JP7059835B2 - 映像信号圧縮処理装置、映像信号伸張処理装置、映像信号伝送システム、映像信号圧縮処理方法、及び映像信号伸張処理方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1などの従来の技術は、医用画像を送受する際の当該医用画像のデータ量を低減するものであり、表示装置に入力する映像信号を通信ネットワークを介して送信する際の当該映像信号のデータ量を低減するものではない。このため、従来の技術では、医用画像を含む表示画面の映像信号を、通信ネットワークを介して適切に送信することは困難であった。
第2の発明によれば、第2領域を可逆圧縮形式よりも高い圧縮率の非可逆圧縮形式で圧縮するので、フレームを可逆圧縮方式だけで圧縮するよりも圧縮率が高められ、また、医用画像を表示する第1領域において圧縮による情報の欠損や視認性低下を生じさせることなくデータ量を低減できる。
第3の発明によれば、前記第1領域の各画素の前記バイナリデータを前記所定ビット長よりも少ないビット長のグレースケールに変換するので、フレームのデータ量をより削減できる。
第4の発明によれば、前記第1領域を前記グレースケールに変換した後に、当該第1領域を圧縮するので、フレームの中の第1領域を、グレースケールに変換された画素を抽出することで簡単に識別することができる。これにより、当該第1領域の範囲を規定した情報を別途に記録しておく必要がない。
第5の発明によれば、各フレームにおいて画素が示す色に基づいて、前記表示画面の前記第1領域が識別されるので、簡単ながらも確実に、グレースケールの医用画像の範囲を漏らすことなく識別できる。
第6の発明によれば、前記映像信号の送信先に前記音声信号を送信するので、医用画像を含む映像とともに音声も送信先に送信できる。
第7の発明によれば、前記通信ネットワークを介して受信された入力デバイス信号を前記映像信号の出力元に出力するので、この出力元に対して通信ネットワークを介してユーザ等が入力デバイスを用いて指示や情報を与えることができる。
第8の発明によれば、圧縮された前記映像信号が伸張され、伸張された前記映像信号が表示装置に出力される。これにより、医用画像を表示する第1領域に情報の欠損や視認性の低下を生じさせることなく、映像信号に基づく表示画面を表示装置に表示させることができる。
第9の発明は、第1の発明、及び第8の発明のそれぞれと同様な効果を奏する。
第10の発明は、第1の発明と同様な効果を奏する。
第11の発明は、第8の発明と同様な効果を奏する。
図1は、本実施形態に係る映像信号伝送システム1の構成を示す図である。
映像信号伝送システム1は、X線透視撮影装置2、及び検像装置3が設置された医療施設に設けられ、検像装置3が出力する映像信号A1、A2を、LAN等の通信ネットワークNを介して伝送するシステムである。
ストレージ装置には、検像用のアプリケーションプログラムが格納されており、このアプリケーションプログラムをプロセッサが実行することで、検像のための各種の機能が実現される。またアプリケーションプログラムの実行時には、アプリケーションプログラムによって提供される表示画面(GUI画面)が画像処理プロセッサによって生成される。
記憶部18は、医用画像13を記憶するものであり、検像前の医用画像13である検像前医用画像13Aと、検像後の医用画像13である検像後医用画像13Bと、を記憶する。なお、記憶部18には、マルチフレーム形式で医用画像13を格納することで医用画像13の動画像を格納してもよい。
かかる映像信号伝送システム1は、延長送信装置40と、複数の延長受信装置42と、スイッチングハブ44と、を備える。
一方、延長受信装置42は、延長送信装置40から送信された映像信号A1、A2、及び音声信号A3を受信し、検像用モニタ32、参照情報用モニタ34、及びスピーカ36に出力する受信装置であり、操作室R3及び読影室R4のそれぞれに設置されている。
これにより、操作室R3や読影室R4のそれぞれで、同一の検像画面50、及び参照情報用画面を目視し、かつ、検像装置3やX線透視撮影装置2が出力する同一の音声を聞きながら、複数のユーザが検像前医用画像13Aに対して検像を行うことができる。
検像画面50は、検像装置3において検像用のアプリケーションプログラムの実行によって生成される表示画面である。本実施形態の検像画面50には、医用画像表示領域51と、情報表示領域52と、操作パネル表示領域53と、を含んでいる。
医用画像表示領域51は、検像前医用画像13Aを表示する領域である。本実施形態では、検像前医用画像13Aの動画像が医用画像表示領域51に表示される。
情報表示領域52、及び操作パネル表示領域53は、医用画像表示領域51とは異なり、検像前医用画像13A等の医用画像13以外を表示する領域である。
具体的には、情報表示領域52は、医用画像13に付随する各種情報を表示する領域である。この情報としては、被検体Mの属性情報や、X線透視撮影情報などが挙げられる。被検体Mの属性情報は、例えば性別や、年齢、身長、体重、病歴などを含む情報であり、X線透視撮影情報は、撮影日や、使用された医用撮影装置名、X線透視撮影時の撮影条件、X線量(放射線量)などを含む情報である。
また操作パネル表示領域53は、検像画面50を操作するための各種のボタンや入力欄を表示する領域である。この操作パネル表示領域53には、例えば検像前医用画像13Aに対する各種の画像処理を指示するための複数の操作アイコンが表示される。
本実施形態では、この映像伝送規格を用いるために、通信ネットワークNにはイーサネットにしたがったネットワークが用いられ、また通信ネットワークNの通信ケーブルには、少なくとも映像伝送規格の伝送速度(本実施形態では1Gbps)以上で信号を伝送可能なケーブルが用いられている。
そこで、映像信号伝送システム1では、送信側である延長送信装置40が映像信号A1、A2を圧縮して伝送時のデータ量を削減する映像信号圧縮処理装置として機能し、映像伝送規格に収まる伝送速度で映像信号A1、A2を通信ネットワークNを介して伝送可能にしている。
また受信側である延長受信装置42は、映像信号A1、A2の圧縮を伸張することでDVI形式の映像信号A1、A2を復元する映像信号伸張処理装置として機能し、検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34に検像画面50、及び参照情報用画面が表示されるようにしている。
延長送信装置40は、信号取得部61と、映像信号圧縮部62と、通信部63と、信号出力部64と、を備える。
延長送信装置40は、各種の信号の入出力を行うインターフェース回路と、CPUやMPU等のプロセッサ回路と、上記通信規格にしたがって信号を送受するレシーバ、及びトランスミッタを含む通信回路と、が実装された基板を備え、この基板の各回路によって図3の各機能部が実現されている。
通信部63は、上記所定の通信規格にしたがって通信ネットワークNを介して信号を送受するものであり、送信部63Tと、受信部63Rと、を備える。
送信部63Tは、圧縮後の映像信号A1、A2と、音声信号A3とを、上記所定の通信規格で規定されたフォーマットの送信信号に変換し、当該送信信号を通信ネットワークNに出力する。
受信部63Rは、上記所定の通信規格で規定されたフォーマットの受信信号を通信ネットワークNから受信し、当該受信信号を復号する。受信される信号としては、入力デバイス信号A4が挙げられる。
信号出力部64は、入力デバイスI/F部64Aを備え、入力デバイスI/F部64Aが受信部63Rで受信された入力デバイス信号A4を検像装置3に出力する。
可逆圧縮方式は、圧縮後のフレームDaを圧縮前の状態に復元できる圧縮方式であり、この可逆圧縮方式には、例えばJPEG-LSが用いられる。
非可逆圧縮方式は、圧縮後のフレームDaを復元しても圧縮前の状態には戻らず画質の劣化が生じる圧縮方式であり、この非可逆圧縮方式には、JPEG、JPEG2000、Wavelet圧縮処理などが用いられる。本実施形態では、非可逆圧縮方式による圧縮は、圧縮率が少なくとも可逆圧縮方式よりも高くなるように設定されている。
領域識別部68Aは、フレームDaにおいて、第1領域Xaと、第2領域Xbとを識別する。
圧縮部68Bは、フレームDaにおいて、第1領域Xaとして識別された領域を可逆圧縮方式で圧縮し、第2領域Xbとして識別された領域を非可逆圧縮方式で圧縮する。
このように、医用画像13を表示する第1領域Xaが可逆圧縮方式で圧縮されることで、圧縮による情報の欠損や視認性低下を生じさせることがない。またフレームDaが可逆圧縮方式、及び非可逆圧縮方式の両方を使って圧縮されるので、可逆圧縮方式だけで圧縮するよりも、フレームDaの圧縮率が高められる。
延長受信装置42は、通信部71と、映像・音声分離部72と、映像信号伸張部73と、信号出力部74と、信号取得部75と、を備える。
延長受信装置42は、延長送信装置40と同じ通信規格にしたがって信号を送受するレシーバ、及びトランスミッタを含む通信回路と、信号セレクタ回路と、CPUやMPU等のプロセッサ回路と、各種の信号の入出力を担うインターフェース回路と、が実装された基板を備え、この基板の各回路によって図5の各機能部が実現されている。
受信部71Rは、上記所定の通信規格で規定されたフォーマットの受信信号を通信ネットワークNから受信し、当該受信信号を復号し、映像・音声分離部72に出力する。本実施形態において受信信号は、圧縮されている映像信号A1、A2と、音声信号A3とである。
送信部71Tは、入力デバイス30の入力デバイス信号A4を、上記所定の通信規格で規定されたフォーマットの送信信号に変換し、当該送信信号を通信ネットワークNに出力する。
映像・音声分離部72は、受信部71Rから入力されている信号のうち、圧縮されている映像信号A1、A2を映像信号伸張部73に出力し、音声信号A3を信号出力部74に出力する。
信号出力部74は、復元された映像信号A1、A2と、音声信号A3とのそれぞれを検像用モニタ32と、参照情報用モニタ34と、スピーカ36とに出力するものである。すなわち、信号出力部74は、映像信号A1を検像用モニタ32に出力する第1映像信号I/F部74Aと、映像信号A2を参照情報用モニタ34に出力する第2映像信号I/F部74Bと、音声信号A3をスピーカ36に出力する音声信号I/F部74Cと、を備える。
信号取得部75は、入力デバイスI/F部75Aを備え、入力デバイスI/F部75Aは、入力デバイス30から出力される入力デバイス信号A4を受け取り、通信部71の送信部71Tに出力する。
領域識別部76Aは、フレームDaにおいて、可逆圧縮方式が適用されている第1領域Xaと、非可逆圧縮方式が適用されている第2領域Xbとを識別する。
伸張部76Bは、フレームDaにおいて、可逆圧縮方式が適用されている第1領域Xaを当該可逆圧縮に用いられたアルゴリズムで伸張して圧縮前の状態に欠損なく復元する。また伸張部76Bは、非可逆圧縮方式が適用されている第2領域Xbを当該非可逆圧縮方式に用いられたアルゴリズムで伸張する。
X線透視撮影装置2でのX線透視撮影の際には、放射線技師が操作室R3の操作卓12を操作して検査室R1のX線透視撮影装置2を動かし、被検体MのX線透視撮影を行う。これにより、画像処理部11から医用画像13の動画像が順次に検像装置3に入力される。
検像装置3では、検像用のアプケーションプログラムを実行されることで、検像画面50、及び参照情報用画面の各々の映像信号A1、A2が生成される。そして、これらの映像信号A1、A2が出力I/F部20から出力され、また音声信号A3も適宜に出力I/F部20から出力され、映像信号伝送システム1の延長送信装置40に入力される。
延長受信装置42は、圧縮した映像信号A1、A2と、音声信号A3とを通信ネットワークNを介して受信すると、音声信号A3をスピーカ36に出力し、映像信号A1、A2については後述する映像信号伸張処理を施して復元し、復元後の映像信号A1、A2を検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34に出力する。
また、延長受信装置42は、入力デバイス30の入力デバイス信号A4が入力されると、通信ネットワークNを介して延長送信装置40に伝送し、延長送信装置40が当該入力デバイス信号A4を検像装置3に入力する。
延長送信装置40は、信号取得部61への映像信号A1、A2の入力により、これらの映像信号A1、A2を取得すると(ステップSa1)、映像信号A1、A2からフレームDaを抽出し(ステップSa2)、それぞれのフレームDaに対して映像信号圧縮部62が次々に圧縮を施す。
換言すれば、フレームDaにおいて、第1領域Xaは、元々がグレースケール形式の医用画像13がDVI形式により24ビットフルカラー形式で表示されている領域であるため、この第1領域Xaをグレースケール化してもフレームDa(すなわち、検像画面50、及び参照情報用画面)の画質には実質的な影響を生じさせることがない。これに加え、このグレースケール化により、第1領域Xaについては、各画素のバイナリデータのビット長が24ビットから8ビットに減るので、第1領域Xaのデータ量が3分の1まで削減される。特に、検像画面50にあっては、第1領域Xaに相当する医用画像表示領域51(図2)が比較的大きな面積を占めているので、このグレースケール化によりデータ量が効果的に削減される。
これにより、医用画像13を表示している第1領域Xaについては、圧縮による情報の欠損、及び、視認性の低下を生じさせることがない。さらに、第2領域Xbについては、可逆圧縮方式よりも高い圧縮率に設定された非可逆圧縮方式で圧縮するので、フレームDaの全体の圧縮率が高められる。これに加え、上述の通り、第1領域Xaについては、グレースケール化によってデータ量が既に3分の1まで削減されているので、圧縮率が比較的低い可逆圧縮方式を用いても、フレームDaの最終的なデータ量を十分に小さくできる。
延長受信装置42は、送信側の延長送信装置40で圧縮された映像信号A1、A2を通信部71の受信によって取得すると(ステップSb1)、映像信号A1、A2からフレームDaを抽出し(ステップSb2)、それぞれのフレームDaに対して次々に伸張を施す。
次いで伸張処理部76の伸張部76Bが、フレームDaのうち、グレースケール化領域(すなわち第1領域Xa)を可逆圧縮方式で使用されたアルゴリズムにしたがって伸張し、グレースケール化領域以外の領域(すなわち第2領域Xb)を非可逆圧縮方式で使用されたアルゴリズムにしたがって伸張する(ステップSb4)。
これにより、フレームDaの全体が24ビットフルカラー形式の画像に復元され、この結果、受信時に圧縮されていた映像信号A1、A2がDVI形式の映像信号A1、A2として復元される。
延長受信装置42は、ステップSb1~Sb5の処理を、映像信号A1、A2が受信されている限り繰り返し、復元された映像信号A1、A2を検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34に順次に出力する。そして、復元された映像信号A1、A2が検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34に出力されることで、検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34のそれぞれに検像画面50、及び参照情報用画面が表示される。
この結果、医用画像13を表示する第1領域Xaでの圧縮による情報の欠損や視認性低下を抑えつつ映像信号A1、A2の各フレームDaの圧縮率が高められ、映像信号A1、A2のデータ量が低減される。これにより、通信負荷を抑えて適切に映像信号A1、A2を通信ネットワークNを介して送信できる。
これにより、可逆圧縮方式だけで圧縮するよりもフレームDaの圧縮率が高められ、なおかつ、第1領域Xaにおいて圧縮による情報の欠損や視認性低下を生じさせることがない。
第1領域Xaは、元々がグレースケール形式の医用画像13が表示されている領域であるため、この第1領域Xaをグレースケール化してもフレームDaにおいて、画質に実質的な影響を生じさせることがない。これに加え、第1領域Xaの各画素のバイナリデータのビット長が24ビットから8ビットに減るので、第1領域Xaのデータ量が3分の1まで削減され、フレームDaのデータ量を、さらに削減することができる。
これにより、映像信号圧縮部62は、フレームDaの中で可逆圧縮形式で圧縮する領域(すなわち第1領域Xa)を、グレースケールに変換された画素を抽出することで識別することができ、当該第1領域Xaの範囲を規定する情報を別途に記録しておくなどの必要がない。
これにより、元々がグレースケール形式の医用画像13が表示されている第1領域Xaが、簡単ながらも確実に、医用画像13の範囲を漏らすことなく識別される。
これにより、映像信号A1、A2の送信先である延長受信装置42に、検像装置3が出力する音声信号A3も伝送できる。
これにより、ユーザは、操作室R3や読影室R4などから通信ネットワークNを介して検像装置3に対して入力デバイス30を用いて指示や情報を与えることができる。
これにより、延長送信装置40から送信された圧縮状態の映像信号A1、A2を、受信側で復元し、検像画面50、及び参照情報画面を、医用画像13が表示されている領域に情報の欠損や視認性の低下を生じさせることなく、検像用モニタ32、及び参照情報用モニタ34に表示させることができる。
これにより、操作室R3や読影室R4などの異なる部屋にユーザ同士で、互いに音声を交わすことができる。
なお、延長受信装置42が送信したマイクの音声信号を、延長送信装置40が受信し、入力デバイス信号A4と同様に検像装置3に出力してもよい。
例えば、映像信号伝送システム1は、医用画像システム25(図1)において、医用画像13を表示する各種の表示画面の映像信号の伝送にも用いることができる。
2 X線透視撮影装置(医用撮影装置)
13 医用画像
13A 検像前医用画像
13B 検像後医用画像
25 医用画像システム
30 入力デバイス
32 検像用モニタ(表示装置)
34 参照情報用モニタ(表示装置)
36 スピーカ
40 延長送信装置(映像信号圧縮処理装置)
42 延長受信装置(映像信号伸張処理装置)
50 検像画面(表示画面)
61、75 信号取得部
61A、74A 第1映像信号I/F部
61B、74B 第2映像信号I/F部
61C、74C 音声信号I/F部
62 映像信号圧縮部
63R、71R 受信部
63T、71T 送信部
64、74 信号出力部
64A、75A 入力デバイスI/F部
67 グレースケール処理部
68 圧縮処理部
68A、76A 領域識別部
68B 圧縮部
73 映像信号伸張部
76 伸張処理部
76B 伸張部
77 フルカラー処理部
A1、A2 映像信号
A3 音声信号
A4 入力デバイス信号
Da フレーム
N 通信ネットワーク
Xa 第1領域
Xb 第2領域
Claims (11)
- 医用撮影装置によって撮影された医用画像を表示する第1領域と、前記医用画像以外の情報を表示する第2領域と、を含む表示画面を表示装置に表示する映像信号を圧縮する映像信号圧縮部と、
圧縮された前記映像信号を、通信ネットワークを介して送信する送信部と、を備え、
前記第2領域は、医用画像を含まず、
前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第2領域を、前記第1領域に対して行う圧縮の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮する、
ことを特徴とする映像信号圧縮処理装置。 - 前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第1領域を可逆圧縮形式で圧縮し、前記第2領域を前記可逆圧縮形式よりも高い圧縮率の非可逆圧縮形式で圧縮する、
ことを特徴とする請求項1に記載の映像信号圧縮処理装置。 - 前記映像信号の各フレームは、各画素が複数色を表示する所定ビット長のバイナリデータを有した信号であり、
前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第1領域の各画素の前記バイナリデータを前記所定ビット長よりも少ないビット長のグレースケールに変換する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の映像信号圧縮処理装置。 - 前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第1領域を前記グレースケールに変換した後に、当該第1領域を圧縮する
ことを特徴とする請求項3に記載の映像信号圧縮処理装置。 - 前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて画素が示す色に基づいて、前記表示画面の前記第1領域を識別する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の映像信号圧縮処理装置。 - 前記映像信号の出力元が出力する音声信号を取得する信号取得部を備え、
前記送信部は、
圧縮された前記映像信号の送信先に前記音声信号を送信する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の映像信号圧縮処理装置。 - 入力デバイスが出力する入力デバイス信号を、前記通信ネットワークを介して受信する受信部と、
受信された前記入力デバイス信号を前記映像信号の出力元に出力する信号出力部と、
を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の映像信号圧縮処理装置。 - 請求項1から7のいずれかに記載の映像信号圧縮処理装置が送信した前記映像信号を伸張する映像信号伸張部と、
伸張された前記映像信号を表示装置に出力する映像信号出力部と、
を備えることを特徴とする映像信号伸張処理装置。 - 医用撮影装置によって撮影された医用画像を表示する第1領域と、前記医用画像以外の情報を表示する第2領域と、を含む表示画面を表示装置に表示する映像信号を圧縮する映像信号圧縮部、及び、圧縮された前記映像信号を、通信ネットワークを介して送信する送信部を備えた映像信号圧縮処理装置と、
前記映像信号圧縮処理装置が送信した前記映像信号を伸張する映像信号伸張部、及び伸張された前記映像信号を表示装置に出力する映像信号出力部を備えた映像信号伸張処理装置と、を有し、
前記第2領域は、医用画像を含まず、
前記映像信号圧縮処理装置の前記映像信号圧縮部は、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第2領域を、前記第1領域に対して行う圧縮の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮する、
ことを特徴とする映像信号伝送システム。 - 医用撮影装置によって撮影された医用画像を表示する第1領域と、前記医用画像以外の情報を表示する第2領域と、を含む表示画面を表示装置に表示する映像信号を圧縮する第1ステップと、
圧縮された前記映像信号を出力する第2ステップと、を備え、
前記第2領域は、医用画像を含まず、
前記第1ステップでは、
前記映像信号の各フレームにおいて前記表示画面の前記第2領域を、前記第1領域に対して行う圧縮の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮する、
ことを特徴とする映像信号圧縮処理方法。 - 請求項10に記載の映像信号圧縮処理方法によって圧縮された映像信号を伸張するステップと、
伸張された前記映像信号を表示装置に出力するステップと、
を備えることを特徴とする映像信号伸張処理方法。
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