JPS63109662A - 画像デ−タ圧縮方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射線画像データをブロック変換符号化して
圧縮する方法に関し、特に画像の特性を調べるために変
換係数集合の統計量を求める際、画像の中心付近の変換
係数を用いて統計量を計算する画像データ圧縮方法に関
する。

〔発明の背景〕

階調性のあるデジタル画像データのデータ圧縮技術とし
て、コサイン変換、アダマール変換等の直交変換を用い
た変換符号化が良く知られている。

この変換符号化は、画像をｍ　Ｘ　ｍ画素の小さなブロ
ックに分割し、ブロック毎に直交変換を施して変換係数
行列を求め、行列の各成分毎に量子化レベル数を決定す
る方法である。

この量子化レベル数の決定には、各成分毎の統計量、例
えば変換係・数データのばらつきを示す分散や標準偏差
値等が用いられる。従来方法では、すべての変換係数行
列が統計量計算の対象とされていた。

ところで、医用のＸ線フィルム画像においては、フィル
ムの周辺部分に非曝射部分（抜は部分）が存在すること
が多く、この部分の光学的濃度は曝射部分に比べて非常
に低い。

また、非曝射部分に隣接する曝射部分の光学的濃度は、
非常に大きい場合が多く、従ってフィルムの非曝射部分
と曝射部分の境界は、しばしば濃度差の大きい鋭いエツ
ジ（以後、このエツジを周辺エツジと呼ぶ。）を形成す
る。

よって、これら周辺エツジの存在するＸ線フィルム画像
を画像読取装置で読み取り、Ａ／Ｄ変換して得られるデ
ジタル画像においても、周辺エツジが含まれる確率は極
めて高い。

このような周辺エツジを含むデジタルＸ線画像をブロッ
ク化した後に直交変換して得られる変換係数行列におい
て、周辺エツジを含むブロックの変換係数行列は、その
他のブロックに比べて絶対値の大きな変換係数が出現す
る確率が極めて高い。

従って、このような画像データを変換符号化を用いたデ
ータ圧縮の対象とした場合には、周辺エツジによって生
じる絶対値の大きな変換係数は、前述の統計量計算に対
する影響力が非常に大きく、ある成分に必要以上の量子
化レベル数が割り当てられたり、圧縮率の低下を招いた
りする。

また、医用Ｘ線撮影時には、必要な画像情報（関心領域
の情報）がフィルムの中心付近にくるように撮影される
ため、フィルム周辺部の情報は不必要であることか多い
。つまり、フィルム周辺部には画像情報が存在しない場
合が多々ある。医用画像のデータ圧縮においては、圧縮
処理時に行なう統計量の計算は、画像情報部若しくは関
心領域の統計量を求めることが目的であるから、従来の
ように画像周辺部におけるブロックの変換係数行列につ
いても、統計量の計算を行なうことは好ましくない。

また、全ての変換係数行列に対して統計量の計算を行な
うと、計算時間が膨大となり、圧縮処理の高速化を妨げ
る原因となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、周辺エツジによる統計量への影響を無
くし、関心領域についてのより正確な統計量を求め、し
かも圧縮処理が高速化できるようにすることである。

〔発明の構成〕

このために本発明は、デジタル化された放射線画像デー
タをブロック分割し直交変換符号化する画像データ圧縮
方法において、 分割された全てのブロックを画像周辺部のブロックと画
像周辺部でないブロックとに区分し、かつ各ブロックに
対して直交変換を施して得られる変換係数行列の内の画
像周辺部でないブロックの変換係数行列の一部若しくは
全部を用いて各成分の統計量を求めるように構成した。

〔実施例〕

第１図において、Ａはデジタル画像データの画像マトリ
クスであり、そのマトリクスサイズは、ＭＸＮ画素であ
る。この画像マトリクスＡはマトリクスサイズがｍ　ｘ
　ｍ画素のブロックの集合体である。Ｂは画像周辺部の
ブロックを含まない画像マトリクスであり、そのマトリ
クスサイズはＭ′ＸＮ’画素である。ここで、ＭＳＮ、
Ｍ’、Ｎ’、ｍは、正の整数に、　、ｋ２、ｋ：ｌ、ｋ
４、ｋｓ　　（但し、ｋ２≧に４、ｋ、≧ｋｓ）に対し
て、ｌ ｍ＝２ Ｎ＝に、　　・ｍ Ｍ＝　ｋ、　　・ｍ Ｎ’＝に４　・ｍ Ｍ’＝ｋＳ　−ｍ を満足する。

本実施例では、直交変換を画像マトリクスＡ内の全ての
ブロックに対して行ない、かつ変換係数の統計量計算は
、画像マトリクスＢ内のブロックのみを対象すとる。

統計量計算は、画像マトリクスＢ内のすべてのブロック
について行なっても良いが、計算時間をより短縮するた
めに、対象とするブロック数を間引きによって減らすこ
とも可能である。

第２図及び第３図は、画像マトリクスＢ内のブロックの
間引きの様子を示している。第２図及び第３図における
格子は、ブロックの境界を示しており、斜線で表される
ブロックｂと黒塗りで表されるブロックＣは、画像マト
リクスＢ内のブロック、以上のどちらでもないブロック
ａは画像マトリクスＢ外のブロックである。

ここで、ブロックＣは、画像マトリクスＢ内において統
計量計算を行なうブロック、ブロックｂは画像マトリク
スＢ内において統計量計算を行なわないブロックである
。従って、第２図では１：４の間引き、第３図は１：２
の間引きを行なうことを示している。

本実施例では、画像マトリクスＡに対して画像マトリク
スＢを設定し、画像マトリクスＢ内の全てのブロック若
しくは間引きによって得られるブロックについて、統計
量を計算し、この結果を用いて画像マトリクスＡ内の全
てのブロックを圧縮の対象とする。

以下、第４図のフローに従って具体的に説明する。

！画像マトリクスのブロック化 ＭＸＮ画素の画像マトリクスＡを、ｍ　ｘ　ｍ画素のブ
ロックに分割する。

（２１，２ｉ　−直方・換処押 各ブロックに対して離散的２次元直交変換（アダマール
変換、スラント変換、コサイン変換等）を施して、各ブ
ロックの変換係数行列α（ｉ、ｊ）　　（ｉ、ｊ　＝０
．１，２，３．・・・、ｍ−１）を求める。ここで、α
（ｉ、ｊ）を次のように分類する。

α（ｉ、Ｄ　　＝αｍ　（ｉ、ｊ）　　：画像マトリク
スＢに属さないブロックの変換 係数行列。

＝αｂ　（ｉ、ｊ）　　：画像マトリクス已に属し且つ
統計量計算を行 わないブロックの変換 係数行列。

＝α（（ｘ＋ｊ）　　’画像マトリクスＢに属し且つ統
計量計算を行 なうブロックの変換係 数行列。

一皿一部肚ｉ■肚箕 変換係数行列αｃ　（ｉ、ｊ）についてのみ、各成分の
統計量を計算する。本例では、計算する統計量を、各成
分の変換係数の平均値をＯと仮定したときの標準偏差値
σｃ（ＩＩｊ）及び各成分の絶対値が最大となる変換係
数の絶対値Ｐ’Ｃ（ＩＩＪ）とし、それらσｃ　（１＋
Ｊ）　、Ｐ　ｃ　（１＋Ｊ）により次式によってＳｃ　
（ｉ、ｊ）を求める。

ＳＣ（１１ｊ）　＝　Ｐ　ｃ　（１＋ｊ）　／σｃ　（
ＩＩｊ）本実施例では、αｃ　（ＩＩＪ）に対して計算
された統計量σｃ　（１＋Ｊ）　、Ｐｃ　（１＋Ｊ）　
、Ｓｃ　（１＋Ｊ）を全てのα（ＩＩＪ）に対して適応
する。

Ｌｌｆｌ　　における量子化レベル　の２変換係数行列
σｃ　（ｉｎＤを用い、変換係数行列α（ｉ　、　ｊ　
）の各成分における集中領域の量子化レベル数Ｋ（ｉ、
Ｄ　、量子化ビット数β（ｉ、ｊ）を決定する。集中領
域とは、変換係数を連続変数Ｚと見做したときに量子化
レベル数Ｋ（ＬＤによって一意的に決まる正の定数Ｘ　
（Ｋ（ｉ、Ｄ　）に対して、（Ｘ　ｌ　−Ｘ　（Ｋ（ｉ
、ｊ）　）≦ＺＩＸ　（Ｋ（ｉ、ｊ）　）　）で表され
る領域である。ここで、Ｘ　（Ｋ（ｉ、Ｄ　）とは変換
係数行列α（ｉ、ｊ）の各成分の分布を標準正規分布と
見做し、Ｍａｘの量子化を適用したときの判定レベルを
（Ｚｋ　）　　（ｋ＝０．１．２．３．・・・、Ｋ（Ｉ
ＩＪ）　）　、出力レベルを（Ｑｋ）　　（ｋ＝０．１
．２．・・・Ｋ（ｉ、Ｄ−１）と表した際（但し、Ｚｖ
ｔ−＋　＜ｑ＋−＋＜７．ｋＳＺｏ−−ｏｏ、Ｚ　ｋ　
（ｉｎ　ｊ）　＝　”　”　）に、ある定数Ｔに対して
、 ２　Ｚｒ−＋　−Ｚｘ−ｚ≦Ｘ　（Ｋ（ｉ、Ｄ　）　≦
（γ＋１）Ｚｘ−＋ｒ　′Ｚｘ−ｚ を満たす定数である。この定数γは、１≦Ｔ≦３を満た
す実数値であることが好ましい。

次に、量子化レベル数Ｋ（ｉ、ｊ）　、！子化ビット数
β（ｉ、ｊ）を次の式より求める。

（ｉｆ（ｉ、ｊ）　　≠（０，０）　）＝Ｃ（ｉｆ（ｉ
、ｊ）　＝（０，０）　）ここで、ｄは量子化ビット数
β（ｉ、ｊ）の値を制御する変数であり、このｄを大き
くすると圧縮率が高まり、小さくすると再生画像の画質
が原画像により近づく性質がある。

関数１ｎｔ（Ｘ）は実数Ｘの小数点以下を切り捨て、か
つＸが負のときは１ｎｔ（ｘ）＝０とする関数である。

Ｃは直流成分の量子化ビット数を示す定数であり、原画
像がｎビット／画素で構成されている場合、通常Ｃ＞ｎ
となるように設定する。

ｅは０または−１のどちらかをとる定数であり、集中領
域における出力レベル数の偶数、奇数を決定する。

（５）１例外Ｓ、における　量化レベル　の′Ｓｃ　（
１，Ｊ）より変換係数行列α（ＩＴＪ）の各成分におけ
る例外領域の量子化レベル数Ｋ　’　（ｉ、ｊ）、量子
化ビット数β’　（ＩＩＪ）を決定する。例外領域とは
、前述のＸ　（Ｋ（ｉ、ｊ）　）によって定められる次
の、 （Ｚ　Ｉ　Ｚ＜−Ｘ　（Ｋ（ｉ、Ｄ　）　、　　Ｚ＞Ｘ
　（Ｋ（ｉ、Ｄ　）　）なる領域である。

本例では、例外領域における量子化方法として、−様量
子化を用いる場合を例にとって説明する。

各成分における集中領域の量子化ビット数がβ（ｉ、ｊ
）のとき、−様量量化幅を、この条件を満たす量子化ビ
ット数β（ｔ、ｊ）の関数として、Ｗ（β（ｉ、ｊ）　
）で表す。

ｗ（ｘ、）≧ｗ　（ｘｉ）　　　　　（ｉｆ　ＸＩ　＜
Ｘｉ　　）次に、量子化レベル数Ｋ　’　（Ｌｊ）　、
量子化ビット数β’　（１１ｊ）を、次の式より求める
。

β’　（ＩＩＪ）　＝　Ｉｎｔ　’　　（ｊ！　Ｏｇｇ
ここで、Ｉｎｔ　’　（ｘ）なる関数は、Ｉｎｔ　’（
Ｘ）　＝ｘ＋ｌ　　　　　（ｘの少数点以下≠Ｏ〕＝ｘ
　　　　　　（ｘの少数点以下＝０３と定義する。

（６）、構成　の正　化 正規化後の変換係数行列の各成分をα’　（ＩＩＪ）と
すると、正規化は次式により行われる。

α’　（ｉ、ｊ）　＝α（ＬＤ　／σｃ　（ＩＩＪ）（
ｉｆ（ｉ、Ｄ　≠（０，０）　） （７）、　　子ヒと符号化 正規化後の変換係数行列α’　（ＬＤ　　（（ｉ、ｊ）
≠（０，０））を量子化レベル数Ｋ（ｉ、ｊ）　　（若
しくはβ（ｉ、ｊ））、量子化レベル数Ｋ　’　（ｉ、
Ｄ　　（もしくはβ’（ｉ、ｊ））を参照して、量子化
し符号化する。

〈符号化方法の例１〉 集中領域における符号系列と例外領域における符号系列
を独立に定める。各符号系列は各々固定長符号、可変長
符号のどちらでも良い。

集中領域における量子化レベルの個数を奇数個とする。

集中領域における出力符号系列を、複数個のデータ符号
（出力レベルに対して一意的に定まる符号）と１つのフ
ラグ符号（量子化対象となった変換係数が集中領域内に
存在しなかったことを示す符号）とにより構成する。

例外領域の出力符号系列をすべてデータ符号により構成
する。

量子化対象となった変換係数が集中領域内に存在する場
合は、データ符号を出力し、存在しなかった場合はフラ
グ符号を出力する。

量子化対象となった変換係数が集中領域内に存在しなか
った場合に限り、例外領域のデータ符号を付加する。

く符号化方法の例２〉 集中領域と例外領域の２つの領域に対して１つの可変長
符号系列を用いる。この場合、発生確率の高い出力レベ
ルに対してより短い符号を割り当てる。

集中領域における量子化出力レベルの個数は、奇数個、
偶数個のどちらでも良い。

符号系列は、すべてデータ符号によって構成される。

一匝Ｌ」吐−ベニニノ」区パ１１迄 原画像の復元の際に必要な情報、例えば量子化ビット数
β（ｔ＋ｊ）　、β’　（ｉ、ｊ）　、標準偏差値σ。

（ｉ、ｊ）　、Ｓｃ　（ｉ、Ｄ等の情報を効率良く符号
化してオーバーヘッドとする。

一聾Ｌｊ叶−ベニニ１」悠（社）１今 変換係数を量子化、符号化して得られた符号データの先
頭に、オーバーヘッドを結合して最終的な圧縮データと
する。

〔発明の効果〕

以上から本発明によれば、次の利点がある。

■、フィルム周辺部のブロックを変換係数行列の各成分
の統計量計算から除くことにより、周辺エツジによる統
計量への悪影響を無くすることができる。

■、Ｘ線撮影時、関心領域はフィルムの中心部に撮影さ
れるため、フィルム周辺部のブロックを変換係数行列の
各成分の統計量計算から除くことにより、関心領域につ
いてのより正確な統計量を求めることができる。

■、フィルム周辺部のブロックを変換係数行列の各成分
の統計量計算から除き、更に計算を行なうブロックを間
引くことにより、圧縮処理を高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像マトリクスを示す図、第２図は第１図の左
下部分の拡大図で間引きの１例を示す図、第３図は同量
引きの別の例を示す図、第４図はブロック変換符号化の
フローチャートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、デジタル化された放射線画像データをブロック
   分割し直交変換符号化する画像データ圧縮方法において
   、 分割された全てのブロックを画像周辺部のブロックと画
   像周辺部でないブロックとに区分し、かつ各ブロックに
   対して直交変換を施して得られる変換係数行列の内の画
   像周辺部でないブロックの変換係数行列の一部若しくは
   全部を用いて各成分の統計量を求めるようにしたことを
   特徴とする画像データ圧縮方法。
2. （２）、上記統計量を用いて画像周辺部のブロックの変
   換係数行列と画像周辺部でないブロックの変換係数行列
   のデータを圧縮するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の画像データ圧縮方法。