[发明专利]一种用于胸部断层扫描放射影像的无损压缩方法

说明书

本发明公开了一种用于胸部断层扫描放射影像的无损压缩方法。步骤包括：步骤1，胸部CT影像胸部自动提取；步骤2，像素变换及归一化；步骤3，像素及均值编码；发明方法在胸部CT数据压缩上能够提供较高的压缩比，并且压缩后的数据保证满足放射学诊断使用要求。

技术领域

本发明属于医学图像压缩领域，专用于面向计算机断层扫描影像(ComputedTomography)云诊断应用的影像压缩,尤其涉及一种用于胸部断层扫描放射影像的无损压缩方法。

背景技术

医学影像压缩

医疗信息系统从信息化时代发展至今面临诸多问题与挑战。“信息孤岛”是医疗信息系统中最主要的问题之一，由于信息化发展水平不均，资源配置不均等问题导致的大量存在与各个医疗机构之间和医疗机构自身的重复性信息化建设最重导致了医院运行效率低下，成本高企的客观问题。随着云计算和大数据技术发展，越来越多的医院开始愿意采用云端方案来解决医院信息化系统建设问题，从而避免资源浪费，节约运营成本。医学影像作为医院最主要的几种数据形式之一，主要用于病人病情的诊断，随访和回顾。由于其采集量巨大，数据信息量巨大，且放射科诊断医生的严重不足，许多大型医院的放射科面临工作任务量巨大，数据存储成本极高，和利用率极低的客观问题。医院开始逐渐推广并采用远程云端影像数据诊断的服务方式，将自身采集的大量数据分流到云端诊断中心，优化了资源配置，减轻了放射科负担，提高了医院的诊断效率。然而，医学影像数据具备单笔数据量大，存储期长等特点，对云端诊断解决方案提出了特殊需求。带宽和存储空间占用是医学影像数据上云必须要解决的问题。图像压缩技术作为减少图像尺寸的重要技术，分为有损压缩和无损压缩两种。实际使用中大量存在的基于JPEG[1]有损压缩方案虽然方法简单，但对图像精度由一定损失，可能会对基于医学影像的后续诊断产生影响。在医学影像相关的图像压缩技术主要采用无损压缩技术为主，传统的通用无损压缩方法(熵编码技术[2])为了保证通用性，很难提高压缩比率。面向特定的医学影像的应用，设计适合该应用的特定影像压缩技术，从理论上能够最大化压缩比率，减少存储和带宽成本。

云端影像诊断解决方案

云端影像诊断云服务主要包含两个关键步骤：终端上传和云端诊断。终端即任意医疗机构工作人员利用工作站电脑或移动设备发起远程云诊断请求，终端负责将需要云服务诊断的病例检查数据经过一定的处理再通过互联网上传到云端，并且从云端下载诊断报告，返回给最终报告使用者。云端诊断即远程云端服务器在接受到终端上传的影像数据后，将数据进行还原，然后分发到最终的诊断个体(阅片医生)。诊断个体在完成诊断后，将诊断报告返回给云端服务器，最终推送回发起阅片请求的终端。云端影像诊断云服务的总体服务框架见图1。

熵编码技术

Huffman编码[2]是一种高效通用的熵编码技术，常用语无损压缩，根据信息熵原理，数据中存在的冗余性重复值越多，huffman熵编码的压缩比就越高。Huffman编码包含两个步骤进行。首先根据原始数据中数据相同值出现的频率建立huffman编码数，然后根据编码树对数据进行编码。给定大小为N的数据集X＝{(x_i,p_i)}，i＝0,1,2,…N。其中x_i为X中的任意取值，p_i代表取值x_i在X中的出现频率。编码过程如下：

1)Huffman树建立

a)初始节点集NodeSet，初始状态NodeSet中有N个叶子节点，每个叶子节点(x_i,p_i)记录X数据集的一种取值和其在数据集中出现的频率。在建树的过程中，只有叶子节点具有取值信息x_i,。

b)开始自底向上开始建立huffman树，循环迭代，直到NodeSet只有一个节点停止：

i.找到两个出现频率最低的取值m,n。