと関連する近似係数を求めることができる。ｋ近似係数は、以下の方程式により、各処理群１２０において前に選択されなかった未処理ｋデータポイントを処理することにより計算することができる。

ここで、Ｙ_iにより表される結果としてもたらされる係数は、この場合においては、近似係数を表す。β_jの値と同様に、α_jの値は、より低い解像度での信号の種々のモーメントの保存といった、所望の圧縮画像の品質に応じて、種々の方法により求めることができる。例えば、信号の平均が保存される場合に、α_jが対応するβ_jを与える方程式（２）と関連して用いられるときには、α_jは以下の方程式により計算することができる。

しかしながら、他の画質を強調する場合には、α_jは、異なるように計算するか、又は所望の圧縮された画質をもたらす値を指定することができる。

前に選択されていないｋデータポイント１３２の処理後に、それぞれの近似係数１３４が、近似係数処理データ１３６に存在し、元のデータセット１１４は分解の１つのレベルを受ける。特に、与えられた例においては、元のデータポイント１１４は非２進の、３−４（ｋ＝３、ｎ＝４）の順変換を介する分解の１つのレベル受け、元のデータポイントの数に等しい変換係数の数、すなわち、この例においては１２をもたらすようになる。しかしながら、結果としてもたらされる係数の数は、元のデータポイントの数と等しい必要はない。特に、セット１２０から生成された近似係数と詳細係数との合計が、該セット１２０における元のデータポイントの数を超えることがあるという点で冗長である非２進変換を用いることができる。図５において、一般化された順変換を用いる分解レベルが、より一般的な方法により示される。

近似係数１３４及び詳細係数１２６は、分解の各ラウンドの後に、段階１３８で再編成して、表示又はさらに別の分解が行われるようにすることができる。例えば、再び図４を参照すると、結果としてもたらされる近似係数１３４及び詳細係数１２６は、再編成された処理データセット１４０が形成されるように維持されている順番で連続して群分けすることができる。

付加的なレベルの分解は、所望の順変換を現在の分解レベルの近似係数１３４に適用することにより達成することができる。例えば、同じｎ及びｋが各々の分解レベルについて利用される場合には、ＮデータポイントのＬレベルの分解後に、おおよそＮ．（ｋ／ｎ）^Lの近似係数がもたらされる。しかしながら、ｎ及びｋは一定に保持される必要はなく、構成可能な高い分解レベルは、後続する分解レベルのためにｎ及びｋを変更することにより取得することができる。

例えば、図６を参照すると、図４の分解の第１のレベルによりもたらされる再編成された処理データのセット１４０を、さらに分解することができる。後続の分解においては、前の近似係数は、新しいデータポイントの最初のセットを含む。同じ非２進３−４順変換をこの分解の第２のレベルについて用いることができ、さらにｎ及びｋの他の値も用いることができる。例えば、図６に示されるように、ｎに３、ｋに２を用いることができ、近似係数１３４に６、及び詳細係数１２６に３が結果としてもたらされる。同様に、この一般化された順変換から、付加的な分解を近似係数１３４に行うことができる。

図４の３−４順変換及び図６の２−３順変換のカスケード適用は、単一の２進変換が図４の最初のデータのセットに適用された場合に結果として得られるような、近似係数１３４に６が得られることは注目すべきである。換言すると、別の非２進順変換を連続的に適用すると、２進画像解像度を結果としてもたらすことができる。しかしながら、付加的な解像度レベルは、元の解像度と、ここでは図４の解像度の３／４である２進解像度の間で利用可能である。明らかに、非２進順変換の他の組み合わせもまた、２進解像度をもたらすことができる。さらに、２進順変換は、非２進順変換が先行するか又は後続して、圧縮データの本来は利用不可能な解像度、すなわち任意の解像度が生成されるようになる。非２進変換と２進変換、並びに非２進変換と非２進変換をカスケードする能力は、これらの変換を既存の圧縮方式内で極めて融通性をもたせ利用できるようにする。

上述のように、多次元のデータポイントのセットを処理する場合において、各次元は別々に処理することができる。例えば、画像１００を構成する行１１０及び列１１２は、別々に処理することができ、一般的にはどちらを先に処理してもよい。画像１１０の行１１０及び列１１２の処理において、ｎ及びｋは同じ値を用いてもよいし、特に、該画像１００が正方形ではないが、代わりに長方形であるか、又は正方形の元の画像から長方形の圧縮画像が望まれる場合には、異なる値を用いてもよい。さらに、デジタルビデオにおいては、第３の次元である時間の次元がさらに存在する場合がある。ビデオは、一般化された順変換を用いて、行１１０及び列１１２に加えて時間的に圧縮することができる。行１１０及び列１１２の説明と同様に、他の次元で用いられた同じｎ及びｋの値を用いて時間の次元でビデオを圧縮することができ、或いは異なる値を用いることができる。

ここで図７を参照すると、正方形の画像１００に対して一般化された順変換を適用した結果のサンプルが示されている。非２進順変換が３回適用され、同じｎ及びｋが、各順変換並びに行及び列の両方に用いられた。しかしながら、上述のように、異なるｎ及びｋの値を行及び列に、又は後続の順変換に用いることができる。さらに、各順変換の後に、段階１３８で行われたように、近似係数１３４及び詳細係数１２６が再構成されて連続する群にされた。

文字Ｌ及びＨは、「低い」及び「高い」周波数を表し、それぞれ、上述の変換工程により生成された近似係数と詳細係数とに対応する。最初の文字は、画像の水平方向、すなわち行１１０の周波数を表し、第２の文字は、該画像の垂直方向、すなわち列１１２の周波数を表す。文字の後に続く数字は分解レベルを表し、一般化された順変換が、行１１０に沿って一度、及び列１１２に沿って一度、いずれかの順番で適用され、分解の１つのレベルを構成している。分解の１つのレベルが均一な次元のサブバンドを生成する２進変換とは異なり、この例において用いられるような非２進変換は、ｎ及びｋの値により決定される異なる次元のサブバンドを生成する。

例えば、再び図７を参照すると、元の画像１００は順変換を受けておらず、従ってＬＬ０で表示付けされている。しかしながら、１回の非２進順変換の後、第１の分解された画像１４６は４つのサブバンドに分割される。ＬＬ１サブバンドは、水平及び垂直の近似係数１３４に含まれる画像情報に対応する。ＨＨ１サブバンドは、水平及び垂直の詳細係数１２６に含まれる情報に対応し、ＬＨ１及びＨＬ１のサブバンドは、この情報のそれぞれの組み合わせに対応する。上述のように、近似係数１３４を構成するＬＬ１のサブバンドは、第２の順変換を受けて第２の分解された画像１４８を生成し、これはＬＬ１が４つのそれぞれのサブバンドＬＬ２、ＨＨ２、ＨＬ２、及びＬＨ２に分解された結果、元の画像１００が７個の周波数サブバンドに分割される。ＬＬ２サブバンドはさらに、非２進順変換を受けて、第３の分解された画像１５０を生成することができ、該画像１５０は、ＬＬ２がＬＬ３、ＨＨ３、ＬＨ３、及びＨＬ３に分解されたことに起因して、１０個の周波数サブバンドを有する。この例においては、ＬＬ０、ＬＬ１、ＬＬ２、及びＬＬ３は、エンドユーザにより観察が可能な元の画像１００の異なる解像度を表す。すなわち、ＬＬ０、ＬＬ１、ＬＬ２、及びＬＬ３は、観察可能な画像情報を含む各分解レベルの水平方向及び垂直方向それぞれの近似係数１３４を含む。

各ＬＬ及びＨＨサブバンドのそれぞれを用いて、対応する逆変換を適用することにより、前の分解レベルのＬＬサブバンドの再構成が可能であることは注目すべきである。例えば、それぞれの近似係数１３４及び詳細係数１２６を含むＬＬ３及びＨＨ３を用いて、対応する非２進逆ウェーブレット変換を適用することによりＬＬ２を再構成することができる。同様に、ＬＬ２及びＨＨ２を用いて、ＬＬ１を再構成することができ、以下同様である。この方法により、元の画像を種々の周波数サブバンドから再構成することができる。

特に、画像を再構成するため、又は分解前のレベルに戻るためには、それぞれの順変換の段階を逆にすることにより逆変換を行う。すなわち、選択されていないデータポイント１３２は詳細係数１２６及び近似係数１３４から再構成される。次に、選択されたデータポイント１２４は、選択されていないデータポイント１３２及び詳細係数１２６から再構成することができる。この再構成の１つのレベルの一般化された表示が、図５の順変換に対応する逆変換を示す図８に示される。近似係数からデータポイントを再構成するためのそれぞれの逆方程式、すなわち、方程式（３）に対応する逆変換は、以下のように与えることができる。

同様に、詳細係数からデータポイントを再構成するためのそれぞれの逆方程式、すなわち、方程式（１）に対応する逆変換は、以下のように与えることができる。

上の説明は、一般に、一般化された順変換工程の浮動小数点化の実施に関係するものであるが、整数化実施を同様に用いることができ、これはリフティングにより実施することができる。リフティングによる整数化実施は、演算処理及びメモリ要件が低く、適切に構成されたハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実施することができる。このような整数化実施は、丸め誤差に起因して浮動小数点化の実施では不可能な場合がある、可逆性の、すなわち完全な再構成をもたらす。

一般化ウェーブレット変換の整数化実施は、種々の方法により達成することができる。例えば、このような１つの整数化実施において、一般化された順変換からも得られる詳細係数１２６は、以下の方程式により計算することができる。

ここで、

は、フロア演算を示す。同様に、近似係数１３４は、以下の方程式により求めることができる。

方程式（８）の整数化実施に対応する近似係数からデータポイントを再構成するそれぞれの逆変換は、以下のように示すことができる。

同様に、詳細係数からデータポイントを再構成するためのそれぞれの逆方程式、すなわち、方程式（７）に対応する逆変換は、以下のように与えることができる。

代替的な実施においては、一般化された順変換から得られる詳細係数１２６は、以下の方程式により計算することができる。

対応する近似係数１３４は、以下の方程式により求めることができる。

方程式（１２）の整数化実施に対応する近似係数からデータポイントを再構成するそれぞれの逆変換は、以下のように示すことができる。

同様に、詳細係数からデータポイントを再構成するそれぞれの逆方程式、すなわち、方程式（１１）に対応する逆変換は、以下のように与えることができる。

浮動小数点化実施及び整数化実施の両方に関する上述の説明を考慮すると、以下の例が例示のために提供される。例えば、３−５のウェーブレット変換、すなわちｋ＝３、ｎ＝５のウェーブレット変換において、詳細係数がＹ₃及びＹ₄であると仮定すると、順変換により生成された詳細係数は、以下のように表すことができる。
Ｙ₃＝ｘ₃−（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３，
Ｙ₄＝ｘ₄−（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３
近似係数は、同様に、以下のように表すことができる。
Ｙ₀＝ｘ₀＋（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５，
Ｙ₁＝ｘ₁＋（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５，
Ｙ₂＝ｘ₂＋（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５
近似係数のそれぞれの逆変換は、以下のように表すことができ、
ｘ₀＝Ｙ₀−（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５，
ｘ₁＝Ｙ₁−（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５，
ｘ₂＝Ｙ₂−（Ｙ₃＋Ｙ₄）／５
であり、詳細係数の逆変換は、以下のように表すことができる。
ｘ₃＝Ｙ₃＋（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３，
ｘ₄＝Ｙ₄＋（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３
同様に、３−４ウェーブレット変換において、詳細係数がＹ₃であると仮定すると、詳細係数は以下のように表すことができる。
Ｙ₃＝ｘ₃−（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３
近似係数は、同様に以下のように表すことができる。
Ｙ₀＝ｘ₀＋（Ｙ₃／４），
Ｙ₁＝ｘ₁＋（Ｙ₃／４），
Ｙ₂＝ｘ₂＋（Ｙ₃／４）
近似係数のそれぞれの逆変換は以下のように表すことができ、
ｘ₀＝Ｙ₀−（Ｙ₃／４），
ｘ₁＝Ｙ₁−（Ｙ₃／４），
ｘ₂＝Ｙ₂−（Ｙ₃／４）
であり、詳細係数の逆変換は、以下のように表すことができる。
ｘ₃＝Ｙ₃＋（ｘ₀＋ｘ₁＋ｘ₂）／３

上記例は網羅的であることを意図するものではなく、一般化されたＷＴフレームワークの演算、特に非２進変換の生成を示すために提供される。これらの種々の一般化された変換を画像管理システム１０のようなシステムで実施することができる方法を次に説明する。

上述の順変換及び逆変換は、浮動小数点又は整数ベースのいずれであっても、データストリームを符号化及び復号化するように構成された符号器／復号器（コーデック）を用いることにより、画像管理システム１０のようなシステムで実施することができる。この種類の汎用コーデック１５２が図９に示される。コーデックは、典型的には、いずれか又は両方が、圧縮／復元インターフェース２０又はクライアントのような画像管理システム１０の構成要素において、或いはワークステーション又はイメージングステーションのような独立型イメージングシステムにおいて存在することができる、符号器１５４と復号器１５６とからなる。特に、ネットワーク環境において、画像１００の圧縮及び復元にそれぞれ利用される符号器１５４及び復号器１５６は、実際には、該ネットワーク環境内の異なる構成要素上に存在することができる。このようにして、所望の解像度で画像を再構成するのに必要とされる正確な量の圧縮データを、符号器から別の位置にある復号器に伝送することができる。

再び図９を参照すると、デジタル画像１００のような入力データ１５８が符号器１５４により受け取られ、そこで圧縮構成要素１６０が、データ１５８に関して１つ又はそれ以上の一般化された順変換を実行する。圧縮構成要素１６０は、回路、実行可能ルーチン、又は何らかの等価機構からなるものとすることができる。量子化構成要素１６１は、結果として得られるビットストリームを量子化するために存在することができる。可逆の実施においては、量子化は１になる。また、エントロピー符号器１６２が符号器１５４に含まれている場合には、このデータは、該エントロピー符号器１６２によってエントロピー符号化することができる。エントロピー符号器１６２はさらに、変換された係数によりもたらされたビットストリームを圧縮することができる。エントロピー符号器１６２、及び以下に説明される対応するエントロピー復号器は、ハフマン法、算術圧縮法、ランレングス法といった他の既知の画像圧縮方式において用いられるものとすることができる。

結果として得られた圧縮データ１６４は、復元するために符号器１５４の近くにあるか又は遠位にある復号器１５６に伝送される。復号器１５６において、圧縮データ１６４は、エントロピー符号器１６２が圧縮中に用いられていた場合には、エントロピー復号器１６６に通すことができる。さらに、圧縮データが量子化されていた場合には、復号器１５６内に存在することができる適切に構成された構成要素１６７により該データを逆量子化することができる。次に、係数は、１つ又はそれ以上の対応する一般化された逆変換を実行して再構成データを生成する、復号器１５６の復元構成要素１６８により逆変換することができる。復元構成要素１６８は、回路、実行可能ルーチン、又はこれらの機構の何らかの組み合わせからなるものとすることができる。一実施形態において、汎用コーデック１５２は、「可逆性の」、又は完全な再構成コーデックであり、再構成データ１７０が、入力データ１５８とビット毎に適合するようになっている。

特定非２進ウェーブレット変換
上述の方法は、一般化されたフレームワーク内での多重解像度非２進ウェーブレット変換を生成するのに有用とすることができるが、同様に他の方法を用いて、特定非２進ウェーブレット変換を生成してもよい。これらの代替的な方法を最適化し、圧縮画質の改善又は他の望ましい特徴が得られるようにすることができる。一般化された方法と同様に、以下に説明する非２進変換は、元の信号の多重解像度表示を取得し、効率的な方法により同じ圧縮されたビットストリームから該信号を非２進解像度で再構成する。特定非２進ウェーブレット変換は、元の信号を元の解像度で完全に又は不完全に再構成するように構成することができる。一般化された方法と同様に、以下に説明する非２進変換は、２進変換又は非２進変換でカスケードして、付加的な解像度を生成することができる。非２進変換はさらに、データセットの異なる次元、すなわち、行、列、時間に対して区別的に適用して、共通の分解レベルで各次元について望ましい解像度を達成することができる。

特定非２進ウェーブレット変換は、１つのレベルから次のレベルにおけるピクセル数の減少が、２進ウェーブレット変換で見られた７５％よりも少ないように構成することができる。これにより、２進ＷＴよりも視覚的に知覚可能な解像度の数をより大きくすることが可能となる。さらに、特定非２進ウェーブレット変換は、リフティングによる整数化実施として容易に実施することができ、計算上集中しない。

種々の非２進ウェーブレット変換は、以下の説明と一致した形で構成することができるが、特定非２進ウェーブレット変換の構成及びその使用を示すために、２つの例を詳述する。第１の例は、元の画像の多重解像度表示に基づいて、２／３解像度毎に元の画像の近似を再構成するもので、従って、Ｘフォーム−２／３と呼ばれる。Ｘフォーム−２／３は、９レベルの分解を通して、すなわち３４２×３４２、２２８×２２８、１５２×１５２、１０２×１０２、６８×６８、４６×４６、３２×３２、２２×２２、及び１６×１６の解像度で、５１２×５１２ピクセルの元の画像の近似を再構成することができる。同じ画像の２進ウェーブレット変換は勿論、圧縮されたビットストリームから５レベルの分解、すなわち、２５６×２５６、１２８×１２８、６４×６４、及び１６×１６の解像度しか生成しない。利用可能な組み込まれた解像度の利用可能な数が増加すること、及びこの増加に伴う自由度は、勿論、特定非２進ウェーブレット変換によりもたらされる利点の１つである。

ここで図１０を参照すると、順方向Ｘフォーム−２／３変換が示されている。行、列、又はより大きなデータセットの他の次元の一部を含むことができる初期データポイント１８０のサブセットが示される。近似係数計算段階１８２において、近似係数１８４を、

及び

のように計算することができる。

近似係数１８４は、この例においては、因数３／４によるスケーリング後の２／３番目の解像度信号を表す低域通過構成要素を表す。フロア演算は、

により示される。高域通過構成要素、すなわち詳細係数１８６は、詳細係数計算段階１８８により、

のように計算することができる。

詳細係数Ｙ₁１８６を用いて、図１１に示されるＸフォーム−２／３逆変換により元のデータポイント１８０を再構成することができる。特にｘ₁は、

のように計算される。

残りの元のデータポイント１８０は、次に、

及び

であるように再構成することができる。

順方向のＸフォーム−２／３変換の方程式により、該Ｘフォーム−２／３順変換は、３つの元の信号１８０、すなわちｘ₀、ｘ₁、及びｘ₂の近似補間を行うことが分かる。方程式（１５）、（１６）、及び（１７）の一般形は、以下のそれぞれの方程式により与えられる。
(21) Ｙ₀＝σ＊ｘ₀＋（１−σ）＊ｘ₁
(22) Ｙ₂＝σ＊ｘ₂＋（１−σ）＊ｘ₁
(23) Ｙ₁＝ｘ₁−λ＊（Ｙ₀）−λ＊（Ｙｘ₂）
δ＝３／４及びλ＝１／２を選択することにより、
Ｙ₀＝（３／４）＊ｘ₀＋（１−３／４）＊ｘ₁
＝（３／４）＊ｘ₀＋（１／４）＊ｘ₁
＝（３／４）＊｛ｘ₀＋（１／３）＊ｘ₁｝
Ｙ₂＝（３／４）＊ｘ₂＋（１−３／４）＊ｘ₁
＝（３／４）＊ｘ₂＋（１／４）＊ｘ₁
＝（３／４）＊｛ｘ₂＋（１／３）＊ｘ₁｝
及び
Ｙ₁＝ｘ₁−（１／２）＊Ｙ₀−（１／２）＊Ｙ₂
が得られる。

整数ベースの処理を容易にするために、因数３／４を省いて、Ｙ₀及びＹ₂を整数にすることができる。補償のために、これらの係数は、復号器で因数３／４だけスケールアップすることができる。一実施形態においては、復号器において用いられるスケール因数は、さらに圧縮画質を改善するために、この段階において省かれた因数とは異なるものとすることができる。例えば、スケール因数２／３を、代わりに、復号器で用いることができる。さらに、Ｙ₀及びＹ₂から因数３／４を省いたことを考慮して、詳細係数Ｙ₁をさらに調整して、以下のように補償する。
Ｙ₁＝ｘ₁−（３／８）＊Ｙ₀−（３／８）＊Ｙ₂
δ及びλの選択に関して、δ＝３／４を選択する誘因は、ｘ₀がｘ₁よりもＹ₀に近く、従って、Ｙ₀に対する寄与が７５％であるということである。同様の論証がＹ₂についても考えられる。Ｙ₁は、完全な、すなわち可逆性の再構成が得られるように選択することができる。Ｘフォーム−２／３変換及びそのそれぞれの逆変換を多次元のデータセットに適用すること、又はカスケード様式とすることは、一般化ウェーブレット変換に関して先に説明されたものと同じ形で行われる。

特定非２進ウェーブレット変換の第２の例により、３／４解像度毎に最初の信号の多重解像度表示を取得する変換が提供される。この変換は、ここではＸフォーム−３／４と呼ばれ、２進ウェーブレット変換により４レベルが得られるのに比較すると、５１２×５１２ピクセル画像について１４レベルの分解、すなわち、３８４×３８４、２８８×２８８、２１６×２１６、１６２×１６２、１２３×１２３、９３×９３、７２×７２、５４×５４、４２×４２、３３×３３、２７×２７、２１×２１、１８×１８、及び１５×１５の分解が得られる。

ここで図１２を参照すると、順方向のＸフォーム−３／４変換が示される。行、列、又はより大きなデータセットの他の次元の一部を含むことができる初期データポイント１８０のサブセットが示される。近似係数計算段階１８２において、近似係数１８４を、

のように計算することができる。

近似係数１８４は、この例においては、元の信号の３／４の解像度の近似を表す。高域通過構成要素、すなわち詳細係数１８６は、詳細係数計算段階１８８により、
（２７） Ｙ₃＝ｘ₁−ｘ₂
のように計算することができる。

この例においては、Ｙ₁及びＹ₃はｘ₁及びｘ₂のハール変換であり、ここでＹ₁は低域通過係数通であり、Ｙ₃は高域通過係数である。Ｙ₀及Ｙ₂は、補正因数

を含み、これは、

と等しいものである。Ｙ₁はｘ₁及びｘ₂の低域通過情報を含む。

詳細係数Ｙ₃１８６を用いて、図１３に示されるＸフォーム３／４逆変換により、元のデータポイント１８０を再構成することができる。特に、ｘ₂は

のように計算することができる。

残りの元のデータポイント１８０は、次に、
(29) ｘ₁＝Ｙ₃＋ｘ₂

のように再構成することができる。

Ｘフォーム２／３とは異なり、如何なるスケーリングもここでは必要とされない。Ｘフォーム２／３と同様に、カスケード手法により、又は一般化ウェーブレット変換モデルについて上述と同様の手法でデータセットの間で相違するようにＸフォーム３／４を適用することができる。

上記に提供された特定非２進ウェーブレット変換の例、すなわちＸフォーム２／３及びＸフォーム３／４は、この種類の非２進変換を網羅するものではないが、このような変換の構成及び使用法を例示することを意図するものである。前述の一般化ウェーブレット変換モデルに適合しないこの種類の様々な他の２進変換は、これらの例にしたがって様式化することができる。上述の一般化変換と同様に、特定非２進変換は、図９に示され、図９に関連して説明される種類の汎用コーデックにより実施することができる。

上述の一般化変換技術及び特定変換技術の両方は、既存の圧縮方式と同程度の複雑さを有することから、既存の画像管理システム上で実施することができる。さらに、一般化変換技術及び特定変換技術の両方によってもたらされる任意の解像度レベルに起因して、これらの技術は、帯域幅が制限される場合があるインターネット又はイントラネットのいずれかのネットワーク上で用いるのに非常に好適であり、対象とする表示装置の解像度に従って圧縮された画像を伝送するのが好ましい。医療用イメージングにおいて、一般化変換技術及び特定変換技術は、ネットワークの帯域幅制約が厳しい可能性がある遠隔放射線診断において有用とすることができる。しかしながら、圧縮されたビデオ又は画像の伝送が制限された帯域幅上で行われるようなどのような状況においても、上述の技術には利便性がある。

本発明は、種々の修正及び代替的な形態を容易に行うことができるが、特定の実施形態を図面において例証として示し、本明細書において詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図するものではないことを理解すべきである。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての修正、均等技術、及び代替技術を含むべきである。

、図示される例において、本技術の特定の態様に従って画像データを受け取り格納する、画像アーカイビング及び通信システムすなわちＰＡＣＳの例示的な画像管理システムの概略図。 多数の画像データセット、圧縮データ、及び記述情報を含むファイルに格納された画像データを参照するデータベースのコンテンツの概略図。 図１のシステム上で受け取られ、圧縮され、及び格納された典型的な種類の画像の図。 一般化非２進順変換を受けているデータのサブセットの状態図。 一般化非２進順変換の状態図。 別の一般化非２進順変換を受けている図４によりもたらされたセットの状態図。 多数の分解レベルを通る非２進順変換を介して生成された周波数サブバンドの図。 図５の一般化非２進順変換に対応する一般化非２進逆ウェーブレット変換の状態図。 非２進ウェーブレット変換を実施するように構成された例示的なコーデックの概略図。 特定非２進順変換を受けているデータのサブセットの状態図。 図１０の特定非２進順変換に対応する特定非２進逆ウェーブレット変換の状態図。 別の特定非２進順変換を受けているデータのサブセットの状態図。 図１２の特定非２進順変換に対応する特定非２進逆ウェーブレット変換の状態図。

符号の説明

１２、１４、１６ イメージングシステム
１８ ファイルサーバ
２０ 圧縮／復元インターフェース
２２ クライアント
２４ プリンタインターフェース
２６ プリンタ
２８ ＤＢサーバ
３０ アーカイブ
３２ ライブラリ
３４ 放射線部門情報システム
３６ 病院情報システム
３８ 外部クライアント

Claims (12)

1. データポイント（１８０）のセットにアクセスし、
   非２進ウェーブレット変換（１８２、１８８）を、前記データポイント（１８０）のセットに適用して、変換されたデータの第１のセットと変換されたデータの第２のセットがもたらされるようにする、
   ことを含むデータポイント（１８０）のセットを圧縮する方法
2. 前記データポイント（１８０）のセットが、デジタル画像（１００）及びデジタルビデオの１つを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記変換されたデータの第１のセットが、１つ又はそれ以上の近似係数（１８４）のセットを含み、前記変換されたデータの第２のセットが１つ又はそれ以上の詳細係数（１８６）のセットを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記１つ又はそれ以上の近似係数（１８４）を再編成して、前記１つ又はそれ以上の近似係数（１８４）が逐次的かつ連続的になるようにすることをさらに含む請求項３に記載の方法。
5. 前記１つ又はそれ以上の近似係数（１８４）を表示することをさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 第２の非２進ウェーブレット変換（１８２、１８８）を、前記変換されたデータの第１のセット及び前記変換されたデータの第２のセットの１つに適用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 前記第２の非２進ウェーブレット変換（１８２、１８８）が、前記非２進ウェーブレット変換（１８２、１８８）と同じである請求項６に記載の方法。
8. 画像管理システム（１０）であって、
   １つ又はそれ以上の入力／出力インターフェース（１９）、１つ又はそれ以上のイメージングシステム（１２、１４、１６）、１つ又はそれ以上の画像格納システム（３０）、及び１つ又はそれ以上の遠隔クライアント（２２、３４、３６、３８）の少なくとも１つに対して１つ又はそれ以上のデータファイル（５０）を送受するように構成された１つ又はそれ以上のファイルサーバ（１８）と、
   前記データファイル（５０）を処理するように構成されたコーデック（１５２）と、
   を備え、前記コーデック（１５２）が、
   データポイント（１８０）のセットにアクセスし、非２進ウェーブレット変換（１８２、１８８）を該データポイント（１８０）のセットに適用して、変換されたデータの第１のセット及び変換されたデータの第２のセットがもたらされるように構成された符号器（１５４）と、
   非２進逆ウェーブレット変換を、前記変換されたデータの第１のセット及び前記変換されたデータの第２のセットに適用して、データポイント（１８０）のセットが再構成されるように構成された復号器（１５６）と、
   を有することを特徴とする画像管理システム。
9. 前記符号器（１５４）及び前記復号器（１５６）の両方が前記ファイルサーバ（１８）、前記１つ又はそれ以上の入力／出力インターフェース（１９）、前記１つ又はそれ以上のイメージングシステム（１２、１４、１６）、前記１つ又はそれ以上の画像格納システム（３０）、及び１つ又はそれ以上の遠隔クライアント（２２、３４、３６、３８）の１つに配置された請求項８に記載の画像管理システム（１０）。
10. 前記符号器（１５４）及び前記復号器（１５６）が互いに離れた位置にある請求項８に記載の画像管理システム（１０）。
11. 前記変換されたデータの第１のセットが１つ又はそれ以上の近似係数（１８４）のセットを含み、前記変換されたデータの第２のセットが１つ又はそれ以上の詳細係数（１８６）のセットを含む請求項８に記載の画像管理システム（１００）。
12. 前記符号器（１５４）が、前記近似係数（１８４）を再編成して、該近似係数（１８４）が逐次的かつ連続的になるようにさらに構成された請求項１１に記載の画像管理システム（１００）。

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