画像データの効率的な伝送の方法及び装置

专利摘要:
本発明のシステムは、サーバから少なくとも１つのクライアントにソースデータを転送する。圧縮された階層的な表現は、画像データの「視覚的にロスレスな」バージョンを再構成するために使用されるものであり、サーバに記憶される。圧縮された階層的な表現は、係数を生成するため、浮動小数点のカーネルによるウェーブレット変換を使用して画像データから分解される。また、サーバは、視覚的にロスレスなバージョンから画像データの完全に忠実なバージョンの再構成を可能にする残余データを記憶する。クライアントは、画像データの一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成するため、圧縮された係数を要求し、サーバは、要求において指定される圧縮された係数を転送する。完全な忠実度の画像を生成するため、クライアントは、残余データを使用して、視覚的にロスレスなバージョンの画像を完全に忠実な画像にアップグレードする。
公开号:JP2011508497A
申请号:JP2010538977
申请日:2008-12-10
公开日:2011-03-10
发明作者:ハフマン，ジョン
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；
IPC主号:H04N7-30

专利说明:

[0001] 本発明は、ネットワークを通した画像伝送の分野に関し、より詳細には、サーバとクライアントの間で医療画像のようなソースデータの効果的な伝送技術に向けられる。]
背景技術

[0002] コンピュータ技術を使用して、画像がデジタル形式で記憶、伝送及び閲覧されることが益々一般的になっている。医療の分野では、PACS（Picture Archival and Communication System）が広範に使用されている。典型的なPACSの応用では、CTスキャナ又はMRIスキャナのような画像形成装置により取得された画像データは、コンピュータデータファイルの形式で記憶される。画像のデータファイルのサイズは、画像のサイズ及び解像度に依存して変わる。たとえば、診断の品質の胸部Ｘ線の典型的な画像ファイルは、１０メガバイト（MB）のオーダである。画像データファイルは、「標準」又は広く許容されているフォーマットで通常はフォーマット化される。医療の分野では、１つの広く使用されている画像フォーマットは、DICOMとして知られている。DICOM画像データファイルは、ディスプレイで画像データを高解像度画像に変換可能な表示端末にコンピュータネットワークを通して伝送される。]
[0003] 医療画像形成の応用では、画像は、潜在的な診断的意義を有する画像の詳細が目に見えるように高解像度で表示される必要がある。また、医療画像形成の応用では、時間を通して生じる変化の検出を可能にするため、時間を通して捕捉される多数の画像を同時に見ることが望まれる。高い解像度及び多数の表示の必要は、表示端末での高いネットワーク帯域幅、大きな記憶容量及び大幅な処理能力の必要となる。医療の応用で使用される慣習的なデジタル符号化された医療画像は、通常、医療画像をアーカイブに保存、伝送、処理及び表示するために処理能力が高く且つ高価なコンピュータシステムを必要とする。]
[0004] 医療画像のようなネットワークを通して大きな画像を効率的に伝送する技術は、ピッツバーグ大学でのDr. Paul Chang，M.D., and Carlos Bentancourtにより開発されている。この技術は、画像データがクライアントで必要とされるとき（すなわちジャストインタイムのデータデリバリメカニズム）、サーバからクライアントに画像データを伝送するため、クライアントサーバ環境で動作する。このジャストインタイムのデータデリバリメカニズムを実現するため、動的な伝送のシンタックスは、サーバでの記憶のために画像の柔軟な階層的な表現を生成する。この階層的な表現は、画像の特定のデータから画像データを取得するため、サーバで使用されるウェーブレット変換により生成される係数から構成される。変換係数は、画像の特定の領域に対応するデータを保存する。クライアントでの画像の一部を見るため、クライアントは、階層表現における係数を識別する係数座標を含む変換データについてサーバに要求を発生する。サーバは、要求された変換データをクライアントに供給する。次いで、クライアントは、既にローカルでキャッシュされたデータと必要であれば供給された変換データとの組み合わせから画像の一部を再構成する。動的な伝送のシンタックスの完全な説明は、発明者Paul Joseph Chang及びCarlos Bentancourtによる“Methodsand Apparatus for Dynamic Transfer of Image data”と題された米国特許第6711297号に含まれ、引用により本明細書に盛り込まれる。]
発明が解決しようとする課題

[0005] 上述されたChangの‘297特許のシステムの１実施の形態では、ウェーブレット変換は、ロスレスなデータ表現を達成するため、整数の係数をもつ固定小数点のカーネルを使用する。しかし、このロスレスの圧縮に対する制限は、画像データについて２から３よりも高い圧縮比を一般に不可能にする。幾つかのケースでは、より高い圧縮比を得るための能力は、用途が適切な帯域幅を有する場合には必要ではない。しかし、遠隔放射線学の応用のような他の用途では、純粋にロスレスな圧縮で生成された比率を超える圧縮比を達成することが望まれる。この能力が有効である別の用途のクラスは、（何千もの画像による非常に大きなCTデータセットのような）全体のロスレスなデータセットの伝送を非現実的なものにするほどデータセットが大きいときに有効である。オリジナルのロスレスなデータを回復する能力を維持する一方で、制限された帯域幅のサイトについて圧縮比を増加することが望まれる。]
課題を解決するための手段

[0006] 本発明は、サーバから少なくとも１つのクライアントにソースデータを効率的に伝送するシステムを開示するものである。]
[0007] １つの例示的な実施の形態では、ソースデータは、係数からなる階層的な表現に分解される。係数は、圧縮された係数からなる圧縮された階層的な表現を形成するため、量子化及び圧縮される。圧縮された階層的な表現は、クライアントでディスプレイ向けのソースデータの「視覚的にロスレスな」バージョンを再構成するために使用される。]
[0008] クライアントでのソースデータの視覚的にロスレスなバージョンを再構成するため、クライアントは、圧縮された階層的な表現へのアクセスを有するサーバからの圧縮された係数を要求する。クライアントの要求に応答して、サーバは、要求において特定された圧縮された係数を伝送する。クライアントは、圧縮された係数を伸張し、逆ウェーブレット変換を実行して視覚的にロスレスなバージョンのソースデータを生成する。]
[0009] 完全な忠実度又は完全にロスレスなバージョンのソースデータは、残余データと結合された視覚的にロスレスなバージョンのソースデータから再構成される。逆ウェーブレット変換は、逆変換された視覚的にロスレスなデータを生成するために圧縮された係数に実行され、残余データは、逆変換された視覚的にロスレスなデータとオリジナルのソースデータとの間の差から生成される。生成された残余データは、視覚的にロスレスな階層的な表現を増大する分割及び圧縮されたフォーマットで記憶される。]
[0010] 完全な忠実度又は完全にロスレスな画像を生成するため、クライアントは、視覚的にロスレスな部分に対応するサーバから残差データを要求する。サーバは、生成された残差データへのアクセスを有する。サーバは、残差データをクライアントに送出し、クライアントは、受信された残差データを使用して、視覚的にロスレスなバージョンのソースデータを完全な忠実度又は完全にロスレスなバージョンのソースデータにアップグレードする。]
[0011] 圧縮された階層的な表現及び残差データは、パーティションに任意に編成される。このオプションについて、クライアントの要求及びサーバの応答は、圧縮された階層的な表現と残余データとを編成するそれぞれのパーティションに対応する。]
図面の簡単な説明

[0012] ソースデータを処理する１実施の形態を例示するブロック図である。
ソースデータを処理するクライアント−サーバアーキテクチャの図である。
圧縮された階層的なデータ表現を生成する１実施の形態を例示する。
残余の画素データを生成する１実施の形態を例示する図である。
階層的なデータ構造を例示する図である。
図３Ａの４Ｋ×４Ｋソース画像のレベル３及びレベル４の分解を例示する図である。
パーティションで係数の階層的なデータ構造のレベルの編成を例示する図である。
ソースデータファイルの１実施の形態を例示する図である。
サーバのハードディスクに記憶される圧縮された階層表現と残余データとを例示する図である。
クライアント−サーバ環境に圧縮技術を実現する１実施の形態を例示するブロック図である。
圧縮された係数のパーティションについてクライアントの要求を処理する１実施の形態を例示するフローダイアグラムである。
残差データのクライアント要求を処理する１実施の形態を例示するフローダイアグラムである。
クライアントで画像を再構成する１実施の形態を例示するブロック図である。] 図３Ａ
実施例

[0013] 少なくとも１つの例示的な実施の形態に関して更に詳細に以下に記載されるように、「視覚的にロスレスな」圧縮技術は、制限された帯域幅による用途においてデータを伝達するために使用される。一般に、用語「視覚的にロスレスである」とは、損失の多い圧縮技術を受けた画像を示すが、画像情報の損失は、人間の目により知覚されないか、又は損失が見る人により許容範囲であると見なされる。以下に完全に記載されるように、制限された帯域幅のネットワークを通して迅速な伝達のため、高品質の視覚的にロスレスな画像が生成される。完全にロスレスな画像（たとえばオリジナルなロスレスな画像）がクライアント（たとえば診断用端末）で視覚的にロスレスな画像から再構成されるように、残余データが生成される。]
[0014] 本明細書の開示の圧縮技術は、医療画像形成の用途（たとえばマンモグラム、Ｘ線、MRI、CATSCAN等）を含めて、画像形成における使用の用途を有する。]
[0015] 図１Ａは、ソース画像１１０を処理する１つの例示的な方法の概要を例示するブロック図である。ソースデータ１１０は、たとえば１以上の画像、又はより詳細には、X線、CT、又はMRのようなモダリティから又は医療画像アーカイブから取得される１以上の医用画像である。ソースデータ１１０は、サーバ１００での記憶のため、又はクライアントコンピュータ（１５０，１６０及び１７０）での表示のためにネットワーク１８０を通した伝送のために処理される。クライアント−サーバアーキテクチャは、図１Ｂに詳細に示される。サーバ１００及びクライアントコンピュータ１５０−１７０は、ネットワークインタフェース、又はサーバ−クライアントアーキテクチャにおけるネットワーク通信のための他の通信手段を通して互いに通信する。] 図１Ａ 図１Ｂ
[0016] 図１Ａにおいて、ソースデータ１１０は、はじめにソースデータの処理１２０に入力される。ソースデータの処理１２０は、サーバ１００で直接に行われるか、又は、サーバ１００との通信によりアクセス可能な他のコンピュータ（図示せず）の何れかである。ソースデータの処理１２０は、ソフトウェア（たとえばコンピュータ実行可能な命令）又は実行可能なプロセッサ命令をもつ専用プロセッサのようなハードウェア、或いは本実施の形態で記載される機能を実行するこれらの組み合わせを有する。たとえば、ソースデータの処理１２０は、図２Ａの説明と共に以下に更に完全に記載されるように、圧縮された階層的なデータ表現２４０を生成するため、実行可能な命令によるソフトウェア又はハードウェア、それらの組み合わせを有する。圧縮された階層的なデータ表現２４０は、サーバ１００で直接に生成されるか、サーバ１００との通信によりアクセス可能であるか又はサーバ１００と圧縮された階層的なデータ表現２４０を共有可能な他のコンピュータ（図示せず）で生成される。] 図１Ａ 図２Ａ
[0017] 圧縮された階層的なデータ表現を生成するソースデータ処理１２０は、「分解処理」の第一のステップを含む。一般に、「分解処理」は、係数を含む階層的な表現を生成するため、「変換」の使用を示す。上述された分解処理から生成される係数は、オリジナルのソースデータ１１０に反転することができる。変換係数は、画像の特定の領域に対応するデータを保存する。これらの変換係数は、階層的な表現における係数を識別する係数の座標と共に、「変換データ」として集合的に以下では呼ばれる。生成された階層データ表現２２０のそれぞれのレベルは、所与の解像度でソースデータを再構成するために十分である。分解処理の１つの特定の例は、ウェーブレット変換処理２１０であり、この処理は、図２Ａと共に以下に更に詳細に記載される。] 図２Ａ
[0018] 分解処理のために適切なハードウェア及びソフトウェアは、米国特許第6711297号に更に十分に記載されており、これらは引用により本明細書に盛り込まれる。係るハードウェア及びソフトウェアは、分解処理手段として本実施の形態では集合的に呼ばれる。]
[0019] 圧縮された階層的なデータ表現を生成するソースデータ処理１２０は、図２Ａと共に更に詳細に記載される、階層的なデータ表現を分割し、階層的な表現の係数を量子化及び圧縮する、実行可能な命令をもつソフトウェア又はハードウェア、或いはその組み合わせを更に有している。ソースデータの処理１２０は、視覚的にロスレスな画像から完全にロスレスな画像を再構成するのをクライアントに許可するように、残余データ２８０を生成するため、実行可能な命令によるソフトウェア又はハードウェア、或いはその組み合わせを更に有している。係るソフトウェア及びハードウェアは、「残余データ生成手段」と本実施の形態において集合的に呼ばれる。残余データ２８０の生成は、図２Ｂと共に以下に更に詳細に記載される。] 図２Ａ 図２Ｂ
[0020] 図１Ａに更に示されるように、圧縮された階層的データ表現２４０及びソース残余データ２８０は、ソース残余及び係数データファイル４００に記憶され、このファイルは、サーバ１００又は別のコンピュータの何れかで直接に、適切なソフトウェアのようなファイル生成手段により生成される。別のコンピュータで生成された場合、サーバ１００は、ソース残余及び係数データファイル４００へのアクセスを有するか、残余及び係数データファイル４００は、サーバ１００に設けられるか、及び／又はサーバ１００に記憶される。医療画像形成の用途では、残余及びソース係数データファイル４００は、医用画像ファイルである。] 図１Ａ
[0021] 図５に更に詳細に示されるように、残余及びソースデータ係数ファイル４００は、パーティションに編成される、圧縮された階層データの表現（すなわち、圧縮された物理的な係数）、及び、階層データの表現における階層変換のレベルの位置を識別する情報、並びに階層変換のレベル内の個々のパーティションの圧縮された物理係数の位置を識別する情報を含む。ソース残余及び係数データファイル４００は、以下に更に詳細に説明するように、（圧縮された物理係数から生成される）視覚的にロスレスなバージョンのソースデータ１１０を、ロスレスなバージョンのソースデータ１１０に改善するため、画素データ（すなわち、ソース残余データ）を含む。図５に更に詳細に示されるように、残余及びソースデータ係数ファイル４００は、係数データのレベル０に対応する残余データの位置を識別する情報、及びレベル０内の個々のパーティションの残余データの位置を識別する情報を記憶する。] 図５
[0022] 図２Ａは、ソースデータ処理１２０の一部として圧縮された階層データ表現２４０がどのように生成されるかを更に詳細に示す。ソースデータ１１０は、階層データ表現２２０を生成するため、ウェーブレット変換処理２１０において最初に処理される。ウェーブレット変換処理２１０は、分解処理の形態である。より詳細には、ウェーブレット変換処理２１０は、サブバンド分解の形態であり、このサブバンド分解は、「ロウパス」情報から「ハイパス」情報を分離することからなる。サブバンド分解では、有限インパルス応答（FIR）フィルタが使用される。分解プロセスのそれぞれのステージで、同じFIRフィルタ又は異なるFIRフィルタの何れかを使用することができ、図３Ａ及び図３Ｂに例示される階層構造が得られる。使用されるFIRファイルタの１つの例示的なファミリは、ウェーブレットフィルタである。使用される１つの好適なウェーブレットフィルタは、JPEG2000規格で規定及び使用される浮動小数点５，７双直交ウェーブレットカーネル（Daubechies）である。係るウェーブレットシステム及びフィルタ、或いは類似のシステム及びフィルタが使用されるとき、変換は「ウェーブレット変換」と呼ばれる。] 図２Ａ 図３Ａ 図３Ｂ
[0023] 本実施の形態では、好適には浮動小数点カーネルをもつウェーブレット変換が使用され、浮動小数点係数からなる階層データの表現２２０が生成される。階層データの表現２２０は、画像の特定の領域から画像データを取得するため、サーバ１００で使用される。浮動小数点カーネルをもつウェーブレット変換は、（所与のフィルタ長について）固定小数点のカーネルによる変換よりも高い品質で低い解像度の画像データを生成する。また、浮動小数点カーネルによるウェーブレット変換は、圧縮の用途において、改善された信号対雑音比のために使用される。したがって、浮動小数点のカーネルによるウェーブレット変換は、高い信号対雑音比であるが、視覚的にロスレスなレベルで損失の多い圧縮を可能にする。このアプローチは、３と２０以上との間で画像の圧縮比を達成するのを可能にし、したがって、一般的な画像の伝送に適している。圧縮の応用に対する浮動小数点のカーネルによるウェーブレット変換の利益の関連は、後の量子化及び圧縮処理２３０に関する以下の説明から良好に理解される。]
[0024] 分解機能について関連するウェーブレット変換は、以下のように一般に定義される場合がある。]
[0025] ここで、]
[0026] は、浮動小数点のカーネルを利用する変換の変換関数を定義する。Ｉは、ソースデータ（たとえば画像）を表し、Ｃは、変換されたデータ（たとえば変換された画像）を表す。]
[0027] 階層データの表現を生成するためにウェーブレット変換を使用することで、大きなデータファイルの異なる部分を伝送するスケーラブルなソリューションが提供される。ソースデータが階層的なデータ表現に分解されるとき、サブ画像及びサブ解像度画像は、係数のパーティションの粒状度において、サーバのディスクから直接に抽出することができる。次いで、イメージサーバは、クライアントでの表示のために所望の画像の正確なサイズを再構成するために必要とされる物理係数のみを送出する。したがって、多重解像度のフォーマットは、階層データの表現において黙示的である。]
[0028] ウェーブレット変換関数は、階層表現のレベルのうち、数学的に独立な情報を生成する。したがって、階層データの表現における冗長な情報は存在しない。したがって、階層データの表現は、異なる解像度でのソースデータの単に多数の複製ではなく、階層表現の異なるレベルでの固有なデータを含む。ウェーブレット変換の数学的に独立な性質は、所与の画像を構築するために必要なサーバからコンピュータに未だ伝送されていない「更なるデータ」の伝送のみを必要とすることで、ネットワークを通して伝送されるデータ量を最少にするのを可能にする。ウェーブレット変換は、オリジナルのソースデータからのデータが階層データの表現への分解において失われない点でロスレスである。]
[0029] 他の実施の形態では、ウェーブレット変換は、マルチスペクトル（たとえば色）変換データを生成するために使用される。一般に、マルチスペクトル変換データは、ソース画像の多数の成分を集めて変換データのベクトルにする。また、マルチスペクトル変換データは、ソースデータに拘束する任意のタイプの属性を有する場合がある。]
[0030] 「ウェーブレット変換」は、少なくとも１つの特定の実施の形態に関する完全且つ詳細な記載を提供することのみを目的とする例により記載される。分解処理は、ウェーブレット変換処理及び関連するウェーブレットフィルタ及び方法に限定されない。当業者により知られているか又は理解される他の分解処理の方法、又は本明細書の開示の範囲又は精神に本質的に含まれる他の分解処理の方法を使用することもできる。]
[0031] 一般に、階層データの表現２２０を生成するため、ウェーブレット変換は、ソースデータ１１０の列にわたり適用され、次いで、このウェーブレット変換は、ソースデータ１１０の行にわたり適用される（すなわち、逆もまた同様）。ウェーブレット変換処理２１０のウェーブレット変換の選択は、所望の階層データの構造の特定の特性に依存する。階層データ構造のそれぞれのレベルは、前の上位レベルのロウパス、“low low”を繰り返すことで生成される。この繰り返しは、予め決定されたサイズが取得されるまで継続される。たとえば、１実施の形態では、ソース画像の階層データの構造における最下位レベルは、約１２８×１２８のロウパス成分からなる。しかし、解像度の粒状度は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなしに、階層データ構造における使用のために生成される場合がある。また、所望の変換による繰り返しプロセスにおいて、象限が使用される場合がある。]
[0032] 図３Ａは、図２Ａの階層データの表現の例を示す。この例について、原画像は、４Ｋ×４Ｋ画像を有する。ソースデータの処理１２０は、第一の繰り返しにおいて、レベル１のマラット（分離可能な変換）構造を生成する。特に、図３Ａに示されるように、ロウパス成分“low low”が生成され、２Ｋ×２Ｋサブ画像から構成される。“low high”、“high high”及び“high low”からなるハイパス成分は、物理的な係数の座標（たとえば、“low high”成分を構成する矩形の右上の座標は、（４Ｋ，０））を含む。] 図２Ａ 図３Ａ
[0033] 図３Ａは、画像の第二のレベルの分解を例示する。ソースデータの処理１２０の第二の繰り返しは、レベル１のデータの成分である、ロウパス（すなわち“low low”）に影響を与える。第二のレベルについて、ロウパス成分“low low”は、図３Ａでラベル付けされるように、１Ｋ×１Ｋサブ画像から構成される。図３Ｂは、図３Ａの４Ｋ×４Ｋソース画像についてレベル３及びレベル４の分解を例示する。レベル３の分解を生成するため、ソースデータ処理１２０は、レベル２の“low low”成分（すなわち１Ｋ×１Ｋ画像）に影響を与える。レベル３の変換について、ロウパス成分“low low”は、図３Ａでラベル付けされる５１２×５１２サブ画像である。また、図３Ｂは、４Ｋ×４Ｋソース画像の第四レベルの分解を例示する。レベル４の変換について、ロウパス成分は、２５６×２５６画素のサブ画像を有する。] 図３Ａ 図３Ｂ
[0034] 図２Ａを参照して、ソースデータが階層データの表現２２０に分解された後、変換データは、変換データのブロック又は分割された変換データを生成するため、分割処理２２２において分割される。変換データの分割は、米国特許第6925208号に記載されており、引用により本明細書に盛り込まれる。本実施の形態では、階層データの表現のそれぞれのレベルは、レベル“ｎ”を超えて、６４×６４の係数のパーティション又はブロックに編成され、このことは、図４の説明と共に以下に更に詳細に記載される。しかし、（当業者により理解されるか、或いはこの開示の範囲又は精神において本質的である）変換データを分割する他の代替的なスキームが使用される場合がある。] 図２Ａ 図４
[0035] 分割された変換データは、圧縮された階層データの表現２４０（図２Ａ）を生成するため、たとえばソフトウェアの形態で適切な量子化及び圧縮手段を介して、量子化及び圧縮処理２３０（図２Ａ）で量子化及び圧縮される。１実施の形態では、変換データを生成するため、あるデータのブロックの係数は、浮動小数点の値により量子化される。結果は、ゼロに向かって切り捨てられ、整数として記憶される。ある係数のブロックは、たとえばＱiである量子化のビンの幅により量子化される。本実施の形態では、係数ブロック当たり１つの量子化のビンの幅が存在するが、任意の数の量子化ビンの幅を使用することができる。一般に、この動作は、以下のように表現される。] 図２Ａ
[0036] ここで、Ｒは、変換データにおける係数のブロックを表し、]
[0037] は、量子化関数を表す。この表現について、ゼロに向かう切捨てが使用される場合、量子化関数は、以下のように表現される。]
[0038] ここで、Ｑは、浮動小数点の値であり、ＲQは、量子化ビンの幅Ｑの倍数であるように、結果は一貫して切り捨てられる（すなわちゼロに向かうか又はゼロから離れる）。]
[0039] 係数は、対応する分解レベルに従って量子化される。したがって、この実施の形態について、それぞれのレベルについて１つの量子化のビンの幅Ｑが存在するが、任意の数の量子化のビンの幅を使用することができる。本実施の形態について、量子化値は、以下のように量子化される。]
[0040] ここで“L”及び“Level”は、“N”レベルについて分解のレベルを表し、Q1，Q2，Q3及びQNは、それぞれのレベルの量子化のビンの幅を表す。先の表現は分解のレベルに基づく量子化を表しているが、異なる量子化レベルの組み合わせは、本発明の精神又は範囲から逸脱することなしに係数のセットを量子化するために使用される場合がある。]
[0041] また、分解のレベルに基づいて係数が量子化される更なるシナリオでは、ハイパス係数は、以下のように量子化係数ブロックに集められる。]
[0042] したがって、この例について、変換のそれぞれの係数ブロックの高いエネルギー成分は、圧縮処理のために量子化される。先の例は変換の成分を量子化するが、変換データのブロックは、その後の圧縮のために量子化される。]
[0043] 量子化係数ブロックＲQは、以下の表現に従って変換係数のブロックを生成するために圧縮される。]
[0044] ここで]
[0045] は、圧縮表現を定義し、ＲTは、変換のための圧縮された係数ブロックを定義し、一般に、圧縮関数]
[0046] は、ロスレスコーダを有する。符号化ルールは、本発明の精神又は範囲から逸脱することなしに、圧縮関数]
[0047] について使用される。たとえば、圧縮関数]
[0048] は、ランレングス符号化、算術符号化の有無に関わらず、Rice符号化関数又はHuffman符号化関数で実現される場合がある。１つの例として、あるレベルのlow low（LL）成分は、Riceエンコーダを使用して符号化され、（ゼロのランを典型的に含む）量子化されたデータは、算術エンコーダを使用して符号化される。]
[0049] 以下に更に詳細に記載されるように、圧縮された係数ブロックＲTは、クライアントに送出される。クライアントでは、逆量子化及びデコーダ関数が実行される。この動作は、以下のように表現される場合がある。]
[0050] 逆変換]
[0051] は、オリジナルデータを生成するため、係数Ｒ（及びクライアントで既に必要とされるデータ）に実行される。]
[0052] 図２Ｂは、残余の画素データ２８０を生成するソースデータ処理１２０を例示する。図２Ａのブロック図に従って生成される、圧縮された階層データの表現２４０は、逆ウェーブレット変換処理２４６により処理される。一般に、逆ウェーブレット変換処理２４６は、ウェーブレット変換処理２１０（図２Ａ）で実行されるウェーブレット変換の逆の処理を実行する。逆ウェーブレット変換処理２４６の出力は、逆変換された視覚的にロスレスな画素データ２５４である。残余の画素データを生成するため、逆変換された視覚的にロスレスなデータ２５４は、減算ブロック２６２でオリジナルのソースデータ１１０から減算されて、残余の画素データ２８０が生成される。] 図２Ａ 図２Ｂ
[0053] 本実施の形態では、係数及び残余データは、パーティションで編成される。図４は、パーティションで係数の階層データの表現のレベルを編成する例である。この例について、係数は、６４×６４係数のパーティションに編成される。レベル“ｎ”を超える階層データの表現のそれぞれのレベルは、パーティションに編成される（たとえば図３Ａ及び図３Ｂに示されるレベル０，１，２及び３）。この例について、レベル４（たとえばlow-high（LH）、high-low（HL）及びhigh-high（HH））は、１６のパーティションにそれぞれ分割される（すなわち成分当たり２５６×２５６係数）。図４の例は、６４×６４の係数ブロックに係数を分割するように示されるが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなしに、任意の分割サイズが使用される場合がある。代替的な実施の形態では、異なるレベルは、異なるサイズのパーティションを使用する場合がある。たとえば、レベル０での残余のパーティションは、レベル１の係数のパーティションの２倍の行及び列のディメンジョンである場合がある。] 図３Ａ 図３Ｂ 図４
[0054] 図４に示されるように、それぞれのパーティションは固有に識別される。図４において２００でラベル付けされるLH成分のパーティションのグループは、パーティションＰ01−Ｐ151として識別される。同様に、HH成分２１２のパーティションのグループは、パーティションＰ02−Ｐ152として識別され、HL成分２２２のパーティションのグループは、パーティションＰ03−Ｐ153として識別される。係数ブロックは、図４のブロック２３２及び２４２に示されるファイルフォーマットで編成される。この例について、ファイルフォーマットは、対応するパーティションをグループ化し、LH，HH及びHL成分からの圧縮された係数データを添付することで、圧縮された係数データを編成する。したがって、このレベルの圧縮された係数データを記憶するため、LH成分からのパーティションＰ01は、HH成分からのパーティションＰ02により後続され、続いて、HL成分からのパーティションＰ03により後続される。同様に、LH成分からのパーティションＰ11は、HH成分からのパーティションＰ12により後続され、続いて、HL成分からのパーティションＰ13により後続される。] 図４
[0055] 図５は、本実施の形態に係るソース残余及び係数データファイル４００を例示する。ソースデータファイル４００は、ファイルヘッダ４１０を含む。ファイルヘッダ４１０は、ソースデータファイル４００に関する一般的な情報、及びソースデータファイル４００内のレベルのデータを識別するロケーションへのポインタを含む。本実施の形態について、ファイルヘッダ４１０は、バイトオーダ、バージョン、画像のフォーマット、圧縮されたパーティション／残余データ、対応するソースデータの行、列及びレベルの数、レベルオフセットの位置、係数のチェックサム、及びヘッダのチェックサムを特定する。画像のフォーマットは、画像を記憶する任意の適切なフォーマットの数を有する。たとえば、画像のフォーマットは、モノクロ、ルミナンス／クロミナンス表現、及び様々なタイプの符号化スキーム（たとえばRLE，JPEG等）を含む場合がある。] 図５
[0056] 図５に示されるように、ファイルヘッダ４１０は、それぞれの個々のレベルについてファイルにおける位置を識別するアドレスを含む。この例について、level0[addr]は、レベル０（レベル０データは、残余のデータパーティションを含む）に関するデータの開始についてソースデータファイル４００における位置（offset）を示し、level1[addr]は、レベル１データについてソースデータファイル４００における開始位置を示す（レベル１データは、係数のパーティションを含み、所与の変換レベルについて図４における係数ブロック２３２と対応する）。図５に示されるように、レベル０のデータは、レベル０に含まれる残余のパーティションの数を含み、それぞれの個々の残余のパーティションにオフセットする。パーティションへのオフセットは、そのパーティションにおける残余データの開始アドレスを識別する。Partition0[offset]は、Partition0の残余データを示す（すなわちレベル０におけるパーティション０の残余）。本実施の形態について、０よりも大きなレベル（すなわちレベル１〜レベルｎ）のデータは、係数データに加えて、対応するレベルに含まれるパーティションの数を含み、それぞれ個々のパーティションにオフセットする。パーティションへのオフセットは、そのパーティションにおける係数の開始アドレスを識別する。たとえば、レベル２におけるPartition0[offset]は、Partition0の係数データを示す（すなわちレベル２におけるパーティション０の係数）。したがって、ソースデータファイル４００は、レベル、及び、係数データ（レベル１〜ｎ）又は残余データ（レベル０）のレベル内のパーティションのオフセットを識別することで、それぞれのパーティションの位置を提供する。図５に示されるように、レベル“ｎ”の係数データは、分割することができない理由はないが分割されない。ソースデータファイル４００は、サーバが、ソースデータファイル４００を直接にメモリマップするのを可能にする。] 図４ 図５
[0057] 図６Ｂは、クライアント−サーバ環境において圧縮技術を実現する１例を例示するブロック図である。サーバ１００は、ネットワークを介して１以上のクライアント（たとえばクライアント１５０及び１６０）に結合される。ソースデータは、サーバ１００又は別のコンピュータ（図示せず）の何れかで、“ｎ”レベルを組み込んだ階層データの表現に分解される。階層データの表現は、サーバ１００又は別のコンピュータの何れかで量子化及び圧縮される。何れのケースにおいても、圧縮された階層データの表現は、サーバ１００によりアクセス可能である。図６Ａに示されるように、圧縮された係数のそれぞれのレベルは、パーティションに編成される（たとえば、レベル１は“Ｘ”パーティションを有し、レベル２は“Ｙ”パーティションを有し、レベル３は“Ｚ”パーティションを有し、レベル４は“ＡＡ”パーティションを有し、及びレベル５は“ＢＢ”パーティションを有する）。レベル０の残余データも記憶される。圧縮された係数及び残余データは、サーバ１００における１以上のハードディスクドライブのような永続的な記憶媒体に記憶される。] 図６Ａ 図６Ｂ
[0058] サーバとクライアントの間の通信プロトコルのセットアップの間、クライアントは、その後のクライアント要求−サーバ転送プロセスのため、１以上のソースデータ又は画像（すなわち圧縮された係数）を特定する場合がある。１実施の形態では、サーバ−クライアントは、CORBA（Common Object Request Broker Architecture）により提供される「イベント」通信サービスを実現する。しかし、任意のネットワークプロトコルは、本発明の精神又は範囲から逸脱することなしにクライアント−サーバネットワーク環境を実現するために使用される。]
[0059] 図６Ｂに更に示されるように、あるクライアントの要求の開始に応じて、データはサーバ１００からクライアントに転送される。特に、クライアントは、ソースデータ（たとえばソース画像）の圧縮された係数の１以上のパーティションを識別する要求を生成する。この例について、クライアント１５０は、ソースデータ１１０の所望の部分に対応する圧縮された係数のパーティションの要求を生成する。クライアントは、ソースデータ１１０の所望の部分をクライアントで再構成するために十分な係数の座標のパーティションを定義する要求を生成する。係数のクライアント要求は、画像ＩＤ及び要求された圧縮された係数のパーティションの指定を含む。画像ＩＤは、要求されている画像を識別する。要求されたパーティションの指定は、ソースデータファイル４００における階層データの表現において１以上のレベルを識別し、レベル内の１以上の対応する要求されるパーティションを識別する。] 図６Ｂ
[0060] 要求に応答して、サーバ１００は、要求において識別されるソースデータファイル４００から圧縮された係数のパーティションを抽出し、クライアント１５０に係数の圧縮されたパーティションを転送する。その後、クライアント１５０は、圧縮された係数のパーティションを使用して、画像の一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成する。再構成は、本実施の形態で記載された機能を実行するクライアント１５０で動作する、ソフトウェア（たとえばコンピュータ実行可能な命令）、実行可能なプロセッサの命令による専用プロセッサのようなハードウェア、或いはそれらの組み合わせを通して達成される。係るソフトウェア及びハードウェアは、視覚的にロスレスな再構成手段と呼ばれる。]
[0061] クライアントが完全な忠実度又はクライアントで記憶されるソース画像の一部の完全なロスレスなバージョンを望み、且つクライアントがレベル１の係数データを有する場合、クライアントは、画像ＩＤと画素の座標とを含む、画像の一部について残余データのパーティションの要求を生成する。クライアント１６０は、レベル０の係数について残余データの要求を生成する。サーバ１００は、要求に応答して、レベル０の残余の画素データのパーティションを抽出し、残余データをクライアント１６０に送出する。つぎに、クライアント１６０は、前に生成された画素データ及び残余の画素データとを使用して、完全な忠実度（画像の一部の完全にロスレスなバージョン）で、画像の一部を再構成する。再構成は、本実施の形態で記載された機能を実行するためにクライアント１６０で動作する、ソフトウェア（たとえばコンピュータ実行可能な命令）、又は、実行可能なプロセッサ命令による専用プロセッサのようなハードウェア、或いはそれらの組み合わせを通して達成される。係るソフトウェア及びハードウェアは、本実施の形態では完全にロスレスな画像再構成手段と集合的に呼ばれる。]
[0062] 図７は、圧縮された係数のパーティションのクライアント要求を処理する方法を例示するフローダイアグラムである。クライアントアプリケーションは、クライアントコンピュータで動作し、画像のようなソースデータの表示を要求する。プロセスは、クライアントアプリケーションが画像の所望の解像度で画素の座標を生成するときに始動される（図７の５００）。クライアントは、所望の解像度で、画素の座標により特定される、画像の一部を生成するために要求される圧縮された係数のパーティションを計算する（図７の５２０）。係数がクライアントでキャッシュされない場合、クライアントは、圧縮された係数の要求されたパーティションの要求を定式化する（図７の５３０及び５４０）。要求は、サーバに送信される。サーバは、画像ファイルの所望の部分に対応するソースデータファイル４００から圧縮された係数のパーティションを抽出し、圧縮された係数のパーティションは、クライアントに送出される（図７の５５０）。次いで、クライアントは、圧縮された係数を分解する（図７の５５５）。係数がクライアントでキャッシュに格納されるか（図７の５３０）、クライアントが圧縮された係数を伸張する場合、クライアントは係数のパーティションから画像を再構成する（図７の５６０）。再構成された画像は、ユーザ要求に応答してクライアントで表示される（図７の５７０）。] 図７
[0063] 図８は、残余データのクライアント要求を処理する方法を例示するフローダイアグラムである。本実施の形態について、クライアントは、圧縮された係数から生成された画像データを記憶し、及び／又はソース画像の少なくとも１部について圧縮された係数を記憶する。クライアントアプリケーションは、完全にロスレスな解像度の表示の要求を受信する（図８の８００）。クライアントは、ソース画像の画素座標からレベル１の圧縮された係数及びレベル０の残余データの要求されるパーティションを計算する（図８の８１０）。上述されたように、クライアントは、エッジ効果を扱うために更なる画素を指定する。要求に応答して、サーバは、レベル１の圧縮された係数のパーティションとレベル０の残余の画素データのパーティションとを抽出し、圧縮された係数及び残余画素データとをクライアントに送出する（図８の８５０）。圧縮された係数及び残余データを使用して、クライアントは、前の生成された画素データと残余の画素データとを使用して、完全な忠実度の画像（すなわち完全のロスレスな画像）を再構築する（図８の８６０）。次いで、クライアントは、完全にロスレスな画像を表示する（図８の８７０）。] 図８
[0064] 図９は、クライアントで視覚的にロスレスな画像から完全にロスレスな画像を再構築する方法を例示するブロック図である。クライアントは、伸張エンジン９１０で圧縮された係数を受信する。伸張エンジン９１０は、圧縮された係数から係数を生成する。逆変換処理２９０は、係数から画素データを生成するため、逆変換を実行する。画素データは、キャッシュ９５０において格納される。画素処理９３０は、クライアントのフレームバッファ９４０及びディスプレイのために画素データを生成する。残余データは、伸張エンジン９０５における伸張の後、画素処理９３０で受信される。完全な忠実度又は完全なロスレスな画像を再構成するため、画素処理９３０は、係数から生成された画素データ、及びディスプレイのフレームバッファ９４０の残余の画素データを集める。] 図９
[0065] 当業者であれば、本実施の形態で開示された実施の形態に関連して記載される様々な例示的な論理ブロック、モジュール及びアルゴリズムは、電子的なハードウェア、コンピュータソフトウェア、又は両者の組み合わせとして実現される場合があることを理解されるであろう。ハードウェアとソフトウェアとが交互に用いられることを明らかに説明するため、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール及びステップがそれらの機能の観点で一般的に記載された。係る機能性がハードウェアとして実現されるか、ソフトウェアとして実現されるかは、特定の用途及びシステム全体に課される設計の制約に依存する。当業者であれば、それぞれの特定の用途について変形する方式で記載された機能性を実現する場合があるが、係る実現の決定は、本発明の範囲から逸脱させるとして解釈されるべきではない。]
[0066] 本明細書で開示される実施の形態と共に記載される様々な例示的な論理ブロックとモジュールは、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は本明細書で記載された機能を実行するために設計されるその任意の組み合わせで実現又は実行される場合がある。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであるが、代替において、プロセッサは、従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンである場合がある。プロセッサは、コンピュータ装置の組み合わせとして実現される場合もある（たとえば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１以上のマイクロプロセッサ、又は任意の他の係るコンフィギュレーション）。]
[0067] 本発明は特定の例示的な実施の形態の観点で記載されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、当業者により様々な変更及び変形が行われる場合がある。]

权利要求:

請求項1
サーバから少なくとも１つのクライアントに画像データを伝送する方法であって、当該方法は、前記画像データの圧縮された階層的な表現を生成するステップと、前記圧縮された階層的な表現は、複数の圧縮された係数を含み、前記圧縮された係数に対応する残余データを生成するステップと、前記圧縮された係数と前記残余データは、データの損失なしに前記画像データの少なくとも１部を再構成するに十分であり、前記サーバから前記クライアントに、前記圧縮された係数と前記残余データとを転送するステップと、前記圧縮された係数を使用して、前記クライアントでの表示のため、前記画像データの前記一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成するステップと、前記クライアントで、前記残余データを使用して、前記クライアントでのロスレスな表示のため、前記画像データの前記一部の完全にロスレスなバージョンを再構成するステップと、を含む方法。
請求項2
前記サーバから前記クライアントへの前記圧縮された係数と前記残余データの前記転送するステップは、前記クライアントが前記圧縮された係数と残余データについて前記サーバに要求を送出することにより開始される、請求項１記載の方法。
請求項3
前記圧縮された階層的な表現及び前記残余データは、前記サーバで生成されるか又は前記サーバにより遠隔的にアクセス可能なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体で生成される、請求項１記載の方法。
請求項4
前記圧縮された階層的な表現は、浮動小数点のカーネルによるウェーブレット変換を使用して前記画像から生成される、請求項１記載の方法。
請求項5
前記クライアントから前記サーバに、前記圧縮された階層的な表現の更なる圧縮された係数を送出して、前に転送された圧縮された係数と前記更なる圧縮された係数との組み合わせから前記画像の新たな部分を再構成するステップと、前記サーバから前記クライアントに、前記画像データの前記新たな部分に対応する、前記階層的な表現からの前記更なる圧縮された係数を転送するステップと、前記更なる圧縮された係数と前記前に転送された圧縮された係数とにより前記画像データの前記新たな部分を再構成するステップと、を更に含む請求項１記載の方法。
請求項6
前記クライアントから前記サーバに、前記画像データの前記新たな部分について残余データの要求を送出するステップと、前記サーバから前記クライアントに、前記画像データの前記新たな部分に対応する残余データを転送するステップと、前記更なる圧縮された係数、最初に転送された前記圧縮された係数、及び残余データから前記画像データの前記新たな部分を再構成するステップと、を更に含む請求項５記載の方法。
請求項7
前記残余データを生成するステップは、前記圧縮された係数に逆ウェーブレット変換を実行して、逆変換された視覚的にロスレスなデータを生成するステップと、前記逆変換された視覚的にロスレスなデータと前記画像データの間の差から前記残余データを生成するステップと、を含む請求項１記載の方法。
請求項8
前記圧縮された階層的な表現を生成するステップは、浮動小数点のカーネルを使用して前記画像データにウェーブレット変換を実行して、係数の階層的な表現を生成するステップと、前記係数の階層的な表現を量子化するステップと、前記係数の階層的な表現を圧縮するステップと、を含む請求項１記載の方法。
請求項9
前記圧縮された係数を複数の圧縮された係数のパーティションに分割するステップと、前記クライアントから前記サーバに、前記圧縮された係数の少なくとも１つのパーティションの要求を送出するステップと、前記サーバから前記クライアントに、前記要求された圧縮された係数の少なくとも１つのパーティションを転送するステップと、前記圧縮された係数から前記クライアントで前記画像データを再構成するステップと、を更に含む請求項１記載の方法。
請求項10
前記残余データを複数の残余データのパーティションに分割するステップと、前記クライアントから前記サーバに、前記残余データの少なくとも１つのパーティションの要求を送出するステップと、前記サーバからクライアントに、前記残余データの要求されたパーティションを転送するステップと、前記残余データの要求されたパーティションにより前記画像データの前記一部の前記完全にロスレスなバージョンを再構成するステップと、を更に含む請求項９記載の方法。
請求項11
コンピュータにより使用されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、当該コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、画像データの圧縮された階層的な表現を生成するステップと、前記圧縮された階層的な表現は複数の圧縮された係数を含み、前記圧縮された係数に対応する残余データを生成するステップと、前記圧縮された係数と前記残余データは、データの損失なしに前記画像データの少なくとも１部を再構成するに十分であり、前記圧縮された階層的な表現と前記残余データとを記憶するファイルを生成するステップとを含み、前記ファイルは、クライアントに前記圧縮された係数と前記残余データを転送するため、サーバにとってアクセス可能であり、前記圧縮された係数は、前記クライアントでの表示のために前記画像データの前記一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成するために前記クライアントにより使用可能であり、前記残余データは、前記クライアントでのロスレスな表示のために前記画像データの前記一部の完全のロスレスなバージョンを再構成するために前記クライアントにより使用可能である、機能を実行するために複数の命令を有する、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項12
前記画像データは、医用画像データである、請求項１１記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項13
前記圧縮された階層的な表現は、浮動小数点のカーネルによるウェーブレット変換を使用して前記画像データから生成される、請求項１１記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項14
前記残余データを生成するステップは、前記圧縮された係数に逆ウェーブレット変換を実行して、逆変換された視覚的にロスレスなデータを生成するステップと、前記逆変換された視覚的にロスレスなデータと前記画像データの間の差から前記残余データを生成するステップと、を含む請求項１１記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項15
前記圧縮された階層的な表現を生成するステップは、浮動小数点カーネルを使用して前記画像データにウェーブレット変換を実行して、係数の階層的な表現を生成するステップと、前記係数の階層的な表現を量子化するステップと、前記係数の階層的な表現を圧縮するステップと、を含む請求項１１記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項16
前記圧縮された係数を複数の圧縮された係数のパーティションに分割する命令を更に含む、請求項１１記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項17
前記残余データを複数の残余データのパーティションに分割する命令を更に含む、請求項１６記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項18
画像データを転送するシステムであって、前記画像データの、複数の圧縮された係数を有する圧縮された階層的な表現を記憶し、前記圧縮された係数に対応する残余データを記憶するサーバと、前記圧縮された係数及び前記残余データは、データの損失なしに前記画像データの少なくとも１部を再構成するに十分であり、クライアントでの表示のために前記画像データの前記一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成するために前記圧縮された係数を受信し、前記クライアントで、前記クライアントでのロスレスな表示のために前記画像データの前記一部の完全にロスレスなバージョンを再構成するために前記残余データを受信する少なくとも１つのクライアントと、前記サーバから前記少なくとも１つのクライアントへの前記圧縮された係数及び前記残余データを伝送するネットワークと、を有するシステム。
請求項19
前記クライアントは、前に転送された圧縮された係数と更なる圧縮された係数との組み合わせから前記画像データの新たな部分を再構成するために必要な前記圧縮された階層的な表現から更なる圧縮された係数の要求を前記サーバに送出し、前記サーバは、前記画像データの前記新たな部分に対応する、前記階層的な表現からの前記要求された更なる圧縮された係数を前記ネットワークを通して前記クライアントに転送する、請求項１８記載のシステム。
請求項20
サーバからクライアントに画像を転送するシステムであって、前記サーバによりアクセス可能な前記画像データの圧縮された階層的な表現を生成する伸張処理手段と、前記圧縮された階層的な表現は、複数の圧縮された係数を含み、前記圧縮された係数に対応し、前記サーバによりアクセス可能な残余データを生成する残余データ生成手段と、前記圧縮された係数及び前記残余データは、データの損失なしに前記画像データの少なくとも１部を再構成するに十分であり、前記サーバから前記クライアントに、前記圧縮された係数及び前記残余データを転送する通信手段と、前記クライアントで、前記圧縮された係数を使用して、前記クライアントでの表示のために前記画像データの前記一部の視覚的にロスレスなバージョンを再構成する第一の再構成手段と、前記クライアントで、前記残余データを使用して、前記クライアントでのロスレスな表示のために前記画像データの前記一部の完全にロスレスなバージョンを再構成する第二の再構成手段と、を有するシステム。
請求項21
前記残余データ生成手段は、前記圧縮された係数に逆ウェーブレット変換を実行して、逆変換された視覚的にロスレスなデータを生成し、前記逆変換された視覚的にロスレスなデータと前記画像データの間の差から前記残余データを生成する、請求項２０記載のシステム。
請求項22
前記サーバ又は前記サーバにより遠隔的にアクセス可能なコンピュータ読み取り可能な記録媒体のうちの１つは、前記分解処理手段及び前記残余データ生成手段とを有する、請求項２０記載のシステム。