JP2018019789A - Image encoding device and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像データの符号化技術に関するものである。 The present invention relates to an image data encoding technique.
近年、CTやMRIなどの撮影技術の発達により、撮影時間の短縮や、スライス間隔の高密度化、撮影条件の多様化が進んでおり、スライス画像の枚数が増大している。人体の胸部や腹部など、ある一つの部位の撮影だけでも、2000枚から3000枚の断層画像が生成されるようなケースが一般的になってきており、データ量が膨大なため、スライス画像の圧縮技術が重要になる。 In recent years, with the development of imaging techniques such as CT and MRI, the imaging time has been shortened, the slice interval density has been increased, and imaging conditions have been diversified, and the number of slice images has increased. It has become common to generate 2000 to 3000 tomographic images even when only one part of the human body such as the chest or abdomen is imaged. Since the amount of data is enormous, Compression technology becomes important.
医療画像は、病変部位等を特定したり診断に使用される。このため、従来、撮影で得られたスライス画像1枚1枚を、JPEGの可逆方式やJPEG2000などの、国際標準の可逆符号化技術を用いて圧縮している。しかしながら、各スライス画像を個別に可逆符号化したのでは、圧縮効果はそれほど期待できない。 The medical image is used for identifying a lesion site or the like or for diagnosis. For this reason, conventionally, each slice image obtained by photographing is compressed using an international standard lossless encoding technique such as JPEG lossless method or JPEG2000. However, if each slice image is individually lossless encoded, the compression effect cannot be expected so much.
近年の撮影技術の発達により、0.5mm厚や1.0mm厚など、スライス画像の高密度化が進んでいる。そのため、符号化対象のスライス画像と、隣接するスライス画像との差分画像を生成し、生成した差分画像を符号化することで、圧縮性能を向上させる技術が知られている(特許文献1)。 Due to the recent development of photographing techniques, the density of slice images is increasing to 0.5 mm thickness or 1.0 mm thickness. Therefore, a technique is known in which a differential image between a slice image to be encoded and an adjacent slice image is generated, and the generated differential image is encoded to improve compression performance (Patent Document 1).
またスライス画像の差分を生成する際に、動画で用いられている動き補償の概念を用いて圧縮性能を向上させる技術が知られている(非特許文献1)。さらに、動き補償において処理速度や動きの推定精度を左右する動き探索範囲を、参照フレームから何フレーム離れているかに応じて決定する方法も知られている(特許文献2)。 In addition, a technique is known that improves the compression performance using the concept of motion compensation used in moving images when generating a difference between slice images (Non-Patent Document 1). Furthermore, a method is also known in which a motion search range that affects the processing speed and motion estimation accuracy in motion compensation is determined according to how many frames are away from a reference frame (Patent Document 2).
一般に、連続する画像を動き補償を用いて圧縮する際、動きの探索範囲の設定が圧縮性能面、処理速度面の双方において重要となる。これはCT,MRI等におけるスライス画像でも同様である。 In general, when compressing continuous images using motion compensation, setting a motion search range is important both in terms of compression performance and processing speed. The same applies to slice images in CT, MRI, and the like.
非特許文献1では探索範囲を固定の値で設定しているが、スライス画像の撮影条件、再構成条件によっては探索範囲が冗長に広くなり処理速度の低下を招く、もしくは探索範囲が狭く適切な動きが取得出来ない事が起こり得る。
In
特許文献2では探索範囲を参照画像からのフレーム数に応じて決定している。しかしフレーム数をスライス間隔と置き換えたとしても、スライス画像は画像再構成条件によって一画素で表現される範囲が異なるため、スライス間隔のみで探索範囲を決定するのは困難である。 In Patent Document 2, the search range is determined according to the number of frames from the reference image. However, even if the number of frames is replaced with the slice interval, it is difficult to determine the search range only by the slice interval because the slice image has a different range expressed by one pixel depending on the image reconstruction condition.
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、撮影条件・画像再構成条件に応じて動き補償における探索範囲を簡易に決定し、スライス画像の圧縮性能と処理速度を向上させる技術を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a technique for easily determining a search range in motion compensation in accordance with shooting conditions and image reconstruction conditions and improving the compression performance and processing speed of slice images. It is what.
この課題を解決するため、例えば本発明の画像符号化装置は以下の構成を備える。すなわち、
被検体の複数のスライス画像データで構成されるスライス画像データセットを符号化する画像符号化装置であって、
スライス画像データにおける画素間隔に対する物理空間における間隔及びスライス画像データ間の間隔に対する物理空間における間隔に関する情報を取得する取得手段と、
前記スライス画像データセットにおける各スライス画像データを、動き補償符号化する符号化手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づき、前記符号化手段の動き補償符号化する際の動き探索範囲を決定する決定手段とを有する。
In order to solve this problem, for example, an image encoding device of the present invention has the following configuration. That is,
An image encoding device for encoding a slice image data set composed of a plurality of slice image data of a subject,
Acquisition means for acquiring information about an interval in physical space with respect to a pixel interval in slice image data and an interval in physical space with respect to an interval between slice image data;
Encoding means for performing motion compensation encoding on each slice image data in the slice image data set;
And determining means for determining a motion search range when performing motion compensation encoding by the encoding means based on the information acquired by the acquiring means.
本発明によれば、CTやMRI等の、被写体の複数のスライス画像データで構成される画像データのセットを高い符号化精度を維持しながらも、効率よく符号化することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to efficiently encode a set of image data composed of a plurality of slice image data of a subject such as CT and MRI while maintaining high encoding accuracy.
以下図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。以下に説明する実施形態ではスライス画像の生成装置の例としてCT装置を用いて説明しているが、これに限るものではなく、スライス画像生成が行われるその他の装置、例えばMRI装置などでもよい。また、CTやMRIでは撮影(スキャン)時、画像再構成時に種々のパラメタを設定して行うが、その中にスライス間隔、有効視野(FOV)がある。スライス間隔は隣接するスライス画像間の物理空間での距離を意味し、有効視野はスライス画像内で表現する物理空間での範囲を意味する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment described below, a CT apparatus is used as an example of a slice image generation apparatus. However, the present invention is not limited to this, and other apparatuses that perform slice image generation, such as an MRI apparatus, may be used. In CT and MRI, various parameters are set during imaging (scanning) and image reconstruction. Among them, there are a slice interval and an effective field of view (FOV). The slice interval means a distance in the physical space between adjacent slice images, and the effective visual field means a range in the physical space expressed in the slice image.
図1は、実施形態に係るCT装置の全体構成例を示す図である。CT装置はCT撮影装置101と、それを制御する制御装置102に大別される。CT撮影装置101はCT撮影を実施する装置であり、一般に被験者が横たわる寝台と、X線を照射し、センサデータ(生データ)を取得するガントリから構成される。また、制御装置102はCT撮影装置への指示やスライス画像の再構成、符号化を実施する装置である。
制御装置102は、撮影条件指示部103、画像再構成部104、及び画像符号化部105を含む。制御装置102のハードウェア構成例を図2に示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration example of a CT apparatus according to an embodiment. The CT apparatus is roughly divided into a
The
制御装置102は、一般的なパーソナルコンピュータと同様の構成である。すなわち、制御装置102は、バス210、及び、このバス210に接続されたCPU201、RAM202、ROM203、キーボード204、マウス205、表示装置206、外部記憶装置207、記憶媒体ドライブ208、I/F209を有する。
The
CPU201は、RAM202やROM203に記憶されているプログラムやデータを用いて本装置全体の制御を行うと共に、後述する画像符号化処理を実行する。このRAM202には、外部記憶装置207や記憶媒体ドライブ208、若しくはI/F209を介して外部装置からダウンロードされたプログラムやデータが記憶される。また、RAM202は、CPU201が各種の処理を実行する際に使用するワークエリアとしても利用される。ROM203は、ブートプログラムや本装置の設定プログラムやデータを格納する。キーボード204、マウス205は、ユーザからの指示入力をCPU201に伝えるデバイスである。表示装置206は、CRTや液晶画面などにより構成されており、画像や文字などの情報を表示することができる。この表示装置206、キーボード204、マウス205により、ユーザインターフェースを構成することになる。
The
外部記憶装置207は、例えばハードディスクドライブ装置等の大容量情報記憶装置である。ここにOSや後述する画像符号化処理の為のプログラムが保存されている。また、実施形態では、この外部記憶装置207に、符号化対象の画像データも保存されているものとする。記憶媒体ドライブ208は、CD−ROMやDVD−ROMなどの記憶媒体に記録されたプログラムやデータを読み出すものであり、読み出されたプログラムやデータはRAM202や外部記憶装置207に格納される。なお、この記憶媒体に後述する画像符号化処理の為のプログラム、符号化対象画像を記録しておいても良く、その場合、記憶媒体ドライブ208は、CPU201による制御によって、これらのプログラムやデータをRAM202上の所定のエリアにロードする。
The
I/F209は、本装置と外部装置とを通信可能に接続するものである。例えばI/F209を介して符号化対象となる画像データを本装置のRAM202や外部記憶装置207に入力することや、逆に、本装置のRAM202や外部記憶装置207から生成した画像符号化データを装置外部に出力することができる。CT撮影装置101も、このI/F209を介して接続されることになる。
The I /
上記構成において、CPU201がRAMやROMに格納されたプログラムを実行することで、図1の撮影条件指示部103、画像再構成部104、画像符号化部105として機能することになる。
In the above configuration, when the
図1の説明に戻る。CT撮影装置101は、撮影条件指示部103からの撮影条件に従って、一連の撮影を行う。画像再構成部104は、CT撮影装置101で撮影したセンサデータをI/F209を介して受け取り、一旦、外部記憶装置207に格納する。そして、画像再構成部104は、所定の画像再構成条件に従ってスライス画像情報を生成する。スライス画像情報はスライス画像データと、ヘッダ情報から構成され、ヘッダ情報には幅、高さ等の画像パラメタの他に、撮影条件や画像再構成条件などの条件が含まれる。画像符号化部105は一連のスライス画像データを受け取り、符号化を行い、外部記憶装置207にファイルとして格納する。
Returning to the description of FIG. The
以上、実施形態におけるCT装置の構成を大まかな説明を行った。次に、画像符号化部105としての具体例を説明する。
In the foregoing, the configuration of the CT apparatus in the embodiment has been roughly described. Next, a specific example as the
[第1の実施形態]
図3は、本実施形態に係る画像符号化部105のブロック構成図である。画像符号化部105は、スライス画像データセット入力部301、探索範囲決定部302、動き補償符号化部303、符号出力部304を有する。係る構成において、スライス画像を符号化する方法について以下に説明を行う。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a block configuration diagram of the
まず前提として、本実施形態に係る画像符号化部105の符号化対象とするスライス画像データセットは、複数枚のスライス画像データと、ヘッダ情報を含む。ヘッダ情報には撮影条件が含まれるが、少なくとも以下の情報が含まれるものとする。
・スライス画像水平方向(以下、水平方向)の画素数W
・スライス画像垂直方向(以下、垂直方向)の画素数H
・水平方向有効視野FOVx(単位はmmとする)
・垂直方向有効視野FOVy(単位はmmとする)
・スライス間隔Pz(単位はmmとする)
First, as a premise, a slice image data set to be encoded by the
The number of pixels W in the horizontal direction of the slice image (hereinafter referred to as the horizontal direction)
The number of pixels H in the slice image vertical direction (hereinafter referred to as the vertical direction)
・ Horizontal effective field of view FOVx (unit: mm)
・ Vertical effective field of view FOVy (unit: mm)
・ Slice interval Pz (unit is mm)
スライス画像データセット入力部301は、スライス画像データセットを入力する。このスライス画像データセットは、CT撮影装置101で取得されたセンサデータを同一の画像再構成条件で得られる複数のスライス画像データである。同一の画像再構成条件とは、スライス間隔、有効視野等を統一して各スライス画像データを生成し、1つのスライス画像データセットとすることを示す。
The slice image data
ここで、スライス間隔について説明する。スライス間隔とは、隣接するスライス位置間の距離を決定する値であり、診断する部位や症状等によりCT装置の操作者が指定する。例えば図4は人体(被検体)の体軸に直交するようにスライスする例であり、スライス位置と、スライス間隔の関係を示した概念図である。図示の符号401は人体の体軸、符号402は人体、符号403と404が隣接するスライス画像におけるスライス位置、符号405がスライス間隔(Pz)である。図示の場合、スライス間隔405が1mmの例を示している。
Here, the slice interval will be described. The slice interval is a value that determines the distance between adjacent slice positions, and is designated by the operator of the CT apparatus according to the site to be diagnosed, symptoms, and the like. For example, FIG. 4 is an example of slicing so as to be orthogonal to the body axis of the human body (subject), and is a conceptual diagram showing the relationship between the slice position and the slice interval. In the figure,
次に、有効視野について説明する。有効視野とは、あるスライス位置におけるスライス平面において、スライス画像として描画する範囲を規定する値であり、診断する部位や症状等によりCT装置の操作者が指定する。例えば図5は、人体の体軸に直交するスライス平面の一例を概念図として示している。図5の符号501は、人体の胸部のスライスを示し、符号502に示す枠が有効視野である。この有効視野の水平方向の長さ(単位はmmとしている)がFOVx、垂直方向の長さがFOVyである。生成するスライス画像の画素数が同じである場合、有効視野を大きくすると画素間隔(隣接する2画素間が表す物理空間での距離(mm))も大きくなり、逆に、有効視野を小さくすると画素間隔も小さくなる。
Next, the effective visual field will be described. The effective visual field is a value that defines a range to be drawn as a slice image in a slice plane at a certain slice position, and is designated by the operator of the CT apparatus according to a site to be diagnosed, a symptom, and the like. For example, FIG. 5 shows an example of a slice plane orthogonal to the human body axis as a conceptual diagram.
例えば、FOVx=FOVy=100mmとし、有効視野のスライス画像データの水平方向画素数W=垂直方向画素数H=500とするなら、スライス画像データにおける隣接する2画素間が表す物理空間での距離は、100/500=0.2mmとなる。そして、FOVx=FOVy=50mmとするなら、スライス画像データにおける隣接する2画素間の物理空間での距離は、50/500=0.1mmとなる。 For example, if FOVx = FOVy = 100 mm and the number of horizontal pixels W = 500 in the effective field of slice image data, the distance in the physical space represented by two adjacent pixels in the slice image data is 100/500 = 0.2 mm. If FOVx = FOVy = 50 mm, the distance in the physical space between two adjacent pixels in the slice image data is 50/500 = 0.1 mm.
図3に戻り、探索範囲決定部302では、動き補償で用いる探索範囲の決定を行う。探索範囲決定部302で行われる処理を、図6の処理フローを用いて説明する。
Returning to FIG. 3, the search
まず、ステップS601にて、探索範囲決定部302は、基準パラメタを設定する。本実施形態では、基準パラメタを下記の5つとしている。
・水平方向の基準探索範囲stdRx(単位は画素)
・垂直方向の基準探索範囲stdRy(単位は画素)
・水平方向の基準画素間隔stdPx(単位はmm/画素)
・垂直方向の基準画素間隔stdPy(単位はmm/画素
・基準スライス間隔stdPz(単位はmm)
上記の値は操作者により任意の値を設定できるようにしても良いし、予め定められた値を指定しておいても良い。例えば、stdRx=1(pixel)、stdRy=1(pixel)、stdPx=1(mm/pixel)、stdPy=1(mm/pixel)、stdPz=1(mm)等である。これらの値を設定したら、ステップS602に移る。
First, in step S601, the search
-Horizontal reference search range stdRx (unit: pixels)
-Vertical reference search range stdRy (unit is pixel)
-Horizontal reference pixel interval stdPx (unit: mm / pixel)
Reference pixel interval stdPy in vertical direction (unit: mm / pixel) Reference slice interval stdPz (unit: mm)
An arbitrary value may be set by the operator as the above value, or a predetermined value may be designated. For example, stdRx = 1 (pixel), stdRy = 1 (pixel), stdPx = 1 (mm / pixel), stdPy = 1 (mm / pixel), stdPz = 1 (mm), and the like. When these values are set, the process proceeds to step S602.
次に、ステップS602にて、探索範囲決定部302は、スライス画像の幅W,高さHを取得する。Wは前述の通り、水平方向における画素数、Hは垂直方向における画素数である。これらの値は、スライス画像情報におけるヘッダ情報をから取得できる。
Next, in step S602, the search
次に、ステップS603には、探索範囲決定部302は、水平方向の有効視野FOVx、垂直方向の有効視野FOVyを取得する。有効視野は前述の通り、スライス画像再構成時に操作者が設定する値である。この値はスライス画像情報におけるヘッダ情報を参照し、取得すればよい。有効視野FOVx、FOVyを取得したら処理はステップS604に移る。
Next, in step S603, the search
ステップS604にて、探索範囲決定部302は、符号化対象であるスライス画像データセットにおける、水平方向の物理的な画素間隔Px、垂直方向の物理的な画素間隔Pyを算出する。これらの値は次式(1)により得られる。
In step S604, the search
次に、探索範囲決定部302は、ステップS605にて、符号化対象であるスライス画像データセットにおける、スライス間隔Pzを取得する。スライス間隔は前述の通り、スライス画像再構成時に操作者が設定する値である。この値はスライス画像情報におけるヘッダ情報を参照し、取得すればよい。
Next, the search
探索範囲決定部302は、次のステップS606にて、動き補償における水平方向探索範囲Rx、垂直方向探索範囲Ryを算出する。これらの値は画素間隔とスライス間隔の値に基づき、基準探索範囲をスケールさせればよい。具体的には次式(2)に基づき算出する。
In the next step S606, the search
ここで、探索範囲とスライス間隔、画素間隔の関係について説明する。スライス間隔と画素間隔がそれぞれ物理的な大きさとして定まると、各スライス画像データにおける画素は、三次元空間におけるボクセルと捉えることができる。しかし前述の通り、画素間隔とスライス間隔は操作者が任意の値を設定するものであり、一般的な等方性ボクセルとなるとは限らない。 Here, the relationship between the search range, the slice interval, and the pixel interval will be described. If the slice interval and the pixel interval are determined as physical sizes, the pixels in each slice image data can be regarded as voxels in a three-dimensional space. However, as described above, the operator sets arbitrary values for the pixel interval and the slice interval, and does not necessarily become a general isotropic voxel.
例えば図7(a)は画像再構成条件の画素間隔Px,Pyとスライス間隔Pzが同じ値を取る場合のボクセルである。Px,Py,Pzが同じ値であるので、この場合は等方性となる。図7(d)は図7(a)の等方性ボクセルで組織の一部を三次元的に表現した図である。z軸がスライス間隔方向(体軸方向)で、x、y平面がスライス平面である。この時の、隣接する2つのスライス画像の一部を重畳し、動きを表現したのが図7(g)である。 For example, FIG. 7A shows voxels when the pixel intervals Px and Py and the slice interval Pz of the image reconstruction condition have the same value. Since Px, Py, and Pz have the same value, this case is isotropic. FIG. 7D is a diagram in which a part of the tissue is three-dimensionally expressed by the isotropic voxel of FIG. The z axis is the slice interval direction (body axis direction), and the x and y planes are slice planes. FIG. 7G shows the motion by superimposing a part of two adjacent slice images at this time.
一般に、画像の水平右方向をx軸の正の方向、垂直下方向をy軸の正の方向とて表現するので、本実施形態もそれに従うものとする。すると、図7(g)の矢印が示す動き量(動きベクトルに相当)を(x、y)形式で示せば(−2、+1)となる。かかる点を踏まえ更に検討する。 In general, the horizontal right direction of an image is expressed as a positive direction of the x-axis, and the vertical downward direction is expressed as a positive direction of the y-axis. Then, if the motion amount (corresponding to the motion vector) indicated by the arrow in FIG. 7G is shown in the (x, y) format, (−2, +1) is obtained. Based on this point, further examination will be made.
図7(b)はスライス間隔Pzを図7(a)と同じ値で固定し、画素間隔Px,PyをPzよりも大きい値を取るようにした場合のボクセルである。この場合、非等方性となる。このような関係の場合、図7(a)の場合と比べてスライス画像の1画素あたりで表現する範囲が広くなるため、結果としてスライス画像間での変化が小さくなる。図7(b)の非等方性ボクセルで組織の一部を三次元的に表現した図が図7(e)である。またこの時のある隣接する2つのスライス画像の一部を重畳して表現したのが図7(h)である。図7(h)の矢印が示す動き量は(−1、+1)となり、その大きさ(絶対値)は図7(g)より小さいことが分かる。 FIG. 7B shows voxels when the slice interval Pz is fixed at the same value as in FIG. 7A and the pixel intervals Px and Py are larger than Pz. In this case, it becomes anisotropic. In the case of such a relationship, since the range expressed per pixel of the slice image becomes wider than in the case of FIG. 7A, as a result, the change between the slice images becomes smaller. FIG. 7E shows a three-dimensional representation of a part of the tissue with the anisotropic voxels in FIG. 7B. Further, FIG. 7H shows a part of two adjacent slice images superimposed at this time. It can be seen that the amount of motion indicated by the arrow in FIG. 7H is (−1, +1), and the magnitude (absolute value) is smaller than that in FIG.
図7(c)は画素間隔Px,Pyを図7(a)と同じ値で固定し、スライス間隔PzをPx,Pyよりも大きい値を取るようにした場合のボクセルである。この場合も、非等方性となる。このような関係の場合、図7(a)の場合と比べてスライス画像の1画素あたりで表現する範囲は同じだが、スライス画像間の距離が大きくなるため、結果としてスライス画像間での変化が大きくなる。図7(c)の非等方性ボクセルで組織の一部を三次元的に表現した図が図7(f)である。またこの時のある隣接する2つのスライス画像の一部を重畳して表現したのが図7(i)である。図7(i)の矢印が示す動き量は(−6、−4)となり、その大きさ(絶対値)は図7(g)より大きいことが分かる。 FIG. 7C shows voxels when the pixel intervals Px and Py are fixed to the same values as in FIG. 7A and the slice interval Pz is larger than Px and Py. Again, this is anisotropic. In the case of such a relationship, the range expressed per pixel of the slice image is the same as in the case of FIG. 7A, but the distance between the slice images becomes large, resulting in a change between the slice images. growing. FIG. 7F shows a three-dimensional representation of a part of the tissue with the anisotropic voxels in FIG. FIG. 7 (i) shows a part of two adjacent slice images superimposed at this time. The amount of movement indicated by the arrow in FIG. 7 (i) is (−6, −4), and it can be seen that the magnitude (absolute value) is larger than FIG. 7 (g).
上記から、スライス画像間における動き量は、スライス間隔pzに比例し、画素間隔Px,Pyに反比例する関係となっている、と言うことができる。 From the above, it can be said that the amount of motion between slice images is proportional to the slice interval pz and inversely proportional to the pixel intervals Px and Py.
以上の如く、ステップS601〜S606までの処理により、符号化対象となるスライス画像データセットの探索範囲を、画像再構成条件に応じて決定する事ができる。 As described above, the search range of the slice image data set to be encoded can be determined according to the image reconstruction condition by the processing from steps S601 to S606.
尚、本実施形態ではスライス画像データのヘッダ情報にスライス間隔が含まれていることを前提としていたが、スライス間隔の代わりにスライス位置がヘッダ情報に含まれている場合はその値を使用してもよい。隣接するスライス画像データ間のスライス位置の値の差分をスライス間隔として用いれば、同様のことができる。 In this embodiment, it is assumed that the slice information includes the slice interval in the header information of the slice image data. However, when the slice position is included in the header information instead of the slice interval, the value is used. Also good. The same can be achieved by using the difference in slice position values between adjacent slice image data as the slice interval.
また、本実施形態では、スライス画像データのヘッダ情報に有効視野が含まれていることを前提としていたが、画素間隔そのものがヘッダ情報に含まれている場合はその値を使用してもよい。その場合は、図6におけるS603、S604を省略する事ができる。 In the present embodiment, it is assumed that the effective visual field is included in the header information of the slice image data. However, when the pixel interval itself is included in the header information, the value may be used. In that case, S603 and S604 in FIG. 6 can be omitted.
図3に戻り、動き補償符号化部303は、動き補償を用いてスライス画像を符号化する。以下、動き補償符号化部303が行う処理を、図8に示すフローチャートに従って説明する。
Returning to FIG. 3, the motion
説明の前に、スライス画像データセットについて述べる。前述の通り、スライス画像データセットは同一の画像再構成条件で得られる、体軸に沿った一連のスライス画像データである。実施形態では、このスライス画像データセット中のスライス画像データを、先頭から順に、I0、I1、I2、…、Inと表現する。そして、動き補償符号化部303は、スライス画像データI0を先頭に、この順番にスライス画像データInまでを一枚ずつ順番に符号化する。この符号化の際に、符号化対象となるスライス画像をItとし、動き補償時に参照するスライス画像をIrと呼称することとする。
Prior to the description, the slice image data set will be described. As described above, the slice image data set is a series of slice image data along the body axis obtained under the same image reconstruction conditions. In embodiments, the slice image data in the slice image data sets, in order from the beginning, I 0, I 1, I 2, ..., expressed as I n. The motion
まず、動き補償符号化部303は、スライス画像データI0を単独で符号化する(ステップS801)。これはスライス画像データセットにおける先頭の一枚は差分を取ることができないためである。動画像符号化におけるイントラフレームに相当すると言えば分りやすい。符号化方式は可逆符号化であれば良く、その種類は問わないが、例えばJPEG、JPEG2000、JPEG−LSなどの技術を用いればよい。スライス画像データI0の符号化を終えると、処理を動き補償符号化部303は処理をステップS802に進める。
First, the motion
ステップS802にて、動き補償符号化部303は、符号化処理中のスライス画像が何番目かを示すカウンタkに初期値“1”をセットする。この処理を終えると、動き補償符号化部303はステップS803に移る。
In step S <b> 802, the motion
ステップS803にて、動き補償符号化部303は、スライス画像データIk-1を、動き補償で参照するスライス画像データIrとしてセットする。このステップS803の処理が初めて行わる場合には、カウンタkの値は“1”であるので、参照するスライス画像データIrは、スライス画像データI0となることを意味する。
In step S803, the motion
次のステップSS804にて、動き補償符号化部303は、スライス画像データIkを、符号化対象のスライス画像データItとしてセットする。そして、動き補償符号化部303は、ステップS805にて、符号化対象のスライス画像データItを複数のブロックに分割する。分割されたブロックが、動き補償の符号化単位となる。なお、ブロックを単位とするラスタースキャン順が符号化を行う順となる。それ故、この順番のブロックを、B0,B1、…と表現する。
In the next step SS804, the motion
ステップS806にて、動き補償符号化部303は、符号化対象のブロックが何番目かを示すカウンタmに初期値“0”をセットし、ステップS807に処理を移す。
In step S806, the motion
ステップS807にて、動き補償符号化部303は、符号化対象のブロックBmの動き探索を行う。動き探索は参照スライス画像データIr中で、処理中のブロックBmのコストが最小となるようなブロック(以下、参照ブロックBr)を探索するものである。
In step S807, the motion
この動き探索範囲は、探索範囲決定部302で決定した値Rx,Ryを用いればよい。図9は参照スライス画像データIr中の探索範囲を図示したものである。図9における符号901は、符号化対象のブロックBmと同位置の領域を意味する。そして符号902が、参照スライス画像データIr内の探索範囲であり、水平方向に±Rx画素、垂直方向に±Ry画素の範囲で探索を行う事を意味している。
As the motion search range, the values Rx and Ry determined by the search
動き探索のコスト計算方法に関しては、符号化対象のブロック内の各画素と、探索範囲内の参照ブロックの候補ブロック内の各画素分の絶対値和を算出し、差分の絶対値和とする。そそて、絶対値和が最小となる候補ブロックを最終的な参照ブロックBrとして決定すればよい。なお、コスト計算方法はこれに限らず、平均二乗誤差の和を算出してもよいし、動き補償後の符号化手段を用いて各領域について実際に符号化を行い、その符号量をコストとしてもよい。また、探索方法に関しては全探索を行っても良いし、高速化のためにステップサーチ、ダイヤモンドサーチなどの方法を用いても良い。 With regard to the cost calculation method for motion search, the absolute value sum of each pixel in the encoding target block and each pixel in the candidate block of the reference block within the search range is calculated to obtain the absolute value sum of the differences. Therefore, the candidate block with the minimum absolute value sum may be determined as the final reference block Br . Note that the cost calculation method is not limited to this, the sum of mean square errors may be calculated, and each region is actually encoded using the encoding means after motion compensation, and the amount of codes is used as the cost. Also good. As for the search method, a full search may be performed, or a method such as step search or diamond search may be used for speeding up.
このステップS807の処理により、参照ブロックBrの位置に対する符号化対象のブロックBmの相対座標位置が、動きベクトルデータとして抽出される。この動きベクトルデータは、そのまま出力してもよいし、何らかの方法で符号化して出力しても構わない。 By this processing of step S807, the relative coordinate position of the block Bm to be coded relative to the position of the reference block B r is extracted as the motion vector data. This motion vector data may be output as it is, or may be encoded and output by some method.
次のステップS808にて、動き補償符号化部303は、符号化対象のブロックBmと参照ブロックBrとの差分ブロックを生成し、ステップS809の処理に移る。
At next step S808, the motion
ステップS809にて、動き補償符号化部303は、前ステップで生成した差分ブロックの符号化を行い、符号化データを生成する。この符号化方式はJPEG、JPEG2000、JPEG−LSなどの既存の技術を用いればよい。この処理を終えると、動き補償符号化部303はステップS810に移す。
In step S809, the motion
ステップS810にて、動き補償符号化部303は、カウンタmが示す値と、全ブロック数とを比較することで、着目スライス画像データの全ブロックについての符号化処理を終えたか否かを判定する。否の場合、動き補償符号化部303はステップS811に、是の場合にはステップS812に処理を移す。
In step S810, the motion
ステップS811にて、動き補償符号化部303は、カウンタmを“1”増加させることで、次のブロックを符号化対象とする。そして、動き補償符号化部303は、処理をステップS807に戻す。
In step S811, the motion
一方、ステップS812に処理が進んだ場合、動き補償符号化部303は、カウンタkの値と、nとを比較することで、スライス画像データセット(全スライス画像データ)の符号化を終えたか否かを判定する。否の場合、動き補償符号化部303は、カウンタkの値を“1”増加させ、処理をステップS803に戻す。一方、スライス画像データセットの符号化処理を終えた場合(ステップS803の判定がYesの場合)には、動き補償符号化部303は本処理を終える。
On the other hand, when the process proceeds to step S812, the motion
以上の処理により、複数のスライス画像からなるスライス画像データセットを、動き補償を用いながら符号化を行う事ができる。画像データセットの符号化処理が終了すると、図3の符号出力部304は、復号に必要なヘッダ情報と共に、生成した符号化データとをファイルとして、外部記憶装置207等に出力される。なお、出力先は、ネットワークや、他の装置や可搬性記憶媒体であっても良く、その種類は問わない。
Through the above processing, a slice image data set composed of a plurality of slice images can be encoded using motion compensation. When the encoding process of the image data set is completed, the
以上の方法によれば、スライス間隔と画素間隔の関係に基づいて適切に動き補償における探索範囲を設定でき、冗長な動き探索処理の削減ができ、効率の良い符号化を行うことが可能になる。 According to the above method, the search range in motion compensation can be set appropriately based on the relationship between the slice interval and the pixel interval, redundant motion search processing can be reduced, and efficient encoding can be performed. .
[第2の実施形態]
第1の実施形態では探索範囲決定部302において、式(2)に示した通り、基準探索範囲を元に、画素間隔Px,Py、スライス間隔pzの値に基づいてスケールさせる方法をとった。動き量がスライス間隔、画素間隔に依存する事は先述の通りだが、第1の実施形態で言う基準画素間隔、基準スライス間隔における動き量は撮影物体の形状による。この撮影物体の形状を鑑みた探索範囲の設定を可能とするためには、探索範囲を規定するための基準として角度(以下、探索角度)を定めればよい。本第2の実施形態では探索範囲の決定方法として、探索角度を元に決定する方法を説明する。なお、装置構成は第1の実施形態と同じであるものとし、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in Expression (2), the search
本第2の実施形態における探索範囲決定部302の動き探索範囲を求める処理を図10のフローチャートに従って説明する。
Processing for obtaining the motion search range of the search
まず、探索範囲決定部302は、ステップS1001にて、基準パラメタを設定する。本第2の実施形態では、基準パラメタを探索角度θとしている。この値は操作者により任意の値を設定できるようにしても良いし、予め定められた値を指定しておいても良い。例えば、θ=π/3(rad)等である。
First, the search
ここで、探索角度θについて図11を用いて説明する。図11の符号1101は符号化対象のスライス画像データであり、符号1102は符号化対象のスライス画像データにおける、動き探索元の領域を表している。また符号1103は動き探索で参照するスライス画像であり、符号1104は参照スライス画像データにおいて、探索角度θで規定される動き探索範囲を示している。図11を見るとわかるとおり、符号化対象スライス画像データから参照スライス画像データまでのz軸(体軸)の距離が大きい程、探索範囲が大きくなっている事が分かる。つまり、z軸方向における撮影物体の形状変化が、この探索範囲内に収まるように探索角度θを定めることで、より適切な探索範囲の決定が可能となる。CT装置の例で言うと、所望の組織において予想される、z軸方向(一般的には体軸方向)の変化量を元に探索角度θを求めればよい。
Here, the search angle θ will be described with reference to FIG.
図10に戻り、探索範囲決定部302は、探索角度θを設定したら、処理をステップ1002に進める。
Returning to FIG. 10, after setting the search angle θ, the search
ステップSS1002〜S1005までは、第1の実施形態の図6ステップS602〜S605と同様で良い。 Steps SS1002 to S1005 may be the same as steps S602 to S605 in FIG. 6 of the first embodiment.
そして、ステップS1006にて、探索範囲決定部302は、動き補償における水平方向探索範囲Rx、垂直方向探索範囲Ryを算出する。これらの値は画素間隔Px,Py、スライス間隔Pz、3次元空間での探索角度θに基づいて決定する。具体的には次式(3)のようにtanθ(正接)を加味して算出することになる。
In step S1006, the search
上記のようにして探索範囲が決定された後の符号化処理は、第1の実施形態と同じである。 The encoding process after the search range is determined as described above is the same as that in the first embodiment.
以上説明したように本第2の実施形態によれば、第1の実施形態の作用効果に加えて、探索範囲の決定に所望の撮影物体の形状に応じた探索角度を反映させることができる。 As described above, according to the second embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the search angle corresponding to the shape of the desired photographing object can be reflected in the determination of the search range.
[第3の実施形態]
第1の実施形態では動き補償符号化部303において、探索範囲決定部302で決定された探索範囲に基づき、動き探索を行う方法を説明した。この第1の実施形態よりも符号化に係る時間を短縮させたい場合もある。この場合、圧縮性能の改善効果が小さい、又は、探索範囲の小さいスライス画像データセットにおける動き探索を省略するようにすればよい。本第3の実施形態では高速化のため、探索範囲の値によっては動き探索処理を迂回することを可能にする技術を説明する。なお、装置構成は第1の実施形態と同じとし、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, the method of performing motion search based on the search range determined by the search
図12は本第3の実施形態における動き補償符号化部303の符号化処理のフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart of the encoding process of the motion
ステップS1201〜ステップS1204までは第1の実施形態の図8のステップS801〜S804と同様で良い。 Steps S1201 to S1204 may be the same as steps S801 to S804 in FIG. 8 of the first embodiment.
ステップS1205にて、動き補償符号化部303は、探索範囲RxとRyがそれぞれ閾値T以下か否かを判断する。この閾値Tは処理系の演算能力や、要求されるスループットに応じて設定すればよく、例えばT=1とすればよい。探索範囲RxとRyがともに閾値以下の場合は、動き補償符号化部303は、処理をステップS1209に進める。一方、探索範囲Rx、Ryいずれかが閾値Tを超える場合には、ステップS1206に処理を移す。なお、ステップS1205から、ステップS1206〜S1208の処理をスキップして、ステップS1209に処理が進んだ場合の動きベクトルは(0,0)とみなすものとする。
In step S1205, the motion
ステップS1206〜ステップS1214までは第一の実施形態の図8ステップS805〜S813と同様で良い。 Steps S1206 to S1214 may be the same as steps S805 to S813 in FIG. 8 of the first embodiment.
以上のような処理フローとすることで、探索範囲の小さいスライス画像データセットに関しては動き探索を省略し、処理の高速化を図ることができる。 With the processing flow as described above, motion search can be omitted for a slice image data set with a small search range, and the processing speed can be increased.
尚、上記方法以外にも、探索範囲決定部において探索範囲が0となる場合が発生するようにし、事実上動き探索を行わないよう設計しても良い。第1の実施形態の(2)式は切り上げを行って求めるようにしているため、1以上の値を取るようになっている。これは切り上げを行う事によって小数点以下の動き探索範囲もカバーする事ができるようにするためであるが、この切り上げを次式(4)のように四捨五入とすることで、探索範囲=0を発生させることができる。 In addition to the above method, the search range determination unit may be designed such that the search range becomes 0, and the motion search is virtually not performed. Since the expression (2) in the first embodiment is obtained by rounding up, it takes a value of 1 or more. This is to make it possible to cover the motion search range after the decimal point by rounding up, but by rounding this rounding up to the following equation (4), search range = 0 is generated. Can be made.
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では動き探索精度が1ピクセルであることを前提に説明したが、1/2精度、1/4精度に対応するよう設計しても良い。この場合は例えば探索範囲決定の際に用いた式(2)をピクセル精度値を示す値をN(N=1、2、4、・・・)とし、下式のように変形をすればよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, although the above embodiment has been described on the assumption that the motion search accuracy is 1 pixel, it may be designed to correspond to 1/2 accuracy or 1/4 accuracy. In this case, for example, Equation (2) used in determining the search range may be modified as shown in the following equation, where N is a value indicating the pixel accuracy value (N = 1, 2, 4,...). .
また、上述の実施形態では探索範囲をx、yそれぞれについて求めたが、一般的に画素間隔はx=yとなるように設計されることが多く、その場合はいずれかの値のみを用いて探索範囲を決定すればよい。 In the above-described embodiment, the search range is obtained for each of x and y. However, in general, the pixel interval is often designed to be x = y, and in that case, only one of the values is used. What is necessary is just to determine a search range.
また、上述の実施形態では探索範囲をスライス画像データセットに対し一つ決定し、全てのスライス画像で該探索範囲を用いるようにしていたが、これを代表画像のみに適用するようにし、その他のスライス画像は動的に変化させても良い。その場合は実際に使用した探索範囲の分布をフィードバックし、次のスライス画像の探索範囲を決定するなどの設計をすれば良い。 In the above-described embodiment, one search range is determined for the slice image data set, and the search range is used for all slice images. However, this search range is applied only to the representative image. The slice image may be dynamically changed. In such a case, the design may be designed such that the search range distribution actually used is fed back and the search range of the next slice image is determined.
また、式(2)で代表して示されているように、上述の実施形態では動き探索範囲を線形に変化させるような数式とした。しかし高速化のために探索範囲を抑制したい場合や、動き探索を行うスライス画像データセットを抑えたい場合はこれを変形しても良い。例えば、上限となる探索範囲をTmaxとした時、式(2)を下式のように変形すればよい。 In addition, as represented by the equation (2), in the above-described embodiment, the equation is such that the motion search range is linearly changed. However, when it is desired to suppress the search range for speeding up, or to suppress the slice image data set for motion search, this may be modified. For example, when the upper limit search range is Tmax, Equation (2) may be modified as the following equation.
また、上述の実施形態では動き探索範囲を数式に基づいて決定していたが、これをルックアップテーブルで実現しても良い。 In the above-described embodiment, the motion search range is determined based on mathematical formulas, but this may be realized by a lookup table.
また、上記実施形態では、CT装置100における制御装置102の処理として説明したが、制御装置102は、ハードウェア的には一般的なパーソナルコンピュータ(PC)等の情報処理装置と同じである。故に、CT撮影装置101で撮影したデータを可搬性の記憶媒体に一旦格納する、もしくはネットワークを介してPCにて符号化するようにしても構わない。
In the above embodiment, the processing of the
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
101…CT撮影装置、102…制御装置、103…撮影条件指示部、104…画像再構成部、105…画像符号化部、スライス画像データセット入力部、302…探索範囲決定部、303…動き補償符号化部、304…符号出力部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
スライス画像データにおける画素間隔に対する物理空間における間隔及びスライス画像データ間の間隔に対する物理空間における間隔に関する情報を取得する取得手段と、
前記スライス画像データセットにおける各スライス画像データを、動き補償符号化する符号化手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づき、前記符号化手段の動き補償符号化する際の動き探索範囲を決定する決定手段と
を有することを特徴とする画像符号化装置。 An image encoding device for encoding a slice image data set composed of a plurality of slice image data of a subject,
Acquisition means for acquiring information about an interval in physical space with respect to a pixel interval in slice image data and an interval in physical space with respect to an interval between slice image data;
Encoding means for performing motion compensation encoding on each slice image data in the slice image data set;
An image encoding apparatus comprising: a determination unit that determines a motion search range when performing motion compensation encoding of the encoding unit based on information acquired by the acquisition unit.
スライス画像データにおける画素間隔に対する物理空間における距離に反比例し、
前記体軸に沿ったスライス画像データ間の物理空間における距離に比例する値を前記探索範囲として決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 The determining means includes
Inversely proportional to the physical space distance to the pixel spacing in the slice image data,
A value proportional to a distance in physical space between slice image data along the body axis is determined as the search range;
The image coding apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の画像符号化装置。 The determination means further determines, as a search range, a value proportional to the tangent of the search angle θ in the set three-dimensional space.
The image coding apparatus according to claim 2, wherein:
探索範囲が予め設定された閾値以下であるか否かを判断する判断手段を更に含み、
該判断手段により、前記探索範囲が前記閾値以下であると判断された場合、動きベクトルの探索処理を省略して前記各スライス画像データの符号化を行う
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像符号化装置。 The encoding means includes
A judgment means for judging whether or not the search range is equal to or less than a preset threshold;
The slice image data is encoded by omitting a motion vector search process when the determination unit determines that the search range is equal to or less than the threshold value. The image encoding device according to any one of claims.
取得手段が、スライス画像データにおける画素間隔に対する物理空間における間隔及びスライス画像データ間の間隔に対する物理空間における間隔に関する情報を取得する取得工程と、
符号化手段が、前記スライス画像データセットにおける各スライス画像データを、動き補償符号化する符号化工程と、
決定手段が、前記取得工程で取得した情報に基づき、前記符号化工程の動き補償符号化する際の動き探索範囲を決定する決定工程と
を有することを特徴とする画像符号化装置の制御方法。 A control method of an image encoding device for encoding a slice image data set composed of a plurality of slice image data of a subject,
An obtaining step for obtaining information on an interval in the physical space with respect to a pixel interval in the slice image data and an interval in the physical space with respect to an interval between the slice image data;
An encoding step in which encoding means performs motion compensation encoding on each slice image data in the slice image data set; and
And a determination step of determining a motion search range when performing motion compensation encoding in the encoding step based on the information acquired in the acquisition step.
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