JP2012509738A - コンピュータ断層撮影システムにおける投影データの圧縮及び記憶 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
(a)投影データの各セットのサンプルを圧縮して圧縮サンプルを形成し、各セットの圧縮サンプルは、少なくとも1つの圧縮パケットに配列され、各圧縮パケットは、投影データの対応部分の圧縮サンプルを含むものであり、
(b)投影データの複数のセットに対する複数の圧縮パケットを、回転可能な部分に接続されてそれと共に回転する記憶装置に記憶し、圧縮パケット各々は、制御可能な期間中にパケット位置パラメータに基づいてアクセス可能な記憶装置内の対応位置に記憶され、
(c)データアクセスコマンドに応答してパケット位置パラメータに基づき記憶装置の対応位置から少なくとも1つの圧縮パケットを検索し、
(d)記憶装置から検索された圧縮パケットを、インターフェイスの通信チャンネルを経て固定部分上の受信器へデータ転送レートで転送し、
(e)受け取った圧縮パケットの圧縮サンプルを解凍して、投影データの対応部分に対する解凍サンプルを形成し、
(f)その解凍サンプルを、物体の画像のその後の再構成のために画像再構成プロセッサへ供給する、
ことを含む。
回転可能な部分に配置されて、センサアレイから投影データのサンプルを受け取りそして圧縮サンプルを形成するように結合されたコンプレッサを備え、投影データの各セットの圧縮サンプルは、少なくとも1つの圧縮パケットに配列され、各圧縮パケットは、投影データの対応部分の圧縮サンプルを含むものであり、
更に、回転可能な部分に配置されてコンプレッサに結合された記憶装置を備え、投影データの複数のセットに対する複数の圧縮パケットは、制御可能な期間中に記憶され、圧縮パケットの各々は、パケット位置パラメータに基づいてアクセス可能な記憶装置内の対応位置に記憶され、記憶装置は、データアクセスコマンドに応答してパケット位置パラメータに基づき記憶された圧縮パケットの少なくとも1つを検索し、
更に、記憶装置に結合されて、記憶位置から検索された圧縮パケットを、インターフェイスの通信チャンネルを経て固定部分へ転送する送信器と、
固定部分に配置されて、インターフェイスの通信チャンネルから圧縮パケットを受け取るように結合された受信器と、
受信器と画像再構成プロセッサとの間に結合され、受け取った圧縮パケットの圧縮サンプルを解凍して、投影データの対応部分の解凍サンプルを形成し、そしてその解凍サンプルを、物体の画像のその後の再構成のために画像再構成プロセッサへ供給するデコンプレッサと、
を備えている。
g(j)=2-y(j) y(j)≧0 (1)
gmax=2-Ymax (2)
gmin=2-Ymin (3)
Abs[log2(g(j))−log2(g(j+1))]<1
1)N_GROUPサンプルの各グループにおける最大の大きさのlog2を計算することにより最大の大きさをもつサンプルの指数(基数2)を決定する。これは、エンコードされたサンプル当たりのビット数、又はn_exp(0)を指示する。
2)Sビットを使用して第1グループの指数n_exp(0)を絶対エンコードする。
3)サンプル当たりn_exp(0)ビットを使用してN_GROUPサンプルをエンコードする。
N_GROUPサンプルのi番目のグループ(i>0)に対して、
4) 最大の大きさをもつサンプルのi番目の指数(基数2)を決定し、これは、i番目のグループにおけるエンコードされたサンプル当たりのビット数、又はn_exp(i)を指示する。
5) n_exp(i−1)からn_exp(i)を減算することによりi番目の指数を差動的にエンコードして、i番目の差の値を決定する。対応するトークンを使用してi番目の差の値をエンコードし、ここで、短いトークンは、より一般的な差の値を表し、又、長いトークンは、あまり一般的でない差の値を表す。
6)サンプル当たりn_exp(i)ビットを使用してN_GROUPサンプルのi番目のグループをエンコードする。
a.0: n_exp(0)=0(4つのサンプル値は全てゼロ)
b.1: n_exp(0)=2(サンプル当たり2ビット)
c.2: n_exp(0)=3(サンプル当たり3ビット)
d.等々、S−1まで:n_exp(0)=S(サンプル当たりSビット)
1.差を計算する:e_diff=n_exp(i)−n_exp(i−1)
2.e_diffを次のようにエンコードする:
a.0: e_diff=e(i)−e(i−1)
b.101: e_diff=+1
c.110: e_diff=−1
d.1001: e_diff=+2
e.1110: e_diff=−2
f.等々
1)同じ線(行)の連続する減衰サンプル間の差を計算して、サンプルごとの差又は列ごとの差を発生する。
2)投影データの同じセットの連続する線(行)における減衰サンプル間の差を計算して、行ごとの差又は切片ごとの差を発生する。
3)投影データの連続するセットの対応位置における減衰サンプル間の差を計算して、投影ごとの差又はビューごとの差を発生する。
Diff3=a14−a13 (4)
Diff2=a13−a12 (5)
Diff1=a12−a11 (6)
Diff1=[a21a22a23a24...]−[a11a12a13a14...] (7)
Diff1=[a31a32a33a34...]−[a21a22a23a24...] (8)
Diff1=B−A (9)
Sdiff1=Diff2−Diff1 (10)
Sdiff2=Diff3−Diff2 (11)
Tdiff1=Sdiff2−Sdiff1 (12)
1)N_GROUP差のサンプルのi番目のグループに対し、N_GROUP差のサンプルをエンコードするためのビット数は、n_exp(i)にN_GROUPを乗算したものである。
2)i番目のグループに対して、上述した指数について差動エンコーディングを使用して指数n_exp(i)をエンコードするためのビット数。
3)差をとる形態に対するパケットの全ビット数を計算するために、投影データのセットに対応するN_GROUP差のサンプルの全グループに対してステップ1及び2で計算された数値を加算する。
平均値=(Ymax+Ymin)/2 (13)
平均(2)=平均(1)+r (14)
=[Ymax(1)+Ymin(1)+2r]/2 (15)
1)セットYmax(2)=Ymax(1)+2r及びYmin(2)=Ymin(1); (16a)
2)セットYmax(2)=Ymax(1)+r及びYmin(2)=Ymin(1)+r; (16b)
3)セットYmax(2)=Ymax(1)及びYmin(2)=Ymin(1)+2r; (16c)
態様1及び3は、指数関数y(i)のセグメントの勾配を変化させる。態様2は、指数関数y(i)を正の方向にシフトさせる。ユーザは、指数関数のパラメータを変化させるためのルールとしてこれら態様のどれを使用するか決定することができる。減衰プロフィール214及び指数関数の他のパラメータ、例えば、勾配、y切片値及びセグメント長さを調整することもできる。
1)初期スレッシュホールドTneg及びTposを、最大の大きさとなるようセットする。
2)比較器320a及び320bを適用して、各々、負の差をTnegと、正の差をTposと比較する。
3)候補サンプル330a又は330bのセットが空である場合には、各々、Tneg又はTposの大きさを減少し、ステップ2)を繰り返す。
4) 候補サンプル330a又は330bのセットが空でない場合には、各々、低インデックスセレクタ340a又は高インデックスセレクタ340bで続ける。
1)サンプル線又は行におけるデコードされた差のサンプルを積分して、連続減衰サンプルを再構成するか、又は列ごとに積分する。
2)複数の線の対応位置におけるデコードされた差のサンプルを積分するか又は行ごとに積分して、投影データの同じセットの連続線に対応する減衰サンプルを再構成する。
3)複数アレイの対応位置におけるデコードされた差のサンプルを積分するか又はアレイごとに積分して、投影データの連続セットに対応する減衰サンプルのアレイを再構成する。
f(j)=2y(j) y(j)≧0 (17)
1)各ビューに対して、SerDes602は、行1ないし50を送信し、そしてSerDes604は、行51ないし100を送信する。
2)ビュー内の100行全部について、SerDes602は、センサ値1ないし500を送信し、そしてSerDes604は、センサ値501ないし1000を送信する。
3)各ビューに対して、SerDes602は、奇数行を送信し、そしてSerDes604は、偶数行を送信する。
4) SerDes602は、奇数ビューの投影データを送信し、一方、SerDes604は、偶数ビューを送信する。
110:物体又は患者
120:プラットホーム
130:データ取得サブシステム(DAS)
140a、b、c、d、e:線
150:投影データで形成された信号
160:投影データのアレイ
200:圧縮プロセッサ
210:減衰器
212:エンコーダ
214:減衰プロフィール
220:圧縮コントローラ
222:ビットレートモニタ
500:コンプレッサ
501:ユーザ入力
502:記憶装置
510:回転可能な部分
520:固定部分
530:スリップリング
540:送信器
542:回転可能なコントローラ
550:受信器
552:固定コントローラ
560:記憶サブシステム
564:ハードドライブ
562:ディスクドライブ
570:コンピュータ
572:画像再構成プロセッサ
574:データアクセスコントローラ
576:デコンプレッサ
580:ディスプレイ
Claims (39)
- 固定部分と、被検査物体の周りを回転するように装着された回転可能な部分と、それら固定部分と回転可能な部分との間のインターフェイスとを備え、回転可能な部分は、物体を貫通する放射線を検出するためのセンサアレイを含み、このセンサアレイは、投影データの複数のセットを発生し、各セットは、データ取得期間中に対応ビューに対して取得したサンプルのアレイを含むものであるコンピュータ断層撮影システムにおいて、
(a)投影データの各セットのサンプルを圧縮して圧縮サンプルを形成する段階であって、各セットの圧縮サンプルは、少なくとも1つの圧縮パケットに配列され、各圧縮パケットは、投影データの対応部分の圧縮サンプルを含むものである段階と、
(b)投影データの複数のセットに対する複数の圧縮パケットを、回転可能な部分に接続されてそれと共に回転する記憶装置に記憶する段階であって、圧縮パケットの各々を、制御可能な期間中にパケット位置パラメータに基づいてアクセス可能な記憶装置内の対応位置に記憶する段階と、
(c)データアクセスコマンドに応答してパケット位置パラメータに基づき記憶装置の対応位置から少なくとも1つの圧縮パケットを検索する段階と、
(d)記憶装置から検索された圧縮パケットを、インターフェイスの通信チャンネルを経て固定部分上の受信器へデータ転送レートで転送する段階と、
(e)受け取った圧縮パケットの圧縮サンプルを解凍して、投影データの対応部分に対する解凍サンプルを形成する段階と、
(f)その解凍サンプルを、物体の画像のその後の再構成のために画像再構成プロセッサへ供給する段階と、
を備えた方法。 - 前記投影データの特定部分が、画像再構成のために画像再構成プロセッサへ供給され、前記方法は、更に、
前記投影データの特定部分に対する前記画像再構成プロセッサからの要求に応答してデータアクセスコマンドを発生する段階と、
前記段階(c)ないし(f)を適用する段階と、
を備え、前記検索段階は、前記データアクセスコマンドに応答して前記記憶装置から前記投影データの特定部分に対応する圧縮パケットを検索するために適用され、前記解凍段階は、前記投影データの特定部分に対応する解凍サンプルを形成する、請求項1に記載の方法。 - データアクセスコマンドを発生する前記段階は、データ取得期間の後に開始する、請求項2に記載の方法。
- 前記圧縮段階は、更に、
対応するサンプルの複数の対間の複数の差を計算して投影データのセットに対する複数の差のサンプルを形成する段階と、
複数の差のサンプルをエンコードして圧縮パケットを形成する段階と、
を含む請求項1に記載の方法。 - 複数の差を計算する前記段階は、更に、
投影データの少なくとも1つのセットに対する少なくとも2つの代替え的な差の形式に対応する差を計算して、各々の代替え的な差の形式に対する差のサンプルのセットを形成する段階と、
差のサンプルの各セットを表すためのビット数を決定する段階と、
最も少ないビット数で表すことのできる差のサンプルのセットを選択して、差のサンプルの選択されたセットを形成する段階と、
を含み、前記エンコードする段階を、前記差のサンプルの選択されたセットに適用して、圧縮パケットを形成する、請求項4に記載の方法。 - 前記代替え的な差の形式は、サンプルごとの差の形式、線ごとの差の形式、及び投影ごとの差の形式を含み、少なくとも2つの代替え的な差の形式に対応する差を計算する前記段階は、次の段階、即ち、
アレイの各線からの連続サンプル間の差を計算してサンプルごとの差のサンプルのセットを形成する段階、
アレイの連続線における対応位置からのサンプル間の差を計算して線ごとの差のサンプルのセットを形成する段階、及び
アレイ及び手前の投影データセットに対する手前のサンプルアレイ内の対応位置からのサンプル間の差を計算して投影ごとの差のサンプルのセットを形成する段階、
の少なくとも2つをサンプルのアレイに適用する請求項5に記載の方法。 - 前記圧縮段階は、複数の差を計算する段階の前にサンプルを減衰することを更に含み、この減衰は、更に、
減衰プロフィールの1つ以上のパラメータをメモリにセットし、減衰プロフィールは、サンプル座標の関数であって、複数の減衰値を特定し、その減衰値は、1以下であり、
アレイのサンプルを減衰プロフィールに基づいて減衰して、大きさがサンプルの元の大きさ以下の減衰サンプルを形成し、その減衰サンプルに、複数の差を計算する前記段階を適用する、請求項4に記載の方法。 - 前記検索段階は、記憶装置アクセスのための工業規格プロトコルに基づくデータアクセスコマンドに応答する、請求項1に記載の方法。
- 検索段階のための複数の圧縮パケットに対応する複数のデータアクセスパラメータを含むアクセスアレイを維持する段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 複数の圧縮パケットの各々に対して投影データの対応部分には少なくとも1つのインデックスパラメータが関連され、更に、
各圧縮パラメータのサイズを計算して複数のサイズを形成する段階と、
その複数のサイズに基づいて複数のデータアクセスパラメータを発生する段階と、
を備え、前記アクセスアレイは、データアクセスパラメータを、投影データの対応部分のインデックスパラメータに関連付ける、請求項9に記載の方法。 - 前記インデックスパラメータに基づき前記アクセスアレイにおけるデータアクセスパラメータの1つ以上を使用して対応する圧縮パケットのパケット位置パラメータを決定する段階と、
前記パケット位置パラメータをデータアクセスコマンドに与える段階と、
を更に備え、前記検索段階は、前記パケット位置パラメータに基づき記憶装置から対応する圧縮パケットを検索するように適用される、請求項10に記載の方法。 - 前記インデックスパラメータを前記データアクセスコマンドに与える段階と、
前記インデックスパラメータに基づき前記アクセスアレイにおけるデータアクセスパラメータの1つ以上を使用して対応する圧縮パケットのパケット位置パラメータを決定する段階と、
を備え、前記検索段階は、前記パケット位置パラメータに基づき記憶装置から対応する圧縮パケットを検索するように適用される、請求項10に記載の方法。 - 前記検索段階は、前記データ取得期間の後のある時点で開始する、請求項1に記載の方法。
- ユーザ入力に基づいて前記データ取得期間の後のある時点にデータアクセスコマンドを発生する段階を更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 前記圧縮段階は、ユーザが選択できる圧縮制御パラメータに基づいてロスレス圧縮又はロッシー圧縮を適用する、請求項1に記載の方法。
- 圧縮制御パラメータは、ユーザが選択できる圧縮がないオプションを与え、圧縮なしのオプションが選択されたときには、圧縮及び解凍段階がバイパスされる、請求項1に記載の方法。
- 受け取った圧縮パケットを解凍段階の前に固定記憶装置に記憶する段階を更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 解凍サンプルを画像再構成プロセッサへ送る段階の前に解凍サンプルを固定記憶装置に記憶する段階を更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 固定部分と、被検査物体の周りを回転するように装着された回転可能な部分と、それら固定部分と回転可能な部分との間のインターフェイスとを備え、回転可能な部分は、物体を貫通する放射線を検出するためのセンサアレイを含み、このセンサアレイは、複数のビューに対応する投影データの複数のセットを発生し、各セットは、データ取得期間中に対応ビューに対して取得したサンプルのアレイを含むものであるコンピュータ断層撮影システムにおいて、
回転可能な部分に配置されて、センサアレイから投影データのサンプルを受け取りそして圧縮サンプルを形成するように結合されたコンプレッサを備え、投影データの各セットの圧縮サンプルは、少なくとも1つの圧縮パケットに配列され、各圧縮パケットは、投影データの対応部分の圧縮サンプルを含むものであり、
更に、回転可能な部分に配置されてコンプレッサに結合された記憶装置を備え、投影データの複数のセットに対する複数の圧縮パケットは、制御可能な期間中に記憶され、圧縮パケットの各々は、パケット位置パラメータに基づいてアクセス可能な記憶装置内の対応位置に記憶され、記憶装置は、データアクセスコマンドに応答してパケット位置パラメータに基づき記憶された圧縮パケットの少なくとも1つを検索し、
更に、記憶装置に結合されて、記憶位置から検索された圧縮パケットを、インターフェイスの通信チャンネルを経て固定部分へ転送する送信器と、
固定部分に配置されて、インターフェイスの通信チャンネルから圧縮パケットを受け取るように結合された受信器と、
受信器と画像再構成プロセッサとの間に結合され、受け取った圧縮パケットの圧縮サンプルを解凍して、投影データの対応部分の解凍サンプルを形成し、そしてその解凍サンプルを、物体の画像のその後の再構成のために画像再構成プロセッサへ供給するデコンプレッサと、
を備えた装置。 - 前記画像再構成プロセッサに結合されたデータアクセスコントローラを更に備え、このデータアクセスコントローラは、前記画像再構成プロセッサに応答して、前記インターフェイスの制御チャンネルを経て前記回転可能な部分の記憶装置へデータアクセスコマンドを送る、請求項19に記載の装置。
- 前記データアクセスコントローラは、工業規格プロトコルに適合するフォーマットのデータアクセスコマンドを与える、請求項20に記載の装置。
- 前記記憶装置は、記憶装置アクセスのための工業規格プロトコルに基づくデータアクセスコマンドに応答する、請求項19に記載の装置。
- 前記投影データの特定部分が画像再構成プロセッサへ供給され、前記データアクセスコントローラは、前記投影データの特定部分に対する前記画像再構成プロセッサからの要求に応答してデータアクセスコマンドを発生し、前記記憶装置は、そのデータアクセスコマンドに応答して前記投影データの特定部分に対応する圧縮パケットを検索し、前記デコンプレッサは、前記投影データの特定部分に対応する解凍サンプルを前記画像再構成プロセッサへ送る、請求項20に記載の装置。
- 前記回転可能な部分に配置されて前記コンプレッサへ圧縮制御パラメータを送る圧縮コントローラを更に備え、この圧縮コントローラは、ユーザ入力に応答して、圧縮制御パラメータを選択する、請求項19に記載の装置。
- 前記コンプレッサは、前記圧縮制御パラメータに基づいてロスレス又はロッシー圧縮を適用する、請求項24に記載の装置。
- 前記圧縮制御パラメータは、ユーザ入力により選択できる圧縮がないというオプションを与え、圧縮なしのオプションが選択されたときには、コンプレッサ及びデコンプレッサの動作がバイパスされる、請求項24に記載の装置。
- 前記圧縮コントローラは、圧縮サンプルの特性を測定し、そしてその測定された特性に基づいて圧縮制御パラメータを調整する、請求項24に記載の装置。
- 前記コンプレッサは、複数の圧縮パケットに対応する複数のデータアクセスパラメータを含むアクセスアレイを発生する、請求項19に記載の装置。
- 複数の圧縮パケットの各々に対して投影データの対応部分には少なくとも1つのインデックスパラメータが関連付けられ、前記コンプレッサは、圧縮パケットのサイズに基づいてデータアクセスパラメータを決定し、更に、前記アクセスアレイは、データアクセスパラメータを、投影データの対応部分のインデックスパラメータに関連付ける、請求項28に記載の装置。
- 前記画像再構成プロセッサに結合されたデータアクセスコントローラを更に備え、このデータアクセスコントローラは、前記インデックスパラメータに基づき前記アクセスアレイ内のデータアクセスパラメータの1つ以上を使用して対応する圧縮パケットのパケット位置パラメータを決定し、そしてそのパケット位置パラメータを、前記回転可能な部分における記憶装置に対するデータアクセスコマンドにおいて前記インターフェイスの制御チャンネルを経て送り、前記対応する圧縮パケットは、パケット位置パラメータに基づいて前記記憶装置から検索される、請求項29に記載の装置。
- 前記回転可能な部分に配置されて前記記憶装置に接続されたコントローラを更に備え、このコントローラは、前記インデックスパラメータに基づき前記アクセスアレイ内のデータアクセスパラメータの1つ以上を使用して対応する圧縮パケットのパケット位置パラメータを決定し、その対応する圧縮パケットは、パケット位置パラメータに基づいて前記記憶装置から検索される、請求項29に記載の装置。
- 前記受信器に結合された固定記憶装置を更に備え、この固定記憶装置は、受け取られた圧縮パケットを記憶する、請求項19に記載の装置。
- 前記デコンプレッサに結合された固定記憶装置を更に備え、この固定記憶装置は、解凍サンプルを記憶する、請求項19に記載の装置。
- 前記コンプレッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はプログラム可能なプロセッサにおいて具現化される、請求項19に記載の装置。
- 前記デコンプレッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はプログラム可能なプロセッサにおいて具現化される、請求項19に記載の装置。
- 並列に動作する複数の圧縮モジュールを更に備え、各圧縮モジュールは、対応するビューに対するサンプルのアレイのサブセットを受け取って、圧縮サンプルの対応サブセットを形成する、請求項19に記載の装置。
- 前記記憶装置は、複数の記憶ユニットを含み、更に、前記装置は、
前記コンプレッサに結合された入力、及び対応する記憶ユニットに各々結合された複数の出力を有するデマルチプレクサであって、圧縮サンプルを1つ以上の部分へと分離し、各部分が対応する記憶ユニットに向けられるようなデマルチプレクサと、
前記回転可能な部分に結合されると共に、前記コンプレッサ及び記憶ユニットに結合されたコントローラであって、記憶ユニットへの及び記憶ユニットからの圧縮サンプルの記憶及び検索を整合させるコントローラと、
を備えた請求項19に記載の装置。 - 前記記憶装置は、少なくとも1つのソリッドステートドライブ装置を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記インターフェイスは、スリップリングインターフェイスを含む、請求項19に記載の装置。
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