JPH04369191A - 画像圧縮復元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＸ線ＣＴ装置、
ＭＲＩ装置等により得られる医用画像データを圧縮・復
元する画像圧縮復元装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等に
より得られる撮像画像データのデータ量は非常に多いの
で、これらの画像データを格納、保存するメモリ量の増
大を防ぐために、画像データを圧縮して全体のデータ量
を減少させてからメモリ内に保存することが行われてい
る。この場合に画像を再生する際には、圧縮された画像
データを復元した後に、この復元画像を再生画像として
表示する。このような画像データの圧縮、復元を行う画
像圧縮・復元装置として、例えば図９に示すような構成
のものがある。この装置では、画像データの圧縮方法と
して、ブロック・アダプティブＤＣＴ圧縮方式と呼ばれ
る方法等を採用している。

【０００３】図９において、Ｘ線ＣＴ装置等の医用診断
装置（図示せず）により撮影された被検体の診断部位（
図示せず）の原画像データが、原画像入力部１０１に入
力され、ブロック化処理部１０２に供給される。ブロッ
ク化処理部１０２はこの原画像全体を所定の画素毎に分
割して、ブロックを形成するものである。以下に示す後
段の処理は、各ブロック毎に同時並行的に行われる。

【０００４】直交変換部１０３は、ブロック化された画
像データにコサイン変換（ＤＣＴ変換）等の直交変換を
施し、実空間上の画像データを周波数空間上のデータに
変換する。その結果、各ブロック毎に、周波数ξ、ηに
対する周波数振幅Ｆが得られる。このパワースペクトル
は図１０に示すようになり、周波数振幅Ｆ（ξ、η）の
データは周波数空間上の原点周辺、すなわち低周波数域
に集中している。従って、周波数高域のデータを除去す
ることにより、冗長度を低減するようなデータ圧縮が可
能となる。

【０００５】しきい値処理部１０４は、図１０に示すよ
うに、周波数振幅Ｆ（ξ、η）に対して所定のしきい値
Ｔを設定し、このしきい値以下のデータを除去する。そ
れにより全データ量が低減された周波数振幅ＦＴ　（ξ
、η）が得られる。

【０００６】再量子化部１０５は、このようにして得ら
れる周波数空間上の濃度階調に対して、所定の量子化幅
で量子化を行う。このとき、周波数空間上のデータに割
り当てられるビット数の総計が原画像の総ビット数より
も小さくなるように、図１０に示すように、量子化幅Ｄ
で周波数空間上のデータを量子化する。それによって、
量子化された周波数振幅ＦＴＱ（ξ、η）が得られる。

【０００７】符号化部１０６は、上記したように圧縮さ
れたデータに対して、そのエントロピーを損なわないよ
うな符号化（通常可変長符号化）を行って、圧縮画像を
作成する。圧縮画像出力部１０７は、この圧縮画像を不
図示の画像メモリ等に出力する。なお、上述した各処理
はデータフロー制御部１０８の制御下で行われるもので
ある。画像を復元する際には、図９に矢印で示すように
、圧縮画像データに対して、上記圧縮処理の場合とは逆
の処理を逆の順番で行い、復元画像を得る。ただし、上
記データ圧縮は非可逆圧縮なので、復元画像は元の原画
像と全く同質とはならない。

【０００８】また、例えば上記ブロック・アダプティブ
ＤＣＴ圧縮方式においては、上記しきい値Ｔや量子化幅
Ｄの大きさを各ブロックのデータ量に応じて適宜変える
ことにより、単位時間当りに生じるデータ量を一定に保
つようにする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来技術の場合には、しきい値Ｔや量子化幅Ｄの
大きさが、画像の内容に関わらず圧縮率や各ブロック毎
の周波数データ量等に応じて決定されるため、診断上重
要な画像成分や関心領域の画像の画質を著しく低下させ
ることがあるという問題があった。例えば上記方式では
、診断上重要な領域でも周波数データ量が多い場合には
、しきい値Ｔや量子化幅Ｄが大きくなるため、画質の劣
化度が非常に大きくなる。また、しきい値Ｔや量子化幅
Ｄの大きさがブロック毎に制御されるため、これらのし
きい値Ｔや量子化幅Ｄの大きさのブロック間でのばらつ
きにより、アーチファクトが生じることが多いという欠
点もあった。

【００１０】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、診
断上重要な画像部分の画質を高画質に保持したまま画像
を圧縮・復元し、またアーチファクトの発生を低減する
ことができる画像圧縮復元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、本発明にあっては、被検体の診断部位の原画像デー
タに対して所定の変換処理を施す変換処理部と、該変換
処理部により得られる変換データを量子化して該変換デ
ータ量を圧縮する再量子化部とを備える画像圧縮復元装
置において、前記原画像に対して画質の保持が所望され
る領域を抽出する領域抽出部と、該領域抽出部により抽
出された抽出領域の画像がこれ以外の非抽出領域の画像
よりも高画質となるように、前記抽出領域と非抽出領域
に対して異なる量子化パラメータを設定する量子化パラ
メータ設定部とが設けられ、前記再量子化部が該量子化
パラメータに従って量子化処理を行うようにされたこと
を特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成を有する本発明の画像圧縮復元装置に
おいては、上記領域抽出部が原画像から例えば診断上重
要な領域等高画質が望まれる領域を抽出する。上記量子
化パラメータ設定部は、この抽出領域の画像が非抽出領
域の画像よりも高画質となるように、各領域に対して異
なる量子化パラメータを設定する。従って、この量子化
パラメータに従って、上記再量子化部により上記変換デ
ータを量子化すれば、診断上重要な領域等所望の領域を
高画質に保持したまま、画像全体のデータ量を減らし、
画像データを圧縮することが可能となる。また、上記量
子化パラメータ設定部が、隣接する領域間の量子化パラ
メータの差異が小さくなるように各量子化パラメータを
設定することにより、量子化パラメータのばらつきによ
るアーチファクトの発生を低減することができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図を用いて
説明する。図１は本発明の一実施例の画像圧縮復元装置
の構成を概略的に示すブロック図である。

【００１４】図１において、画像圧縮復元装置１は、概
略Ｘ線ＣＴ装置等の医用診断装置（図示せず）により得
られる被検体の診断部位（図示せず）の原画像データを
格納する原画像メモリ２と、原画像データ等のデータに
圧縮等の処理を行う情報処理部３と、原画像データが圧
縮されて得られる圧縮画像データが格納される圧縮画像
メモリ４とから成る。

【００１５】情報処理部３は、上記原画像データに圧縮
処理、あるいは上記圧縮画像データに復元処理を行う圧
縮・復元部５と、上記原画像データから診断上重要な領
域を抽出する領域抽出部６と、抽出された抽出領域とこ
れ以外の非抽出領域に対して異なる量子化パラメータを
設定する量子化パラメータ設定部７とを備えている。ま
た、情報処理部３内には、情報処理部３内の各部の動作
を制御する不図示の制御部が設けられている。

【００１６】圧縮・復元部５は、原画像データをブロッ
ク化するブロック化処理部８、ブロック化された原画像
データに対してコサイン変換等の直交変換を行う変換処
理部としての直交変換部９、直交変換部９により得られ
る変換データに前述したようなしきい値処理を施すしき
い値処理部１０、しきい値処理されたデータを量子化す
る再量子化部１１及び量子化されたデータを符号化する
符号化部１２とを備えている。

【００１７】原画像データに圧縮処理を行うとき、ある
いは圧縮画像データに復元処理を行うときのデータの流
れは、図１に矢印で示すようになる。また、圧縮画像を
再生する際に復元画像を表示するＣＲＴディスプレイ等
の表示部２０が、情報処理部３に接続されている。

【００１８】この装置１において原画像データを圧縮す
るときの動作について図２のフローチャートを用いて詳
しく説明する。

【００１９】まず、原画像メモリ２内の原画像データが
、ブロック化処理部８及び領域抽出部６に送られる。 ブロック化処理部８は、この原画像を所定の画素毎に分
割して、原画像データをブロック化する（ｓｔｅｐ１）
。直交変換部９は、これらの原画像データに対してブロ
ック毎にコサイン変換等の直交変換を行い、実空間上の
原画像データを周波数空間上のデータに変換する（ｓｔ
ｅｐ２）。この結果、各ブロック毎に周波数ξ、ηに対
する周波数振幅Ｆ（ξ、η）が得られる。

【００２０】一方、領域抽出部６は、原画像データに後
述する領域抽出処理を行い、診断上重要な領域を抽出す
る（ｓｔｅｐ３）。量子化パラメータ設定部７は、後述
する演算方法により、抽出領域及び非抽出領域に対して
量子化パラメータを設定する（ｓｔｅｐ４）。この場合
の量子化パラメータはしきい値と量子化幅とを示してお
り、抽出領域と非抽出領域とでは、しきい値の大きさ、
量子化幅の大きさのうちのいずれか一方あるいはその両
方が異なるように設定される。

【００２１】しきい値処理部１０は、上記量子化パラメ
ータ設定部７で設定されたしきい値に従って、上記周波
数空間上の変換データに対して、各ブロック毎にこの設
定しきい値以下のデータを除去する（ｓｔｅｐ５）。こ
のしきい値処理により、高周波数域のデータが除去され
て、データの冗長度及びデータ量が低減される。再量子
化部１１は、しきい値処理された変換データに対して、
上記量子化パラメータ設定部７で設定された量子化幅に
従って、ブロック毎にデータの量子化を行う（ｓｔｅｐ
６）。このとき、変換データに割り当てられる総ビット
数が原画像の総ビット数よりも小さくなるように、量子
化処理が行われる。

【００２２】符号化部１２は、上記量子化された変換デ
ータに対して、そのエントロピーを損わないような符号
化を行う（ｓｔｅｐ７）。それによって、原画像データ
よりも全体のデータ量が低減された圧縮画像データが得
られ、この圧縮画像データが圧縮画像メモリ４に格納、
保存される。このような画像データの圧縮を行うことに
より、画像メモリ（圧縮画像メモリ４）の容積、量の増
大化を防ぎ、効率良く医用画像を保存することができる
。

【００２３】画像を復元する際には、圧縮画像メモリ４
内の圧縮画像データが、図１に示す矢印方向に、すなわ
ち上記圧縮処理の場合とは逆方向に、順次符号化部１２
、再量子化部１１、しきい値処理部１０、直交変換部９
及びブロック化処理部８に送られる。そして、各部で上
記圧縮処理の場合とは逆の処理、すなわち復元処理を行
い、この圧縮画像に対する復元画像を得る。この復元画
像の映像信号が表示部２０に送られ、再生画像としての
復元画像が表示部２０上に表示される。

【００２４】次に、上述した領域抽出及び量子化パラメ
ータ設定の方法について詳しく説明する。

【００２５】＜領域抽出＞まず、領域抽出部６が、原画
像データから診断上重要な領域を抽出するが、この領域
抽出方法としては、例えば次に挙げるような方法がある
。

【００２６】例１ Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＤＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｆ
ｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｙ）システム等で得られる診断部
位の撮影画像データは、図３に示すような矩形領域３０
における円形領域３１内にのみ存在する。従って、予め
この円形領域３１を抽出領域としてプリセットしておく
。

【００２７】例２ Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＤＦシステム、ＣＲ（Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｄ　Ｒｏｄｉｏｇｒａｐｈｙ）システム等に
より得られる血管強調画像の場合には、まず、図４に示
すように、原画像３２に対して、血管造影剤注入後の画
像から血管造影剤注入前の画像を差し引いたサブトラク
ション画像を求め、このサブトラクション画像を２値化
処理して２値画像３３を得る。あるいは、原画像３２に
対して、ハイパスフィルタ等を用いて血管部分の輪郭強
調を行い、これをウィンドウ処理した画像を２値化する
ことにより、２値画像３３を求めてもよい。この２値画
像３３から、画素値が１である部分を血管部分の領域と
して抽出することができる。

【００２８】例３ 図５に示すような、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置により得
られる原画像３４に対しては、原画像の画素値に対する
公知のＸ線ＣＴ用、ＭＲＩ用ウィンドウ処理を行い、こ
の画像を２値化して２値化像３５を得ることにより、所
望の領域を抽出することができる。

【００２９】例４ 図６に示すような、Ｘ線ＣＴ装置やＸ線診断装置等によ
り得られるＸ線撮影画像３６においては、骨は他の部分
に比べて非常にＸ線吸収率が大きいため、骨部分３７は
他の部分に比べて色、濃度等の差異が著しい白色部分と
なる。従って、ウィンドウ処理及び２値化処理により、
容易にこの骨部分の画像（２値化像）３８を得ることが
できる。この２値化像３８から骨部分３７の領域を抽出
することができる。あるいは、このようなＸ線撮影画像
から骨部分の領域を抽出する場合には、被検体（人体）
の骨格情報を予め記憶しておき、この情報に従って骨部
分の領域を抽出領域として設定してもよい。

【００３０】＜量子化パラメータ設定＞次に、量子化パ
ラメータ設定部７が、上記抽出領域と非抽出領域に対し
て、抽出領域の画像が非抽出領域の画像よりも高画質と
なるように、それぞれに対して異なる量子化パラメータ
を設定する。抽出領域、非抽出領域に対して異なる量子
化パラメータを設定する方法としては、次に挙げる３通
りの方法がある。

【００３１】■　　各領域に対して、異なる量子化幅Ｄ
１　，Ｄ２　及び一定のしきい値Ｔを設定する。

【００３２】■　　各領域に対して、異なる量子化幅Ｄ
１　，Ｄ２　及び異なるしきい値Ｔ１　，Ｔ２　を設定
する。

【００３３】■　　各領域に対して、一定の量子化幅Ｄ
及び異なるしきい値Ｔ１　，Ｔ２　を設定する。

【００３４】異なる量子化幅Ｄ１　，Ｄ２　を設定する
際には、例えば、図７に示すように、血管部分の２値画
像４０から抽出領域４１及び非抽出領域４２を設定した
場合には、抽出領域４１の各ブロック４１ａのデータに
対しては、量子後のデータと元のデータとの差異が小さ
くなるような細かい量子化幅Ｄ１　を設定する。非抽出
領域４２の各ブロック４２ａのデータに対しては、上記
量子化幅Ｄ１　よりも大きい量子化幅Ｄ２　を設定する
。

【００３５】上記量子化幅Ｄ１　，Ｄ２　により各ブロ
ック４１ａ，４２ａのデータを量子化すれば、ブロック
４１ａのデータはブロック４２ａのデータよりも細かく
量子化され、抽出領域の各ブロック４１ａの量子化後の
データの内容は、非抽出領域の各ブロック４２ａの量子
化後のデータの内容よりも、元のデータの内容に近いも
のとなる。

【００３６】異なるしきい値Ｔ１　，Ｔ２　を設定する
際には、上記ブロック４１ａのデータに対しては、高周
波数域のデータを可能な限り削除しないような小さいし
きい値Ｔ１　を設定し、ブロック４２ａのデータに対し
ては、しきい値Ｔ１　よりも大きいしきい値Ｔ２　を設
定する。すなわち、上記しきい値Ｔ１　，Ｔ２　により
各ブロック４１ａ，４２ａのデータをしきい値処理すれ
ば、ブロック４１ａのしきい値処理後のデータの内容は
、非抽出領域の各ブロック４２ａのしきい値処理後のデ
ータの内容よりも、データの欠落が少なく、元のデータ
の内容に近いものとなる。

【００３７】そして、上記■，■，■のいずれの方法の
場合にも、量子化幅及びしきい値を設定する際には、し
きい値処理及び量子化処理された画像全体に割り当てら
れる総ビット数が元の原画像全体に割り当てられていた
総ビット数よりも小さくなるようにする。また、上記抽
出領域の各ブロック４１ａに対しては、上記非抽出領域
の各ブロック４２ａに比べて、データ量が同じならば多
くのビットが割り当てられるようにする。

【００３８】上述したように、抽出領域４１、非抽出領
域４２に対して、しきい値、量子化幅のうちのいずれか
一方あるいは両方を異ならせて設定することにより、し
きい値処理及び量子化処理された各ブロック４１ａのデ
ータはブロック４２ａのデータに比べて、元のデータに
近くなる。すなわち、これらのしきい値処理及び量子化
処理により得られる圧縮画像において、抽出領域４１の
圧縮画像は非抽出領域４２の圧縮画像に比べて、元の原
画像に近く、高画質となる。また、量子化パラメータ設
定部７で、設定したしきい値及び量子化幅を記憶してお
けば、画像復元の際に量子化パラメータを再び設定する
必要がない。

【００３９】ところで、領域毎に異なる量子化パラメー
タを設定する場合には、これらの量子化パラメータの差
異が大きいと、領域の境界部分で継ぎ目のようなアーチ
ファクトが発生する可能性がある。従って、上記診断上
重要な画像部材が各ブロック内で占める割合に応じて量
子化パラメータを変化させて、隣接するブロック間の量
子化パラメータの差異が小さくなるようにすれば、上記
アーチファクトの発生を抑制することができる。

【００４０】例えば図８に示すように、血管部分の２値
画像５０に対して、血管部分５１、すなわち画素値が１
である部分がブロック内で占める割合が多い順に、ブロ
ックを４種類のブロック５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２
ｄに分類する。そして、各ブロック５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５２ｄに対してそれぞれ異なる量子化幅Ｄ３　，
Ｄ４　，Ｄ５　，Ｄ６　を設定する。このときＤ３　＜
Ｄ４　＜Ｄ５　＜Ｄ６　となるようにする。

【００４１】あるいは、画像全体の総圧縮率をＳＣＲ、
２値画像５０における画素値１の部分（診断上重要な部
分）の割合をＲ１　、画素値０の部分の割合をＲ０　と
すると、画像全体に対する上記重要領域の割合や重要度
に応じて、次式が成立するように、ブロックに対する最
高圧縮率ＳＣＲｍａｘ　及び最低圧縮率ＳＣＲｍｉｎ　
を設定する。

【００４２】ＳＣＲ＝Ｒ１　×ＳＣＲｍｉｎ　＋Ｒ０　
×ＳＣＲｍａｘ　そして、例えばしきい値の大きさを０
に設定し、上記最高圧縮率ＳＣＲｍａｘ　のブロック、
最低圧縮率ＳＣＲｍｉｎのブロックに対して、それぞれ
最大値量子化幅ＳＤｍａｘ　、最小量子化幅ＳＤｍｉｎ
　を設定する。このときのブロックサイズをＮ×Ｎ（ピ
クセル）とすると、各ブロックに対して次式により量子
化幅ＳＤを設定する。

【００４３】ＳＤ＝ＳＤｍａｘ　 −（ＳＤｍａｘ　−ＳＤｍｉｎ　）×（ブロック内の画
素値１の画素数）／Ｎ×Ｎこのように領域に対して量子
化幅ＳＤを滑らかに変化させれば、上記したような領域
の境界部分でのアーチファクトの発生を防止することが
可能である。また、この場合には、ブロック毎に設定し
た量子化パラメータを記憶しておけば、画像復元時に、
再び量子化パラメータを設定することなく、速かに復元
処理を行うことができる。

【００４４】上述したように、本実施例の画像圧縮復元
装置１においては、診断上重要な画像部分を、高画質に
保持したまま高Ｓ／Ｎ比でデータ圧縮することができ、
また量子化パラメータのばらつきによるアーチファクト
の発生を低減することができるので、圧縮画像及び復元
画像は、診断上重要な画像部分が元の原画像部分に非常
に近く、高分解能、高画質となり、またアーチファクト
の低減により画像全体も高画質となる。従って、装置の
信頼性を向上させることができ、さらに、再生画像によ
る診断の効率を向上させることも可能となる。

【００４５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、種々変形実施
が可能である。例えば、上記実施例においては、画像メ
モリとして原画像メモリ２と圧縮画像メモリ４とを設け
たが、このような画像メモリとして、原画像及び圧縮画
像の両方を格納する１個の画像メモリのみを設けてもよ
い。また、上記実施例においては、直交変換を用いたデ
ータ圧縮方法を採用した装置を例にとったが、予測符号
法によるデータ圧縮方法やベクトル量子化圧縮方法、及
びハイブリッド圧縮方法等を採用した装置にも本発明は
適用可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明の画像圧縮復元装置は以上の構成
及び作用を有するもので、診断上重要な領域等の所望の
領域を高画質に保持したまま、画像データを圧縮・復元
し、また、量子化パラメータのばらつきによるアーチフ
ァクトの発生を低減することができるので、高画質の圧
縮・復元画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像圧縮復元装置の構成を
概略的に示すブロック図である。

【図２】同実施例におけるデータ圧縮処理を示すフロー
チャートである。

【図３】同実施例における領域抽出処理を説明するため
の説明図である。

【図４】同実施例における領域抽出処理を説明するため
の説明図である。

【図５】同実施例における領域抽出処理を説明するため
の説明図である。

【図６】同実施例における領域抽出処理を説明するため
の説明図である。

【図７】同実施例における量子化パラメータ設定方法を
説明するための説明図である。

【図８】同実施例における量子化パラメータ設定方法を
説明するための説明図である。

【図９】従来例の画像圧縮復元装置の構成を概略的に示
すブロック図である。

【図１０】同従来列におけるしきい値処理及び量子化処
理を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１　　画像圧縮復元装置 ２　　原画像メモリ ４　　圧縮画像メモリ ６　　領域抽出部 ７　　量子化パラメータ設定部 ９　　直交変換部（変換処理部） １１　　再量子化部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検体の診断部位の原画像データに対
   して所定の変換処理を施す変換処理部と、該変換処理部
   により得られる変換データを量子化して該変換データ量
   を圧縮する再量子化部とを備える画像圧縮復元装置にお
   いて、前記原画像に対して画質の保持が所望される領域
   を抽出する領域抽出部と、該領域抽出部により抽出され
   た抽出領域の画像がこれ以外の非抽出領域の画像よりも
   高画質となるように、前記抽出領域と非抽出領域に対し
   て異なる量子化パラメータを設定する量子化パラメータ
   設定部とが設けられ、前記再量子化部が該量子化パラメ
   ータに従って量子化処理を行うようにされたことを特徴
   とする画像圧縮復元装置。