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유방 하모닉 초음파 영상에서 스펙클 잡음 제거 방법에 따른 영상 분할 성능 비교
Comparison of Segmentation Performance depending on Despeckling Methods in Ultrasound Harmonic Imaging for Breast 원문보기

한국정보처리학회 2010년도 춘계학술발표대회, 2010 Apr. 23, 2010년, pp.447 - 450  

조인아 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ,  이시형 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ,  권주원 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ,  노용만 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과)

초록
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하모닉 초음파 영상은 일반 초음파 영상에 비해 조직 간의 영상 대조도와 해상도를 향상 시키고, 경계가 보다 명확하기 때문에 초음파 영상 진단 분야에서 각광받고 있다. 하지만 초음파 영상이 포함하고 있는 스펙클 잡음 (speckle noise)에 의한 화질 저하는 하모닉 초음파 영상에서도 여전히 문제가 되고 있다. 이러한 스펙클 잡음을 제거하기 위해 많은 스펙클 제거 (despeckling) 방법들이 연구되었으며, 대부분의 방법들이 영상의 시각적 개선에 초점을 두고 있다. 이러한 접근 방법은 잡음개선정도와 영상의 정보 손실의 상반 관계 (trade off)를 갖는다. 한편 병변 분할은 이런 잡음 제거 방법에 따라 다른 분할 성능을 보이게 된다. 따라서 정확한 병변 분할을 위해서는, 스펙클 제거 방법에 따른 병변 분할 성능을 비교하고, 그 결과를 토대로 병변 분할에 효과적인 스펙클 제거 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 유방 하모닉 초음파 영상에서 다양한 스펙클 제거 방법을 사용하여 각각의 필터가 병변 분할 성능에 미치는 영향을 비교해 보았으며, 실험 결과를 바탕으로 유방 병변 분할에 효과적인 전처리 역할을 수행하는 필터에 대해 분석해 보았다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 영상 분할을 위한 전처리 과정으로 사용되는 스펙클 잡음 제거 방법은 병변의 경계를 보존하면서 영상 내의 동질한 영역에서는 평활화가 잘 일어나는 방법일 수록 효과적이다. 따라서 영상의 경계 지도 (edge map) 분석을 통해 병변 분류에 대한 스펙클 제거 방법의 효용성을 살펴본다.
  • 본 논문에서는 유방 하모닉 초음파 영상에서 기존 스펙클 제거 방법이 유방 병변 분할에 미치는 영향을 정량적으로 분석한다. 이를 위해서 먼저 세 가지 스펙클 제거 방법 (NESBF, SRAD, WBS)을 적용하고, 반자동 영상 분할 기반 레벨 셋 (Level Set)알고리즘을 통해서 병변의 분할을 수행한다.
  • 본 논문에서는 유방 하모닉 초음파 영상에서 병변 분할 시 전처리 과정으로 NESBF, SRAD, WBS 와 같은 스펙클 제거 방법들을 적용해보고 원본 영상과 비교 했을 때, 앞의 방법들이 유방 병변 분할의 성능에 미치는 영향에 대해서 분석해 보았다. 실험 결과를 통해 스펙클 제거 방법에 따라 많은 성능 향상의 차이를 보임을 확인할 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초음파란? 초음파는 MRI 나 CT 등에 비해 상대적으로 적은 비용으로 실시간 데이터를 획득할 수 있기 때문에 현재 널리 이용되고 있는 의료 영상 진단 방법 중 하나이다. 많은 초음파 기술 중에서 최근 각광을 받고 있는 하모닉 초음파 영상은 기존 초음파 방식에서 사용하는 주파수의 두 배의 주파수 신호를 이용하여 잡음을 줄임으로써 영상의 정밀도를 향상시키는 방법이다.
하모닉 초음파 영상의 방식은? 초음파는 MRI 나 CT 등에 비해 상대적으로 적은 비용으로 실시간 데이터를 획득할 수 있기 때문에 현재 널리 이용되고 있는 의료 영상 진단 방법 중 하나이다. 많은 초음파 기술 중에서 최근 각광을 받고 있는 하모닉 초음파 영상은 기존 초음파 방식에서 사용하는 주파수의 두 배의 주파수 신호를 이용하여 잡음을 줄임으로써 영상의 정밀도를 향상시키는 방법이다. 하지만 하모닉 초음파 영상은 신호의 배가 잡음 (multiplicative)의 형태로 존재하는 스펙클 잡음의 영향을 받는다.
스펙클 잡음을 줄일 수 있는 방법에 대한 연구는? 스펙클 잡음을 줄일 수 있는 방법에 대한 연구는 다양하게 진행되었다. Lee Filter [1]는 1980 년에 적응적 필터를 통해서 스펙클 잡음을 제거하였고, 영상에 로그 (logarithmic) 변환을 도입하여 스펙클 잡음의 배가 잡음 성분을 가산 잡음 (additive noise)의 형태로 변환한 후 스펙클 잡음을 제거하는 Homomorphic Wiener filter 방법 [2]이 연구되었다. Speckle Reducing Anisotropic Diffusion (SRAD) [3]는 영상의 평활화 (smoothing) 과정을 확산 현상으로 간주하고 경계 (edge)를 제외한 영역에서만 확산이 이루어지도록 하여 스펙클 잡음을 제거하였다. 그리고 웨이블릿 도메인에서 영상을 분해하고 임계치를 이용해 잡음을 제거하는 Wavelet Bayes Shrinkage (WBS) 방법 [4]과 특이점 (outlier)을 제거함으로써 평활화를 시키는 Squeeze Box Filter (SBF) [5], 가우시안 잡음을 추가하여 SBF 를 수행하는 Noise Enhanced Squeeze Box Filter (NESBF) [6]등이 연구되어 왔다.
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