JP2791558B2 - データ圧縮方法 - Google Patents

データ圧縮方法

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JP2791558B2 JP63220334A JP22033488A JP2791558B2 JP 2791558 B2 JP2791558 B2 JP 2791558B2 JP 63220334 A JP63220334 A JP 63220334A JP 22033488 A JP22033488 A JP 22033488A JP 2791558 B2 JP2791558 B2 JP 2791558B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば医用X線画像情報等の大容量の原画
像についてそのデータ量を減少させるデータ圧縮方法に
関し、特に、有用度の高い情報はよく保存し有用度の低
い情報についてはよく圧縮することができるデータ圧縮
方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、医療機関等で発生する例えば医用X線画像の情
報は、X線フィルムとして使用および保管されてきた
が、近年、その保管場所を減らすため、または画像検索
を容易にするため、あるいは画像処理技術を用いて画像
を加工するためなどの目的の為に、X線フィルム画像を
光学的に読取り、光電変換手段及びアナログ・ディジタ
ル変換手段によってディジタル電気信号に変換し、磁気
ディスク、光ディスク等の記憶装置に保管したり、電子
計算機によって画像処理演算を施したりする画像処理装
置が開発されてきた。
このような従来の画像処理装置は、特願昭61−231号
の明細書に記載され第6図に示すように、X線フィルム
画像の画像情報をディジタル信号に変換するフィルム画
像読取装置1と、画像処理装置本体ユニット2とを備え
て成っていた。図において、フィルム画像読取装置1の
出力ディジタル信号は、画像処理装置本体ユニット2内
の計測インターフェース3を介して画像処理部4に至
り、この画像処理部4において光の強弱の情報を濃度デ
ータに変換する計測処理を受け、磁気ディスク装置、光
ディスク装置及び大容量半導体記憶装置等よりなる記憶
装置7に蓄積される。こうして蓄積した画像データを必
要に応じて表示用画像メモリ6に転送し、該メモリ6に
直結した画像表示装置9により画像として表示する。
又、その際、一旦画像処理部4に転送し、各種の画像処
理演算を行ってから表示用画像メモリ6に転送する場合
もある。画像メモリ5は、上記画像処理部4がデータの
計測処理や画像処理演算を行う際に画像データを一時的
に保管する為のものである。この画像処理装置の全体
は、I/Oインターフェース8を介して画像処理装置本体
ユニット2に接続されたI/O装置10で操作する。
このような画像処理装置で取り扱う画像データの容量
は、X線フィルム一枚当り約10Mバイトにもなり、その
ままの形で蓄積すると莫大な記憶容量が必要となる。そ
こで、このような画像処理装置では、「ディジタル画像
処理」(近代科学社・1978年発行)第111頁から第156頁
や「電子通信学会論文誌」J69−B巻、第3号(1986年
3月発行)第228頁から第236頁において論じられている
ような各種の画像データ圧縮手法を用いてデータを圧縮
してから記憶装置7に蓄積している。そして、第6図に
示す従来の画像処理装置においては、画像処理部4が画
像メモリ5を用いて画像データ圧縮処理を行う構成とな
っており、更に該画像データ圧縮処理をデータの計測処
理及び画像を編集し表示用画像メモリ6へ転送する処理
と並行して実行できる構成とすることにより、処理時間
の短縮を図っていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このような従来の画像処理装置において行わ
れている画像データ圧縮は、その圧縮比を上げる為に非
可逆のデータ圧縮方法が用いられることが多く、高い圧
縮比を得ようとすると、必然的に復元画像の画質が劣化
してしまうものであった。
ここで、画像処理装置の取り扱う画像データは、その
変動域の中の特定領域に重要な情報が局在していること
が多い。例えば、第6図に示す従来の画像処理装置の取
り扱う医用X線フィルム画像では、フィルムの局所的な
濃度が画像データとして読み出されるが、重要な情報は
低濃度から中濃度の領域に含まれることが多い。これ
は、フィルムを撮影する際、観察者の視覚の濃度弁別能
の良い低濃度から中濃度の領域に重要な医用情報が収ま
るように撮影を行うからである。特に、低濃度の領域に
は、体内器管が重なって撮影された像が含まれ、低濃度
域の微小な濃度差が、重なった器管の辺縁を示す重要な
情報であることが多い。他方、高濃度の領域には、直接
X線によるカブリや、フィルム画像読取装置1のノイズ
のような無用な情報が含まれていることが多い。
このように、従来の非可逆のデータ圧縮方法では、上
記のような重要な情報と、無用な情報とを分けることな
く一律にデータ圧縮を行っていたので、重要な情報につ
いて画質劣化が目立つ一方、無用な情報が保存されてい
るという問題点があった。
そこで、本発明は、このような問題点を解決すること
ができるデータ圧縮方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明によるデータ圧縮
方法は、有用度の高い情報と有用度の低い情報を含み且
つ有用度の高い情報がデータ変動域の中の特定領域に局
在している原画像についてそのデータ量を減少させるデ
ータ圧縮方法において、上記データ変動域の中で有用度
の高い情報が局在している特定領域を強調し、有用度の
低い情報が含まれている領域は抑制するという濃度変換
を行った後に、非可逆のデータ圧縮を行うものである。
〔作用〕
このように構成されたデータ圧縮方法の原理につい
て、第1図に示す一次元画像の濃度プロフィールの変化
図を用いて模式的に説明する。まず、第1図(a)にお
いて、原画像11には、低濃度の領域Lに有用な信号Aが
含まれており、高濃度の領域Hには無用な信号Bが含ま
れているとする。この状態で、次に、有用な信号Aの含
まれている濃度領域Lを強調し、無用な信号Bの含まれ
ている濃度領域Hを抑制するという濃度変換を行い、第
1図(b)に示すように、変換後画像12を作成する。そ
の後、上記変換後画像12に対して非可逆のデータ圧縮処
理を施す。このとき、一般に非可逆のデータ圧縮処理で
は、小振幅の信号が失われるという情報の劣化が発生す
るが、ここでは第1図(b)に示す振幅v以下の信号が
失われるものとする。そして、上記非可逆のデータ圧縮
処理による劣化の結果、第1図(c)に示すように、非
可逆圧縮後画像13においては、無用な信号Bの内の三つ
の信号が失われるが、有用な信号A側は完全に信号が保
存される。最後に、上記の濃度変換と全く逆に当たる濃
度逆変換を行い、第1図(d)に示すように、復元画像
14を得る。これにより、有用な信号Aはよく保存し、無
用な信号Bはよく圧縮することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
本発明によるデータ圧縮方法は、例えば医用X線画像
情報等の大容量の原画像についてそのデータ量を減少さ
せるもので、第6図に示す従来例と同様の画像処理装置
を用いて実行する。ただし、第6図に示す画像処理装置
本体ユニット2内の画像処理部4は、第2図に示すよう
に、処理部15の他に、例えば半導体メモリからなる第一
のテーブルメモリ16及び第二のテーブルメモリ17を備え
ており、これらのテーブルメモリ16,17にセットされた
テーブルデータにより、公知のデータ変換処理ができる
ように構成されている。すなわち、処理部15からのアド
レスAdの入力に対して所望の関数関係を有するデータDt
を得るようになっている。また、上記第一及び第二のテ
ーブルメモリ16,17は、処理部15からの選択信号Sによ
り、どちらか一方を選択できるように構成されている。
このように構成された画像処理装置を用いてデータ圧
縮及び復元処理を行うには、予め、第6図に示す記憶装
置7から例えば第3図に示すような入出力関係が得られ
テーブルデータを読み出すと共に第2図に示す第一のテ
ーブルメモリ16にセットし、上記記憶装置7から第3図
に示すものと逆の入出力関係が得られるテーブルデータ
を読み出すと共に第2図に示す第二のテーブルメモリ17
にセットしておく。ここで、第3図に示すテーブルデー
タは、低濃度の入力データに対しては信号の振幅が強調
されるように、高濃度の入力データに対しては信号の振
幅が抑制されるように構成されており、例えば前述の医
用X線フィルム画像データの性質に適合したものとされ
ている。
この状態で、データ圧縮の処理を行うには、以下の手
順で実行する。まず、第6図に示す記憶装置7から例え
ば第1図(a)に示す原画像11のデータを読み出し、第
2図に示す画像処理部4の第一のテーブルメモリ16を用
いて、第3図に示すような入出力関係に従う濃度変換を
行う。この濃度変換により、第1図(a)に示す有用な
信号Aの含まれている濃度領域Lが強調されると共に、
無用な信号Bの含まれている濃度領域Hが抑制され、第
1図(b)に示すように、変換後画像12が作成される。
そして、この変換後画像12のデータを第6図に示す画像
メモリ5に格納する。次に、上記画像メモリ5上の変換
後画像12のデータに対して、第2図に示す処理部15を用
いて例えば特願昭61−306416号の明細書に記載された非
等長ブロック分割法に従ったデータ圧縮を行う。この非
可逆圧縮処理によって得られた圧縮データを第6図に示
す記憶装置7に書き込む。これにより、データ圧縮が終
了する。
次に、上記のようにデータ圧縮された画像について復
元の処理を行うには、以下の手順で実行する。まず、第
6図に示す記憶装置7から圧縮データを読み出し、第2
図に示す画像処理部4内の処理部15を用いて上記のデー
タ圧縮処理に対応した復元処理を行い、この復元された
非可逆圧縮後画像13のデータを第6図に示す画像メモリ
5に格納する。この非可逆圧縮後画像13は、圧縮による
劣化により、第1図(b)に示す振幅v以下の信号が失
われ、同図(c)に示すように、無用な信号Bの内の三
つの信号が失われるが有用な信号A側は完全に信号が保
存された画像である。次に、上記画像メモリ5上の非可
逆圧縮後画像13のデータに対して、第2図に示す画像処
理部4の第二のテーブルメモリ17を用いて、第3図に示
すものと逆の入出力関係に従って濃度変換を行う。この
濃度逆変換により、第1図(d)に示すように、復元画
像14が作成される。そして、この復元画像14のデータを
第6図に示す記憶装置7へ格納する。これにより、画像
の復元処理が終了する。
次に、本発明の第二の実施例について説明する。第二
の実施例は、データ圧縮の対象データとして、第6図に
示すフィルム画像読取装置1で読み込んだ血管造影後の
X線フィルム画像のデータから、同じ部位の血管造影前
のX線フィルム画像のデータを、画素ごとに減算して得
られるディジタル・サブトラクション画像データ(以下
「DS画像データ」と略称する)を用い、第6図及び第2
図で示す画像処理装置により前述の第一の実施例と同じ
データ圧縮及び復元の手順で実行するものである。ここ
で、第2図に示す第一のテーブルメモリ16にセットされ
るテーブルデータは、上記DS画像データに適合するよう
に、第4図に示すような入出力関係が得られるように構
成されている。すなわち、上記のようにして作成したDS
画像データは造影された血管像の濃度が低くなり、その
有用な情報は負の値にしか存在せず、かつDS画像におけ
る大きなコントラストはあまり意味を持たないので、第
4図のように入力データの“0"に近い負の領域だけに大
きな勾配を持たせて入力データが強調されるように構成
されている。また、第2図に示す第二のテーブルメモリ
17にセットされるテーブルデータは、第4図に示すもの
と逆の入出力関係が得られるように構成されている。
次に、本発明の第三の実施例について説明する。第三
の実施例は、第2図に示す第一及び第二のテーブルメモ
リ16,17にセットするテーブルデータ対象データから自
動的に作成して、第6図及び第2図で示す画像処理装置
によりデータ圧縮及び復元の処理を実行するものであ
る。
まず、データ圧縮の処理を行うには、以下の手順で実
行する。最初に、第6図に示す記憶装置7から対象とな
る画像データを読み出し、画像メモリ5に格納する。次
に、上記画像メモリ5上の画像データから、第5図
(a)に示すように、その中央部の画像データの度数分
布を作成する。なお、この度数分布の作成は、数画素ご
とに画像データをサンプル抽出して作成してもよい。次
に、上記第5図(a)に示す画像データの度数分布か
ら、その度数分布を積分した関数に相当する入出力関係
を持つテーブルデータを作成する。第5図(b)は、上
記第5図(a)の度数分布から作成したテーブルデータ
の一例を示す。すなわち、入力データ濃度の“0"から第
5図(a)の第一のピークD1に対応する点D1′まで第5
図(b)の勾配は増加し、上記第一のピークD1から第5
図(a)の谷D2に対応する点D2′まで第5図(b)の勾
配は減少し、上記の谷D2から第5図(a)の第二のピー
クD3に対応する点D3′まで第5図(b)の勾配は再び増
加し、上記第二のピークD3以上の濃度では第5図(b)
の勾配は減少する。これにより、有用な情報が多く含ま
れると考えられる画像中央の度数分布が大きい濃度領域
を強調するテーブルデータが自動的に作成される。
その後、上記のように作成されたテーブルデータを第
2図に示す第一のテーブルメモリ16にセットし、この第
一のテーブルメモリ16を用いて、上記画像メモリ5上の
画像データに対して第5図(b)に示すような入出力関
係に従う濃度変換を行う。そして、この変換後の画像デ
ータを再び画像メモリ5に格納する。次に、上記画像メ
モリ5上の変換後画像データに対して、第2図に示す処
理部15を用いて例えば特願昭61−306416号の明細書に記
載された非等長ブロック分割法に従ったデータ圧縮を行
う。そして、この圧縮データと、第5図(b)に示すよ
うに作成されたテーブルデータを折線近似した折点デー
タとを第6図に示す記憶装置7に書き込む。これによ
り、データ圧縮が終了する。
次に、上記のようにデータ圧縮された画像について復
元の処理を行うには、以下の手順で実行する。まず、第
6図に示す記憶装置7から圧縮データを読み出し、第2
図に示す画像処理部4内の処理部15を用いて上記のデー
タ圧縮処理に対応した復元処理を行い、この復元された
非可逆圧縮後画像データを第6図に示す画像メモリ5に
格納する。次に、上記記憶装置7から折点データを読み
出し、第5図(b)に示すように作成されたテーブルデ
ータと逆の入出力関係を折線で近似したテーブルデータ
を作成する。その後、上記のように作成したテーブルデ
ータを第2図に示す第二のテーブルメモリ17にセット
し、この第二のテーブルメモリ17を用いて、上記画像メ
モリ5上の非可逆圧縮後画像データに対して濃度逆変換
を行う。この濃度逆変換により、復元画像が作成され
る。そして、この復元画像のデータを第6図に示す記憶
装置7へ格納する。これにより、画像の復元処理が終了
する。この第三の実施例によれば、入力画像に応じてそ
れに適合したテーブルデータを自動的に作成できる利点
がある。
なお、以上の説明においては、非可逆データ圧縮とし
て、例えば特願昭61−306416号の明細書に記載された非
等長ブロック分割法を用いたものとして述べたが、本発
明はこれに限らず、例えば離散コサイン変換法のような
直交変換法や、ベクトル量子化法等を用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成されたので、原画像のデー
タ変動域の中で有用度の高い情報が局在している特定領
域を強調し、有用度の低い情報が含まれている領域は抑
制するという濃度変換を行った後に、非可逆のデータ圧
縮を行うことにより、有用度の高い情報と、有用度の低
い情報とに区別して濃度変換を行ってデータ圧縮を行う
ことができ、有用度の高い情報はよく保存し、有用度の
低い情報についてはよく圧縮することができる。したが
って、有用度の高い情報について画質劣化を少なくする
ことができる。また、有用度の高い情報はよく保存し、
有用度の低い情報についてはよく圧縮することから、デ
ータ量を効率的に減少させることができ、データ記憶容
量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるデータ圧縮方法の原理を模式的に
示す説明図、第2図は本発明の方法を実行する画像処理
装置内の画像処理部の内部構成を示すブロック図、第3
図及び第4図は上記画像処理部内の第一のテーブルメモ
リにセットするテーブルデータを示すグラフ、第5図は
対象データの度数分布からテーブルデータを作成する状
態を説明するためのグラフ、第6図は本発明の方法及び
従来方法を実行する画像処理装置を示すブロック図であ
る。 2…画像処理装置本体ユニット、4…画像処理部、5…
画像メモリ、6…表示用画像メモリ、7…記憶装置、11
…原画像、12…変換後画像、13…非可逆圧縮後画像、14
…復元画像、16…第一のテーブルメモリ、17…第二のテ
ーブルメモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−120378(JP,A) 特開 昭63−185165(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 3/00 H04N 1/41

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有用度の高い情報と有用度の低い情報とを
    含み且つ有用度の高い情報がデータ変動域の中の特定領
    域に局在している原画像についてそのデータ量を減少さ
    せるデータ圧縮方法において、上記データ変動域の中で
    有用度の高い情報が局在している特定領域を強調し、有
    用度の低い情報が含まれている領域は抑制するという濃
    度変換を行った後に、非可逆のデータ圧縮を行うことを
    特徴とするデータ圧縮方法。
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