KR20010023427A - Method and system for automated detection of clustered microcalcifications from digital mammograms - Google Patents

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래드번토마스에프.
로저스스티븐케이.
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Abstract

하나의 디지털 유방 방사선 사진(100)은 먼저 유방영역 서브 이미지로 자동적으로 잘라내어지고(200) 이어서 이 서브 이미지는 최적화된 가우시안 차 필에 의해 처리되어 서브 이미지내에 잠재하는 미세석회화의 출현을 강조하는, 디지털 유방 방사선 사진 내 클러스터상 미세석회화를 검출 및 표시하는 방법 및 시스템. 잠재하는 미세석회화는 임계치화되며 클러스터가 검출되고(300), 검출된 클러스터에 대해 특징이 계산되고 클러스터들은 신경망에 의해 의심이 가는 것 혹은 의심이 가지 않는 것으로서 분류된다(400). 의심이 가는 검출된 클러스터상 미세석회화의 원래 디지털 유방 방사선 사진 내의 위치가 표시된다. 시스템의 결과는 시스템에 의해 보고된 개개의 검출을 방사선 의사가 먼저 수용하거나 거절한 후에 결과에 관찰을 결합함으로서, 원래 유방 방사선 사진에 대한 방사선 의사의 관찰에 최적으로 결합된다.One digital mammogram 100 is first automatically cropped into a breast region sub image (200) and then this sub image is processed by an optimized Gaussian fill to emphasize the appearance of latent microcalcifications in the sub image, Methods and systems for detecting and displaying clustered microcalcifications in digital mammograms. Potential microcalcification is thresholded and clusters are detected (300), features are computed for the detected clusters, and the clusters are classified as suspected or unsuspected by the neural network (400). The location within the original digital mammogram of the suspected detected clustered microcalcifications is indicated. The results of the system are optimally coupled to the radiologist's observations on the original mammogram by combining the observations with the results after the radiologist first accepts or rejects the individual detections reported by the system.

Description

디지털 유방 방사선 사진으로부터 클러스터상 미세석회화의 자동 검출을 위한 방법 및 시스템{Method and system for automated detection of clustered microcalcifications from digital mammograms}Method and system for automated detection of clustered microcalcifications from digital mammograms

신체검사와 더불어 유방 조영술(mammography)은 현재 유방암 스크리닝에 선택되는 과정이다. 스크리닝 유방 조영술로 유방암 사망률은 어림잡아 30 내지 35 퍼센트 감소되었다. 그러나, 1996년에 대략 185,700명의 새로운 유방암 환자가 진단되었으며 44,000명의 여성이 이 병으로 사망하였다. 여성은 8 중 하나는 유방암으로 진단될 가능성이 있으며 30에 하나는 이 병으로 사망할 것이다.Mammography, along with physical examinations, is currently the process of choice for breast cancer screening. Screening mammography reduced breast cancer mortality rates by approximately 30 to 35 percent. However, in 1996 approximately 185,700 new breast cancer patients were diagnosed and 44,000 women died of the disease. One in eight women is likely to be diagnosed with breast cancer and one in 30 will die from the disease.

유방 조영술이 잘 연구되어 표준화된 방법이긴 하나, 유방암으로 진단된 여성의 20 내지 30에 있어서 이들의 유방 방사선 사진은 음성으로서 판단되었다. 더욱이, 유방 방사선 사진으로 발견한 것(findings)에 근거하여 생체검사 의뢰된 환자의 단지 10 내지 20퍼센트만이 암이 있는 것으로 판명된다. 또한, 과거로 올라가 추정해 보면 방사선 의사가 놓친 악성이 유방 방사선 사진의 3분이 2에서 명백함을 보이고 있다. 조잡한 화질, 잘못된 환자의 위치설정, 부정확한 판단, 파이브로글랜듈라(fibroglandular) 조직 엄폐, 방사선 사진 발견의 구별하기 어려운 본질, 눈의 피로, 혹은 간과를 포함하는 몇가지 요인의 탓으로 검출을 놓칠 수 있다.Although mammography is a well researched and standardized method, in 20-30 of women diagnosed with breast cancer, their mammograms were judged negative. Moreover, only 10 to 20 percent of patients referred for biopsy are found to have cancer based on findings on mammograms. In the past, it is also estimated that the malignancy missed by the radiologist is evident in two-thirds of the mammograms. Detection may be missed due to several factors, including poor picture quality, incorrect patient positioning, inaccurate judgment, obscuring fibroglandular tissue, the indistinguishable nature of radiographic findings, eye fatigue, or overlook have.

감도를 증가시키기 위해서, 이중 독입(reading)이 제안되었다. 그러나, 스크리닝 유방 방사선 사진 수의 증가하게 되면 이러한 옵션은 가망없게 된다. 대안으로, 컴퓨터 보조 진단(CAD 혹은 CADx) 시스템은 방사선 의사에게 레전(legion)을 검출하여 진단하는데 도움을 주는 "제2 리더(reader)"로서 작동할 수 있다. 몇몇 연구자는 디지털 컴퓨터로 유방 방사선 사진의 이상(abnormalities)을 해석하려고 시도하였다. 그러나, 알려진 연구에 따르면 오류-양성 검출에 대한 트루-양성 검출율이 바람직하지 않게 낮은 것으로 여겨진다.In order to increase the sensitivity, double reading has been proposed. However, increasing the number of screening mammograms makes this option unlikely. Alternatively, a computer aided diagnostic (CAD or CADx) system can act as a "second reader" to assist the radiologist in detecting and diagnosing a region. Some researchers have attempted to interpret the abnormalities of mammograms using digital computers. However, known studies suggest that the true-positive detection rate for error-positive detection is undesirably low.

구별하기 어려운 미세석회화(microcalcification)는 조기, 치료가능한 유방암에서 우선으로 종종 유일한 방사선 사진에 의한 발견이기 때문에 미세석회화는 자동 검출을 위한 이상적인 타겟이지만, 의심되는 클러스터의 개개의 미세석회화는 방사선 사진에 꽤 제한된 범위로 나타난다. 방사선 사진으로 검출된 유방 암종(carcinomas)의 30 내지 50퍼센트가 유방 방사선 사진 상에 미세석회화를 나타내며 현미경 검사시 유방 암종의 60 내지 80퍼센트가 미세석화회를 나타낸다. 유방 방사선 사진에 의한 미세석회화 검출율의 증가는 조기 유방암 검출에 그 사진 효능 개선으로 될 것이다.Microcalcification is an ideal target for automatic detection because microcalcification, which is often difficult to distinguish, is often the first and only radiographic finding in early, treatable breast cancers, but individual microcalcifications of suspect clusters are quite sensitive to radiographs. Appear in a limited range. Thirty to fifty percent of carcinomas detected by radiographs show microcalcifications on the mammograms and 60 to 80 percent of breast carcinomas show microcalcifications upon microscopic examination. Increasing the detection rate of microcalcification by mammography will lead to improved photographic efficacy in detecting early breast cancer.

CAD 시스템의 전망이 암을 진단하는 의사의 능력을 증진시키는 것일지라도, 문제는 사람의 판단으로 발견될 수도 있을 일부 해당 부위를 모든 CAD 시스템이 검출할 수 없다는 것이다. 그러나, 사람의 판단은 나중에 암 징후로 나타나는 해당 부위를 놓친다. 암에 관련된 부위를 놓치는 것을 오류 음성 에러라고 하며 정상 부위를 암에 관련시키는 것을 오류 양성 에러라고 한다.Although the prospect of CAD systems is to enhance the physician's ability to diagnose cancer, the problem is that not all CAD systems can detect some of those areas that may be found at human judgment. However, a person's judgment misses those areas that later manifest as signs of cancer. Missing a cancer-related site is called a false negative error, and relating a normal site to a cancer is called a false positive error.

방사선 의사가 유방 방사선 사진 해석에 CAD 시스템 출력을 어떻게 결합할 것인가는 아직 명백하지 않다. 어떠한 기존의 CAD 시스템이라도 평균 방사선 의사에 의해 검출된 의심이 가는 모든 부위를 발견하였다고 할 수 없고 이들은 수락할 수 없을 정도로 높은 오류 양성 에러율을 갖는 경향이 있다. 그러나, CAD 시스템은 방사선 의사가 놓칠 수 있는 몇몇 의심이 가는 부위를 발견할 수 있다.It is not yet clear how the radiologist will combine CAD system output with mammography. No existing CAD system has found all suspected sites detected by the average radiologist and they tend to have unacceptably high false positive error rates. However, CAD systems can find some suspicious areas that radiologists may miss.

본 발명은 방사선 의사 감도를 줄이지 않고 디지털 이미지로부터 클러스터상 미세석회화(clustered microcalcification)를 자동으로 검출하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for automatically detecting clustered microcalcification from a digital image without reducing the radiosensitivity.

도 1은 디지털 유방 방사선 사진 내 클러스터상 미세석회화의 검출을 위한 자동 시스템을 도시한 흐름도이다.1 is a flow diagram illustrating an automated system for detection of clustered microcalcifications in digital mammograms.

도 2 및 도 3은 본 발명의 자동 크로핑 방법 및 시스템을 도시한 흐름도이다.2 and 3 are flowcharts illustrating the automatic cropping method and system of the present invention.

도 4-10은 본 발명의 자동 크로핑 방법 및 시스템을 보다 상세히 도시한 흐름도이다.4-10 are flowcharts illustrating in more detail the automatic cropping method and system of the present invention.

도 11은 본 발명의 클러스터상 미세석회화 검출기를 보다 상세히 도시한 흐름도이다.11 is a flow chart illustrating in more detail the clustered microcalcification detector of the present invention.

도 12는 본 발명의 3 x 3 십자형 미디언 필터를 도시한 개략도이다.12 is a schematic diagram illustrating a 3 x 3 cross-shaped median filter of the present invention.

도 13은 가우시안 차(DoG) 필터 커넬의 3차원도이다.13 is a three dimensional view of a Gaussian difference (DoG) filter kernel.

도 14는 도 13의 DoG 필터 커넬의 중심을 통해 본 단면도이다.14 is a cross-sectional view through the center of the DoG filter kernel of FIG. 13.

도 15는 미세석회화 검출 시스템의 전역 임계치화 부분을 도시한 흐름도이다.15 is a flow diagram illustrating the global thresholding portion of a microcalcification detection system.

도 16은 본 발명의 2중 지역 임계치화를 도시한 흐름도이다.Figure 16 is a flow diagram illustrating dual region thresholding of the present invention.

도 17은 전역 및 이중-지역 임게치화의 결과들의 결합을 도시한 흐름도이다.17 is a flow chart illustrating the combination of results of global and dual-region imposition.

도 18은 본 발명의 슬로핑 지역 임계치화를 도시한 흐름도이다.18 is a flow chart illustrating a sloped area thresholding of the present invention.

도 19은 본 발명의 클러스터화 방법을 도시한 흐름도이다.19 is a flowchart illustrating a clustering method of the present invention.

도 20은 본 발명의 클러스터화 방법을 도시한 개략도이다.20 is a schematic diagram illustrating a clustering method of the present invention.

도 21은 본 발명의 특징 계산처리를 도시한 흐름도이다.Fig. 21 is a flowchart showing a feature calculation process of the present invention.

도 22는 클래스당 하나의 판별함수를 갖는 분류기를 도시한 흐름도이다.22 is a flowchart illustrating a classifier having one discrimination function per class.

도 23은 2 클래스 분류기용 다층 퍼셉트론 신경망을 도시한 개략도이다.23 is a schematic diagram illustrating a multilayer perceptron neural network for a class 2 classifier.

도 24는 검출 및 분류후의 결과들을 테스트하는 히스토그램이다.24 is a histogram testing the results after detection and classification.

도 25는 본 발명의 파라미터 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.25 is a flowchart illustrating a parameter optimization method of the present invention.

도 26은 검출을 분류하기 전에 본 발명의 자유 응답 수신기 동작특성 곡선도이다.Figure 26 is a curve diagram of a free response receiver operating characteristic of the present invention prior to classifying detection.

도 27은 검출을 분류한 후에 본 발명의 자유 응답 수신기 동작특성 곡선도이다.27 is a curve diagram of a free response receiver operating characteristic of the present invention after classifying detection.

도 28은 오류 음성 검출 확률과 오류 양성 검출 확률간 관계를 보인 확률 밀도 함수도이다.28 is a probability density function diagram showing a relationship between an error negative detection probability and an error positive detection probability.

도 29는 트루 음성 검출 확률과 트루 양성 검출 확률간 관계를 보인 확률 밀도 함수도이다.29 is a probability density function diagram showing the relationship between true negative detection probability and true positive detection probability.

도 30은 방사선 의사의 검출과 CAD 시스템의 검출간 관계를 도시한 벤 다이어그램이다.30 is a Venn diagram showing the relationship between the detection of the radiologist and the detection of the CAD system.

도 31은 컴퓨터 보조 진단 검출과 사람 해석자의 검출을 최적 감도를 위해 결합하는 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 31 is a flow diagram illustrating a method for combining computer aided diagnostic detection with human interpreter detection for optimal sensitivity.

도 32는 밀도 검출기를 포함하는 본 발명의 대안 실시예를 도시한 흐름도이다.32 is a flow diagram illustrating an alternative embodiment of the present invention including a density detector.

〈발명의 요약〉<Summary of invention>

따라서, 본 발명의 목적은 디지털 유방 방사선 사진으로부터 클러스터상 미세석회화를 자동으로 검출하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and system for automatically detecting clustered microcalcifications from digital mammograms.

이들 및 다른 목적은 디지털 유방 방사선 사진을 얻고, 디지털 유방 방사선 사진 이미지를 잘라내는데(크로핑) 필요한 파라미터를 최적화하며, 디지털 유방 방사선 사진을 최적화된 크로핑 파라미터에 근거하여 잘라내어 다음 분석을 위한 유방조직을 선택하고, 클러스터상 미세석회화에 대해 필요한 파라미터를 최적화하며, 잘라낸 디지털 유방 방사선 사진 내에 클러스터상 미세석회화를 최적화된 클러스터상 미세석회화 검출 파라미터에 근거하여 검출하는, 디지털 유방 방사선 사진으로부터 클러스터상 미세석회화의 자동 검출을 위한 신규한 방법 및 시스템을 제공함으로써 본 발명에 따라 달성된다.These and other aims are to obtain digital mammograms, optimize the parameters needed to crop (crop) digital mammogram images, and cut out the digital mammograms based on the optimized cropping parameters to obtain breast tissue for subsequent analysis. Cluster-phase microcalcification from digital mammography, selecting and optimizing the necessary parameters for cluster-phase microcalcification and detecting cluster-phase microcalcification in the cropped digital breast radiograph based on optimized cluster-phase microcalcification detection parameters. It is achieved according to the invention by providing a novel method and system for the automatic detection of.

검출된 클러스터상 미세석회화는 이어서 검출 이미지로서 저장되며, 검출 이미지는 디스플레이를 위해 제공되며, 방사선 의사가 보기 위해서 컴퓨터 보조 검출 이미지가 생성된다.The detected clustered microcalcifications are then stored as a detection image, which is provided for display and a computer aided detection image is generated for viewing by the radiologist.

방사선 의사는 먼저 원래의 유방 방사선 사진을 검토하여 관계된 의심이 가는 부위의 집합 S1을 보고한다. CAD 시스템, 특히 본 발명의 CAD 시스템은 원래의 유방 방사선 사진에 대해 동작하여 관계된 의심이 가는 검출 혹은 부위의 제1 집합을 보고한다. 방사선 의사는 집합 S2를 조사하고, S2의 멤버를 의심이 가는 것으로서 받아들이거나 거절하여, 이에 따라 S2 집합의 부분집합인 의심이 가는 제3 집합을 형성한다. 방사선 의사는 이어서 나중에 일련의 정밀검사 진단을 위해서 집합 S1 및 S2의 합집합인 의심이 가는 제4 검출 집합 S4를 생성한다. 그럼으로써 CAD 시스템 출력은 해당 트루 양성 부위 검출의 전체 감도를 최적화도록 방사선 의사의 유방 방사선 사진 분석에 결합된다.The radiologist first reviews the original mammogram and reports the set S1 of suspected areas involved. The CAD system, in particular the CAD system of the present invention, operates on the original mammogram to report a first set of suspected detections or sites involved. The radiologist examines the set S2 and accepts or rejects the members of the S2 as suspect, thereby forming a suspect third set which is a subset of the S2 set. The radiologist then generates a suspected fourth detection set S4 which is the union of sets S1 and S2 for later series of overhaul diagnosis. As such, the CAD system output is coupled to the radiologist's mammogram to optimize the overall sensitivity of the true true site detection.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 다음의 설명, 첨부된 도면 및 청구범위로부터 명백할 것이다.Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following description, the accompanying drawings and the claims.

동일 참조부호는 동일 혹은 대응하는 부분을 나타내는 도면에서 특히 도 1은 디지털 유방 방사선 사진 내에 미세석회화 클러스터의 위치를 검출하기 위해서 수행되는 일련의 단계를 도시한 흐름도를 도시한 것이다.In the drawings, which refer to the same or corresponding parts, in particular FIG. 1 shows a flow chart illustrating a series of steps performed to detect the location of microcalcification clusters in a digital mammogram.

제1 단계(100)에서, 디지털 유방 방사선 사진은 디지털 유방 방사선 사진 시스템과 같은 하드웨어를 사용하여 얻어지거나, 레이저 혹은 전하-결합 소자(CCD) 디지타이저를 사용하여 유방 방사선 사진을 디지털화함으로서 얻어진다. 최적화된 크로핑(cropping) 단계(200)에서, 유방조직을 포함하는 사각형 분석 부위가 디지털 유방 방사선 사진 이미지로부터 구획되고 유방 방사선 사진 이미지를 처리하는데 필요한 시간을 감소시키기 위해서 후속 처리단계에서 사용하기 위해 유방조직에 대응하는 2진 마스크를 생성한다. 2진 마스크는 유방 조직을 포함하는 이미지 영역에 대한 검출을 제한하는데 또한 사용된다.In a first step 100, a digital mammogram is obtained using hardware such as a digital mammography system or by digitizing a mammogram using a laser or charge-coupled device (CCD) digitizer. In an optimized cropping step 200, a rectangular analysis site comprising breast tissue is partitioned from the digital mammogram image for use in subsequent processing steps to reduce the time required to process the mammogram image. Create a binary mask corresponding to the breast tissue. Binary masks are also used to limit detection for image areas containing breast tissue.

클러스터상 미세석회화는 클러스터상 미세석화화 검출 단계(300)에서 검출된다. 잡음을 줄이기 위해서 잘라낸 이미지를 미디언(median) 필터로 먼저 필터처리한 후에 이미지는 미세석회화를 향상시키기 위해서 최적화된 가우시안 차(DoG) 필터를 사용하여 필터처리된다. DoG-필터처리된 이미지는 이어서 잠재하는 미세석회화를 검출하기 위해서 최적화된 임계치 테스트를 받는다. 검출된 미세석회화는 단일 화소 표현으로 줄어들고 유방영역 밖의 검출은 제거된다. 남아있는 미세석회화는 클러스터들로 구룹화된다. 이어서 클러스터들에 대한 특징이 계산된다. 검출된 클러스터는 분류단계(400)에서 의심이 가는 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류된다.Clustered microcalcification is detected in clustered microcalcification detection step 300. The filtered image is first filtered with a median filter to reduce noise, and then the image is filtered using a Gaussian difference (DoG) filter optimized to enhance microcalcification. DoG-filtered images are then subjected to threshold tests optimized to detect latent microcalcifications. The detected microcalcifications are reduced to a single pixel representation and detection outside the breast region is eliminated. The remaining microcalcifications are grouped into clusters. The feature for the clusters is then calculated. The detected clusters are classified as suspicious or unsuspecting in the classification step 400.

자동 크로핑 단계, 클러스터상 미세석회화 검출 단계, 및 분류 단계(200, 300, 400)에 의해 사용되는 파라미터는 파라미터 최적화 단계(500)에서 최적화된다. 파라미터는 오류 양성 검출율을 최소화하면서 트루-양성 검출율을 최대화하기 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 사용한 파라미터 최적화 수단에 의해 최적화된다. 물론, 다른 최적화 방법도 사용될 수 있다.The parameters used by the automatic cropping step, the cluster phase microcalcification detection step, and the classification step 200, 300, 400 are optimized in the parameter optimization step 500. The parameters are optimized by parameter optimization means using genetic algorithm (GA) to maximize true-positive detection rate while minimizing false positive detection rate. Of course, other optimization methods can also be used.

검출된 클러스터상 미세석회화는 이미지 좌표 목록에 저장된다. 검출결과는 크로핑 과정의 결과로서 초래된 좌표변환을 처리하기 위해서 간단히 미세석회화 좌표 각각에 오프셋을 부가함으로써 처리단계(600)에서 처리된다. 검출된 클러스터상 미세석회화는 디스플레이 단계(700)에서 클러스터상 미세석회화 둘레에 그려진 직사각형으로 디지털 유방 방사선 사진 상에 표시된다. 예를 들면 의심이 가는 미세석회화를 가르키는 화살표, 혹은 의심이 가는 미세석회화 주변의 타원형과 같은 다른 표시를 사용할 수도 있다.The detected microcalcifications on the cluster are stored in the image coordinate list. The detection result is processed in processing step 600 by simply adding an offset to each of the microcalcified coordinates to handle the coordinate transformation resulting from the cropping process. The detected clustered microcalcifications are displayed on the digital mammogram as a rectangle drawn around the clustered microcalcifications in display step 700. For example, other marks may be used, such as an arrow pointing to a suspected microcalcification, or an oval around the suspected microcalcification.

유방 방사선 시잔의 디지털 표현의 획득Acquisition of digital representation of mammography

디지털 유방 방사선 사진을 얻는 한 방법은 레이저나 전하-결합 소자(CCD) 스캐너로 방사선 사진 필름을 디지털화하는 것을 포함한다. 이러한 식으로 얻어진 디지털 이미지는 화소당 약 100㎛의 샘플간격과 화소당 10 내지 12비트의 그레이 레벨 해상도를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서, 방사선 사진 필름은 캘리포니아의 라디오그래픽 디지털 이미징 콤톤에서 제작한 모델 CX812T 디지타이저를 사용하여 스캔되어, 화소당 50㎛ 간격과 화소당 12비트의 그레이-레벨 해상도를 갖는 디지털 이미지를 생성한다. 디지털 이미지를 위한 다른 가능한 소스는 코네티컷 댄버리의 트렉스 메디컬사로부터 디지털 유방 방사선 조영기이며, 이 조영기는 화소당 약 45㎛의 공간 해상도와 화소당 14비트의 그레이-레벨 해상도를 갖는다.One method of obtaining digital mammograms includes digitizing a radiographic film with a laser or a charge-coupled device (CCD) scanner. The digital image obtained in this way has a sample interval of about 100 μm per pixel and a gray level resolution of 10 to 12 bits per pixel. In one embodiment of the present invention, the radiographic film was scanned using a Model CX812T digitizer manufactured by Radiographic Digital Imaging Compton, California, to have a digital image with a 50-micron spacing per pixel and a gray-level resolution of 12 bits per pixel. Create Another possible source for digital images is a digital breast radiography device from Trex Medical of Danbury, Connecticut, which has a spatial resolution of about 45 μm per pixel and a gray-level resolution of 14 bits per pixel.

디지털 이미지는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체에 원래의 유방 방사선 사진 이미지에 대한 디지털 표현으로서 저장된다. 바람직한 실시예에서, 디지털 표현 혹은 이미지는 200MHz에서 동작하는 듀얼 펜티엄 II(등록상표) 마이크로프로세서, 512MB의 RAM 메모리, 뷰소닉 PT813(등록상표) 모니터, 포인팅 장치, 및 렉스마크 오프라 S1625(등록상표) 프린터를 갖춘 PC와 같은 범용 컴퓨터의 2 GB 하드 드라이브에 저장된다. 이 시스템은 윈도우즈 NT(등록상표) 운영체제에서 동작한다.The digital image is stored as a digital representation of the original mammogram image on a computer readable storage medium. In a preferred embodiment, the digital representation or image is a dual Pentium II® microprocessor operating at 200 MHz, 512 MB of RAM memory, a ViewSonic PT813® monitor, pointing device, and a Lexmark Oprah S1625® printer. It is stored on a 2 GB hard drive of a general purpose computer such as a PC. The system runs on the Windows NT® operating system.

자동 크로핑Automatic cropping

도 2 및 도 3에 보인바와 같이, 디지털 유방 방사선 사진 이미지로부터 분석영역(296)을 구획하여 이 분석영역 내의 유방조직에 대응하는 2진 마스크(298)를 생성하도록 먼저 디지털 유방 방사선 사진 이미지(190)를 잘라낸다(크로핑). 바람직하게, 크로핑은 수동으로 잘라낼 수도 있겠으나 자동적으로 수행된다. 유방조직이 전체 방사선 사진 필름을 커버하지 않기 때문에 예비단계로서 이미지를 잘라낸다. 유방조직의 이미지의 그 부분만에 대해 이미지 처리를 집중함으로써 이미지 처리에 요하는 시간이 감소된다. 또한, 라벨 및 환자정보와 같은, 필름에 나타나 있는 다른 항목을 고찰에서 제외시키고 유방조직 영역밖에 있는 오류 양성 표시를 제거한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the digital mammography image 190 is first defined to partition the analysis region 296 from the digital mammogram image to generate a binary mask 298 corresponding to the breast tissue in the analysis region. ) Cut out (cropping). Preferably, cropping may be cut manually but is performed automatically. Because breast tissue does not cover the entire radiographic film, the image is cropped as a preliminary step. By focusing the image processing on only that portion of the image of the breast tissue, the time required for image processing is reduced. In addition, other items appearing on the film, such as labels and patient information, are excluded from consideration and false positive indications outside the breast tissue area are removed.

도 4 내지 도 10를 참조하여 자동 크로핑 처리를 상세히 기술한다. 먼저 이미지는 단계(202)에서 처리될 데이터량을 줄이기 위해서 50㎛ 내지 400㎛로 서브샘플된다. 물론, 이미지는 원하는 다른 해상도로 하향 샘플될 수도 있다. 이미지의 나머지로부터 유방조직을 신뢰성있게 구획하는데 있어 원래 이미지 데이터 전부가 필요한 것은 아니다. 수평 및 수직방향으로 매 8번째 화소를 샘플링함으로써 데이터량이 64배로 감소한다. 이미지의 나머지로부터 유방조직을 구획하는 목적을 위해서는 결과적인 해상도 손실은 중요하지 않다.4 to 10, the automatic cropping process will be described in detail. First, the image is subsampled from 50 μm to 400 μm to reduce the amount of data to be processed in step 202. Of course, the image may be down sampled to another desired resolution. Not all of the original image data is needed to reliably partition breast tissue from the rest of the image. By sampling every eighth pixel in the horizontal and vertical directions, the data amount is reduced by 64 times. The resulting resolution loss is not important for the purpose of partitioning breast tissue from the rest of the image.

단계(204)에서 서브샘플된 이미지의 모든 변 주위에 폭이 20개의 화소인 백색 경계가 더해진다. 백색은 각각의 화소를 나타내는데 사용되는 비트수가 가능한 대로 주어진 최대 화소값에 대응한다. 12비트의 그레이-레벨 해상도를 갖는 이미지에 있어서, 최대 그레이-스케일값은 4095이다. 2진 이미지를 생성하기 위해서 대부분의 유방조직이 임계치 미만으로 되게, 단계(206)에서 경계를 이룬 이미지는 비교적 높은 임계치로 임계치화된다. 본 발명의 일 실시예에서, 임계치는 이미지의 상단 중간부분 근처의 화소의 그레이-스케일값의 소정의 퍼센트와 같게 설정된다. 임계치화된 이미지는 이어서 반전된다. 즉 단계(208)에서 1들은 0으로 되고 0들은 1로 된다. 반전된 이미지는 단계(210)에서 팽창된다(dilate). 팽창은 이웃하는 화소 중 어느 것이든 온으로 되어 있으면 2진 이미지 내의 각각의 화소가 온으로 되는, 즉 1의 값으로 설정되는 형태 처리 연산(morphological operation)이다. 화소가 이미 온되어 있다면, 온 상태로 둔다.In step 204 a white border, 20 pixels wide, is added around all sides of the subsampled image. White corresponds to a given maximum pixel value, where possible, as the number of bits used to represent each pixel. For an image with grey-level resolution of 12 bits, the maximum gray-scale value is 4095. The image bounded at step 206 is thresholded to a relatively high threshold so that most breast tissue is below the threshold to produce a binary image. In one embodiment of the invention, the threshold is set equal to a predetermined percentage of the gray-scale value of the pixel near the top middle portion of the image. The thresholded image is then inverted. That is, in step 208 ones become zeros and zeros become ones. The inverted image is expanded in step 210. Expansion is a morphological operation in which each pixel in the binary image is on, i.e., set to a value of 1 if any of the neighboring pixels is on. If the pixel is already on, leave it on.

단계(212)에서는 팽창된 이미지를 가장 큰 블롭(blob) 크기로 잘라낸다 블롭은 1값을 갖는 인접한 화소 그룹이다. 이 단계(212)는 유방영역 어느 것도 감소되지 않게 하면서 서브샘플된 유방 방사선 사진 표현에서 밝은 경계를 제거한다. 경계를 찾기 위해서 임계치화하는 다른 기술에 있어서는 예를 들면 이미지에서 유방 임플란트가 보일 때와 같이 경계에 인접한 유방 내의 밝은 영역을 처리하는 매우 곤란한 때가 있다. 잘라낸 블롭 내의 화소 위치에 대응하는, 단계(202)에서 나온 원래 이미지로부터의 화소를 다음 처리를 위해 선택한다. 여기서 이것은 입력된 이미지로부터의 화소의 단순한 부분집합이다.In step 212, the expanded image is cropped to the largest blob size. The blob is a contiguous group of pixels with a value of one. This step 212 removes bright borders in the subsampled breast radiographic representation while none of the breast regions are reduced. Other techniques of thresholding to find a border are sometimes very difficult to process bright areas within the breast adjacent to the border, such as when a breast implant is visible in an image. Pixels from the original image from step 202, corresponding to pixel positions in the cropped blob, are selected for subsequent processing. Here it is a simple subset of the pixels from the input image.

단계(212)로부터의 이미지는 단계(214)에서 등화된 히스토그램이다. 이미지의 평균밝기는 유방 방사선 사진마다 폭넓게 다를 것이다. 더욱이, 상이한 광학 밀도 특징을 갖는 다른 디지타이저는 유방 방사선 사진의 디지털 표현에서 밝기 레벨이 변하게 되는 또 다른 원인이다. 자동 크롭퍼의 출력인 유방 마스크는 단일 콘트라스트 설정이 적합하게 작용할 것을 요구하는 영역-확대(region-growing) 알고리즘에 의해 주로 형성된다. 그러나, 하나의 콘트라스 설정은 광범한 이미지 입력에 대해 작용하지 않을 것이라는 것이 실험적으로 판정되었다. 그러므로, 각각의 이미지는 자동 히스토그램 강조 처리를 사용하여, 정규화된 이미지 공간에 매핑되고, 그 후에 단일 콘트라스트 설정은 잘 작용한다.The image from step 212 is the histogram equalized in step 214. The average brightness of the image will vary widely from breast radiograph. Moreover, other digitizers with different optical density characteristics are another cause of the change in brightness level in the digital representation of the mammogram. Breast masks, which are the output of an automatic cropper, are mainly formed by region-growing algorithms that require a single contrast setting to work properly. However, it has been experimentally determined that one contrast setting will not work for a wide range of image inputs. Therefore, each image is mapped to normalized image space using automatic histogram enhancement processing, after which a single contrast setting works well.

먼저, 이미지의 히스토그램을 얻는다. 통상, 유방영역 내의 대부분의 데이터는 낮은 히스토그램 빈(약 0-1000의 그레이-스케일값에 대응하는) 내에 있을 것이며 경계 및 라벨은 12비트 데이터에 대해 높은 빈 내(약 4000-4095의 그레이-스케일값에 대응하는)에 있을 것이다. 전형적인 유방 데이터를 얻는 상한 및 하한 값을 결정한다. 하한 빈 값은 가장 낮은 그레이-스케일값에서 가장 큰 그레이-스케일값으로 갈 때 만나는 첫번째 가장 큰 피크이다. 상한 빈은 가장 큰 그레이-스케일 레벨에서 가장 낮은 그레이-스케일값으로 갈 때 만나는 마지막 제로 값 빈이다. 이어서 데이터를 8비트 표현으로 감소시키고 데이터 유형의 범위에 걸쳐 선형으로 신장한다. 예를 들면, 하한 빈 내의 값은 제로로 설정된다. 상한 빈 내의 데이터 값은 255로 설정된다. 나머지 데이터는 하한 빈과 상한 빈간에 선형으로 매핑된다.First, get a histogram of the image. Typically, most of the data in the breast region will be in low histogram bins (corresponding to grayscale values of about 0-1000) and borders and labels will be in high bins (gray-scale of about 4000-4095 for 12-bit data). Corresponding to a value). The upper and lower limit values for obtaining typical breast data are determined. The lower bin value is the first largest peak encountered when going from the lowest gray-scale value to the largest gray-scale value. The upper bound bin is the last zero value bin encountered when going from the largest gray-scale level to the lowest gray-scale value. The data is then reduced to an 8-bit representation and stretched linearly over a range of data types. For example, the value in the lower limit bin is set to zero. The data value in the upper bound bin is set to 255. The remaining data is linearly mapped between the lower and upper bins.

이미지의 히스토그램을 등화시킨 후에, 등화된 이미지는 매트릭스로 간주될 수 있다. 이미지 매트릭스는 가능하다면 동일 크기의 좌측 반과 우측 반으로 분할되고, 단계(216)에서 보다 밝은 측이 선택된다. 좌측 반 및 우측 반 내의 모든 화소의 합이 계산된다. 합값을 비교하여 보다 큰 합을 갖는 측이 더 밝은 측이다.After equalizing the histogram of the image, the equalized image can be considered a matrix. The image matrix is divided into left and right halves of the same size if possible, and the brighter side is selected in step 216. The sum of all pixels in the left half and right half is calculated. The side with the larger sum by comparing the sum values is the brighter side.

밝은 측을 영역-확장하기에 앞서, 알고리즘 변수를 단계(218)에서 초기화한다. 영역 확장 마스크의 크기를 단계(220)에서 미리 체크해둔다. 충분히 크다면, 마스크를 사용할 수 있다. 그렇지 않다면, 마스크를 찾기 위해서 처리가 계속된다. 이미지의 영역- 확장될 측을 단계(222)에서 선택한다. 단계(224)에서 이 영역은 이의 최대 그레이-스케일값을 찾도록 탐색된다. 이 최대값은 영역-확장 알고리즘을 시작하기 위해서 화소를 찾는데 사용된다. 영역-확장은 특징처럼 일부를 공유하는 연결된 화소를 그룹화하는 처리이다. 특징의 선택은 결과로 나오는 영역에 영향을 미친다. 영역-확장 함수에의 입력은 그레이-스케일 이미지 및 확장을 시작하는 시작점이다. 출력은 확장된 영역, 즉 블롭 내의 화소를 나타내는 것들을 가진 2진 이미지이다. 영역-확장은 단일의 블롭을 생성할 것이나, 그 블롭은 그 안에 내부 홀, 즉 오프 상태의 화소를 가질 것이다. 블롭을 확장하기 위해서, 해당 화소의 4개의 최근접한 이웃 각각을 고찰한다. 각각의 최근접한 이웃하는 화소에 대해 콘트라스트비를 계산한다. 콘트라스트비가 콘트라스트비 임계치 미만이면, 이웃 화소는 2진 마스크 이미지에서 1로 설정된다. 아니면, 이웃한 화소는 제로로 설정된다. 영역 확장 알고리즘은 시작 혹은 시드(seed) 화소부터 바깥쪽으로 나선형으로 나아가며 다 할 때까지 최근접한 이웃한 화소를 순차적으로 고찰한다. 이 분야에 숙련된 자들에게 있어 다른 영역-확장 알고리즘 또한 적용될 수 있음이 명백하다.Prior to area-expanding the bright side, the algorithm variable is initialized in step 218. The size of the area extension mask is checked in advance at step 220. If large enough, a mask can be used. If not, processing continues to find the mask. The area of the image-the side to be expanded is selected in step 222. In step 224 this area is searched to find its maximum gray-scale value. This maximum value is used to find the pixel to start the area-expansion algorithm. Region-expansion is the process of grouping connected pixels that share some of its features. The choice of features affects the resulting area. Input to the area-extension function is the starting point for starting the gray-scale image and expansion. The output is a binary image with an expanded area, ie those representing pixels in the blob. The area-extension will create a single blob, but the blob will have an inner hole in it, i.e., an off state pixel. To extend the blob, consider each of the four nearest neighbors of that pixel. The contrast ratio is calculated for each nearest neighboring pixel. If the contrast ratio is below the contrast ratio threshold, the neighboring pixels are set to 1 in the binary mask image. Otherwise, neighboring pixels are set to zero. The region expansion algorithm sequentially considers the nearest neighboring pixels until it completes spiraling outward from the starting or seed pixel. For those skilled in the art, it is clear that other area-extension algorithms can also be applied.

단계(226)에서, 영역 확장은 전 단계(224)에서 식별된 화소로 시작하여 2진 마스크를 생성한다. 단계(226)에서 나온 마스크의 크기를 단계(228)에서 계산하고 단계(230)에서 체크한다. 이러한 방식이 실패하는 3가지 점이 있을 수 있다. 첫째, 탐색영역 내의 가장 밝은 점은 유방 밖의 아티팩트일 수 있다. 그러므로, 결과로 나온 마스크가 충분히 크지 않다면(50개의 화소), 탐색영역은 이미지의 사이드(side)에 더 가깝게 이동되어 다시 탐색된다. 이것은 3번 반복되며, 매번 콘트라스트 값 임계치를 낮춘다. 이것은 단계(232 및 234)를 통해 취해진 경로에 대응한다. 두 번째, 사이드 선택 방식은 에러가 날 수 있다. 그러므로, 유효한 유방 마스크를 탐색된 제1 사이드에서 찾지 못하면, 유방의 다른 사이드를 탐색한다. 이것은 단계(236 및 238)를 통해 취해진 경로에 대응한다. 세 번째, 유효 유방 마스크를 어느 사이드에서도 찾지 못하면, 전체 유방을 임계치화하여 단계(240)에서 가장 큰 객체를 유방 마스크로 취한다.In step 226, the region expansion starts with the pixel identified in the previous step 224 to generate a binary mask. The size of the mask from step 226 is calculated in step 228 and checked in step 230. There can be three points to this approach. First, the brightest point in the search region may be an artifact outside the breast. Therefore, if the resulting mask is not large enough (50 pixels), the search area is moved closer to the side of the image and searched again. This is repeated three times, each time lowering the contrast value threshold. This corresponds to the path taken through steps 232 and 234. Second, side selection can be error prone. Therefore, if no valid breast mask is found on the searched first side, the other side of the breast is searched. This corresponds to the path taken through steps 236 and 238. Third, if no effective breast mask is found on either side, the entire breast is thresholded to take the largest object as the breast mask in step 240.

영역-확장 알고리즘에서는 일정한 콘트라스트값을 사용하기 때문에 어떤 마스크는 너무 클 것이다. 통상, 원래의 유방 방사선 사진 필름을 디지털화하고 있을 때 가외의 광이 새어 들어오는 경우 디지털화된 유방 방사선 사진 이미지의 에지를 따라 "테일(tail)"이 있을 것이다. 이 테일은 일련의 침식(erodes)을 적용하고 이어서 일련의 팽창을 이미지에 적용함으로써 감소될 수 있다. 침식은 이진 이미지 내의 각각의 화소가 이의 이웃 전부가 온 상태가 아니면 오프 상태로 되게 하는 형태처리(morphology) 연산이다. 화소가 이미 오프로 되어 있다면, 오프 상태로 놔둔다. 그러나, 우선 마스크 내의 홀들은 채워져야 하며 아니면 복수의 침식은 마스크를 해체된 부분들로 나눌 수 있다. 따라서, 마스크 내의 홀들은 단계(242)에서 과반수 연산(majority operation)에 의해 채워진다. 과반수 연산은 인접한 화소의 과반수가 온 상태에 있다면 2진 이미지 내의 각각의 화소를 온 상태로 하는 형태처리 연산이다. 화소가 이미 온 상태에 있다면 온 상태로 놔둔다.Some masks may be too large because the area-expansion algorithm uses constant contrast. Typically, there will be a "tail" along the edge of the digitized mammogram image when extra light leaks in while the original mammogram film is digitizing. This tail can be reduced by applying a series of erodes and then applying a series of expansions to the image. Erosion is a morphology operation in which each pixel in a binary image is turned off unless all of its neighbors are on. If the pixel is already off, leave it off. However, firstly the holes in the mask must be filled or a plurality of erosions can divide the mask into disassembled parts. Thus, the holes in the mask are filled by a majority operation in step 242. The majority operation is a shape processing operation in which each pixel in the binary image is turned on if the majority of adjacent pixels are in the on state. If the pixel is already on, leave it on.

그러나, 또 다른 문제는 일부 작은 유방 마스크는 큰 유방 마스크에서는 할 수 있는 만큼의 많은 침식을 받을 수 없다는 것이다. 그러므로, 안전장치 조치로서 침식 및 팽창 전후에 유방 마스크의 합을 취한다. 크기가 너무 많이 감소된다면(즉, 50%이상) 형태처리 연산 전의 원래의 마스크를 사용한다. 따라서, 마스크를 각각 단계(246) 및 단계(248)에서 침식하기 전에 단계(244)에서 마스크를 복제한다. 결과적인 마스크의 크기를 단계(250)에서 계산하고 단계(252)에서 단계(242)로부터의 마스크의 크기와 비교한다. 새로운 크기가 이전 크기의 반 미만이면, 단계(244)로부터의 복제된 마스크를 다음 처리를 위해 단계(254)에서 선택한다. 그렇지 않으면, 단계(248)로부터의 결과적인 마스크가 사용된다.However, another problem is that some small breast masks cannot receive as much erosion as a large breast mask can. Therefore, the safety mask measures take the sum of the breast mask before and after erosion and inflation. If the size is reduced too much (i.e. more than 50%) then the original mask before the shape processing operation is used. Thus, the mask is duplicated in step 244 before eroding the mask in steps 246 and 248, respectively. The size of the resulting mask is calculated in step 250 and compared with the size of the mask from step 242 in step 252. If the new size is less than half the previous size, then the duplicated mask from step 244 is selected in step 254 for the next processing. Otherwise, the resulting mask from step 248 is used.

단계(256)에서 발견된 유방 마스크의 크기로 원래의 마스크(단계(202)로부터)를 잘라낸다(단계(242) 혹은 단계(248)로부터). 결과로 나온 마스크가 후속 처리에 대해 너무 작다면, 단계(258)에서 항상 그 자름을 조정한다. 조정은 잘라낸 이미지에 원래의 이미지로부터 부가 화소를 포함함으로서 유방 마스크 경계 박스의 크기를 증가시키는 형태로 된다.The original mask (from step 202) is cut out (from step 242 or step 248) to the size of the breast mask found in step 256. If the resulting mask is too small for subsequent processing, always adjust the cut in step 258. The adjustment is in the form of increasing the size of the breast mask bounding box by including additional pixels from the original image in the cropped image.

잘라낸 이미지는 단계(214)에 관련하여 전술한 바와 같이 단계(260)에서 자동으로 히스토그램 강조된다. 이 강조된 이미지는 느슨한 영역 확장 단계(262)를 거쳐 농후한(generous) 마스크를 생성한다. 이것은 이미지를 낮은 임계치화하여 보다 많은 "온" 화소를 야기함을 의미한다. 이 마스크는 전술한 바와 같이 그러나 보다 낮은 정도로 각각 단계(264, 266, 268)에서 홀-채움, 침식, 팽창된다.The cropped image is automatically histogram highlighted in step 260 as described above with respect to step 214. This highlighted image goes through a loose region expansion step 262 to create a generous mask. This means lower thresholding the image resulting in more "on" pixels. This mask is hole-filled, eroded, expanded in steps 264, 266, and 268, respectively, as described above, but to a lesser extent.

상기 기술된 동일한 단계는 단계(270) 내지 단계(276)에서 하나의 최종 시간, 반복된다. 그러나 자름 조정은 덜 하며 콘트라스트 값은 조밀한 영역 확장단계(276)에서 증가된다. 이 조밀한 영역 확장 단계(276)는 잘라낸 이미지에만 영역이 확장될 것이므로 보다 높은 콘트라스트값을 제공할 수 있다. 이것은 유방조직에 대한 인색한 추정으로 된다. 단계(278)에서 가장 큰 객체를 발견하기 위해서 결과적인 마스크를 분할하고 단계(280)에서 객체만을 에워싸도록 그의 경계 박스를 줄인다. 유방 마스크 내에 일부 홀들이 아직 있을 수 있다. 그러므로, 단계(282)에서 자름 조정후에, 단계(284)에서 마스크를 반전시켜 가장 큰 객체를 단계(286)에서 찾는다. 이 가장 큰 객체를 추출하여 단계(288)에서 반전시킴으로써 2차(penultimate) 마스크를 얻는다.The same step described above is repeated one final time in steps 270 to 276. However, the cropping adjustment is less and the contrast value is increased in the dense region expansion step 276. This compact region expansion step 276 may provide a higher contrast value because the region will be extended only to the cropped image. This is a stingy estimate of breast tissue. In order to find the largest object in step 278, the resulting mask is split and in step 280 its bounding box is reduced to surround only the object. There may still be some holes in the breast mask. Therefore, after the cropping adjustment in step 282, the mask is reversed in step 284 to find the largest object in step 286. This largest object is extracted and inverted in step 288 to obtain a penultimate mask.

단계(290)에서 복수의 과반수 연산 및 팽창에 의해 2차 마스크 내의 홀을 채움으로써 최종의 마스크를 얻는다. 이미지는 이어서 결과적인 마스크의 크기로 잘라내어, 자동 크로핑이 완료된다. 자동 크로퍼로부터 중요한 결과는 잘라내어진 이미지의 오프셋이다. 이것은 잘라낸 이미지의 상측 좌측의 화소에서 화소에 대응하는 원래의 이미지 내의 화소 위치이다. 모든 잘라내는 것과 자름 조정을 계속 추적함으로써 이러한 오프셋 값을 결정한다.In step 290 the final mask is obtained by filling the holes in the secondary mask by a plurality of majority operations and expansions. The image is then cut out to the size of the resulting mask, and automatic cropping is complete. An important result from the automatic cropper is the offset of the cropped image. This is the pixel position in the original image corresponding to the pixel in the pixel on the upper left side of the cropped image. This offset value is determined by keeping track of all cropping and cropping adjustments.

자동 크로핑 처리의 출력은 2진 마스크를 나타내는 직사각형 화소 어레이이며 여기서 유방조직에 대응하는 화소들에는 1의 값이 할당되고 나머지 화소들에는 제로 값이 할당된다. 또 다른 방법으로는 2진 마스크는 1로 구성된 유방의 실루엣이며 배경은 제로로 구성된다.The output of the automatic cropping process is a rectangular pixel array representing a binary mask where a value of 1 is assigned to pixels corresponding to the breast tissue and a zero value is assigned to the remaining pixels. Alternatively, the binary mask is a silhouette of the breast consisting of ones with a background of zero.

자동 크로퍼의 파라미터를 최적화하여 보다 양호한 유방 마스크를 얻을 수 있다. 이 과정에 대해 다음에 최적화 절에서 기술한다.A better breast mask can be obtained by optimizing the parameters of the automatic cropper. This process is described in the next optimization section.

클러스트상 미세석회화 검출Detecting Clustered Microcalcifications

도 11은 본 발명의 클러스트상 미세석회화 검출 시스템(300)을 보다 상세히 도시한 흐름도이다.11 is a flow chart illustrating in more detail the clustered microcalcification detection system 300 of the present invention.

크로핑 단계(200)에서 생성된 잘라낸 서브 이미지(302)로 지칭된 분석영역(296)에 대응하는 유방 방사선 사진의 디지털 표현의 그 부분을, 잡음 감축단계(310)에 잡음을 줄이도록 먼저 처리하여 미세석회화를 잘못 검출에 기여하는 디지털 잡음을 감소시키도록 한다. 이어서 잡음이 감소된 이미지를 단계(320)에서 최적화된 타겟 크기 의존형 가우시안 차(GoD) 공간 커넬을 사용하여 필터처리하여 타켓과 배경간 차를 강조시킴으로써, 필터처리된 이미지 내의 전역 최대값과 지역 최대값을 생성한다. 최적화된 DoG-필터처리된 이미지는 단계(340)에서 임계치화되어 미세석회화 검출 가능을 나타내는 최대값을 구획한다.The portion of the digital representation of the mammogram that corresponds to the analysis region 296 referred to as the cropped sub-image 302 generated in the cropping step 200 is first processed to reduce noise in the noise reduction step 310. Microcalcification to reduce digital noise contributing to false detection. The noise reduced image is then filtered using an optimized target size dependent Gaussian difference (GoD) spatial kernel in step 320 to emphasize the difference between the target and the background, thereby increasing the global maximum and local maximum within the filtered image. Create a value. The optimized DoG-filtered image is thresholded at step 340 to define a maximum value indicating that microcalcification is detectable.

변환단계(350)에서는 검출된 최대값을 단일 화소 좌표 표현으로 변환한다. 제1 오류 양성 제거 단계(360)에서는 검출된 최대값의 좌표 표현과 분석영역의 2진 마스크를 비교하여 유방 마스크 영역 밖의 오류 검출을 제거한다. 분석영역 내의 남아있는 좌표표현은 클러스터 단계(370)에서 클러스터로 된다. 특징(feature) 계산단계(380)에서는 남아있는 클러스터에 대한 특징을 계산하고 이들 특징은 분류단계(400)(도 1)에서 의심이 가지 않는 검출을 제거하는데 사용된다. 남아있는 검출은 출력단계(600)에서 검출된 클러스터상 미세석회화로서 클러스터 좌표 형태로 출력된다.The conversion step 350 converts the detected maximum value into a single pixel coordinate representation. In the first error positive elimination step 360, error detection outside the breast mask region is removed by comparing the detected coordinates of the maximum value with the binary mask of the analysis region. The remaining coordinate representations in the analysis region are clustered in cluster step 370. Feature calculation step 380 calculates features for the remaining clusters and these features are used to eliminate unsuspected detection in classification step 400 (FIG. 1). The remaining detection is output in the form of cluster coordinates as clustered microcalcifications detected in the output step 600.

클러스터상 미세석회화 검출처리에서 단계들에 대해 보다 상세한 논하면, 먼저 디지털 유방 방사선 사진 이미지 내의 잡음을 감소시키기 위해서 이 이미지를 필터처리한다. 이미지 질의 주요 한계가 필름 감광유제의 입도이긴 하나, 디지털화 처리에서 잡음이 들어간다. 이 잡음은 나중에 의사-석회화로서 검출될 수 있다. 이 시스템에서는 십자형 미디언 필터는 단일 화소 잡음 제거에 극히 효과적인 것으로 알려져 있기 때문에 이 필터를 사용한다. 미디언 필터는 해당 화소를 중심으로 하는 선택된 크기 및 모양의 커넬 내의 화소값들의 중앙값(median)으로 각각의 화소값을 대치하는 비선형 공간 필터이다. 도 12에서, 중앙에 화소와 이의 4개의 최근접한 이웃을 포함하는 화소 세트로 십자형이 형성된 것을 볼 수 있다. 십자형은 전형적인 블록형상 미디언 필터보다 양호한 라인 및 모서리를 유지하며 가능한 대치를 4개의 최근접한 이웃으로 한정하므로, 에지 변위 가능성을 감소시킨다.To discuss the steps in the clustered microcalcification detection process in more detail, first filter this image to reduce noise in the digital mammogram image. Although the main limitation of image quality is the particle size of the film emulsion, noise is introduced in the digitization process. This noise can later be detected as pseudo-calcification. In this system, the cruciform median filter is used because it is known to be extremely effective at removing single pixel noise. The median filter is a nonlinear spatial filter that replaces each pixel value with the median of the pixel values in the kernel of the selected size and shape centered on that pixel. In FIG. 12, a cross is formed with a pixel set including a pixel and its four nearest neighbors in the center. The criss-cross maintains better lines and edges than typical block-shaped median filters and limits possible substitutions to four nearest neighbors, thus reducing the possibility of edge displacement.

잡음을 감소시킨 후에, 미세석회화를 강조(enhance)하기 위해서 최적화된 DoG 커넬로 이미지를 필터처리한다. 필터링은 잡음이 감소된 이미지를 DoG 커넬과 컨볼루션함으로써 달성된다. 대안 실시예에서, 필터링은 잡음 감소된 이미지 및 DoG 커넬에 대한 고속 푸리에 변환들(FFT)을 먼저 얻고 이들 FFT를 곱한 후에 그 결과의 역 FFT를 취함으로써 달성된다.After reducing the noise, the image is filtered with an optimized DoG kernel to enhance microcalcification. Filtering is accomplished by convoluting the noise-reduced image with the DoG kernel. In an alternative embodiment, filtering is achieved by first obtaining fast Fourier transforms (FFTs) for the noise reduced image and the DoG kernel and multiplying these FFTs and then taking the resulting inverse FFT.

신경생리학 실험은 사람의 시각경로는 공간 주파수 선택적인 한 세트의 "채널"를 포함한다는 증거를 제공하기 때문에 DoG 커넬이 선택되었다. 근본적으로, 시야 내 각 점에 크기 조율된 필터 혹은 이미지를 분석하는 마스크가 있다. 이들 공간 수용 장(spatial receptive field)의 동작은 DoG에 의해 밀접하게 근사화될 수 있다.Neurophysiology experiments were chosen because the DoG kernel provided evidence that the human visual pathway contained a set of "channels" that are spatial frequency selective. Essentially, there is a mask that analyzes an image or a scaled filter at each point in the field of view. The behavior of these spatial receptive fields can be closely approximated by DoG.

2-D 가우시안 마스크는 다음과 같이 주어진다.The 2-D Gaussian mask is given by

(1) (One)

여기서, c는 마스크 원소(element)의 합을 1(unity)로 정규화하며, x 및 y는 수평 및 수직 지수(indices)이며, σ는 표준편차이다. 식(1)를 사용하여, 편차 σ을 갖는 2개의 가우시안 차는 다음을 제공한다.Where c normalizes the sum of mask elements to unity, x and y are horizontal and vertical indices, and σ is the standard deviation. Using equation (1), two Gaussian differences with deviation σ provide:

(2) (2)

σ2=1.6σ1일 때, DoG 필터의 응답은 사람의 공간 수용필터의 응답에 밀접하게 일치함을 보였다. 그러므로, 사람의 생리로부터 유도하여, DoG 표준편차 상수들의 비를 1:1.6이라 하면, 크기(평균폭) t 화소의 타겟에 대해서 σ2=t/2를 사용하고 대략 σ12/1.6이 된다.When σ 2 = 1.6σ 1 , the response of the DoG filter is shown to be in close agreement with the response of the human spatial acceptance filter. Therefore, derived from human physiology, if the ratio of DoG standard deviation constants is 1: 1.6, then use σ 2 = t / 2 for a target of size (average width) t pixels and approximately σ 1 = σ 2 /1.6 Becomes

미세석회화는 통상 직경이 100 내지 300㎛이기 때문에, 50㎛ 디지털화된 유방 방사선 사진에 대한 가능한 타겟 크기는 2 내지 6 화소에 대응한다. 다음에 상세히 하는 GA와 같은, 타겟 크기 파라미터를 선택하기 위한 최적화 기술을 사용하여 구성된 DoG 커넬은 최적화된 타겟 크기 t=6.01 화소를 갖는다는 것을 알았다. 타겟 크기 t는 처리될 이미지의 해상도 및 스케일과 같은 인자에 의존하여 달라질 것이다. t=6.01 화소와 σ2=1.6σ1을 갖는 DoG 필터의 임펄스 응답을 도 13 및 도 14에 도시하였다.Since microcalcifications are typically 100 to 300 μm in diameter, possible target sizes for 50 μm digitized mammograms correspond to 2 to 6 pixels. The DoG kernel constructed using optimization techniques for selecting target size parameters, such as GA in detail below, was found to have an optimized target size t = 6.01 pixels. The target size t will vary depending on factors such as the resolution and scale of the image to be processed. The impulse response of a DoG filter with t = 6.01 pixels and σ 2 = 1.6σ 1 is shown in FIGS. 13 and 14.

잡음을 감소시킨 잘라낸 이미지를 DoG 필터처리하여 타겟과 배경간 차를 강조하였으면, DoG 필터처리된 서브이미지는 잠재하는 미세석회화와 배경간 그레이 레벨의 차를 포함한다. 비록 미세석회화가 DoG 필터처리된 서브이미지 내에 가장 밝은 객체 중에 있는 경향이 있을지라도, 이들은 높은 평균 그레이 레벨의 영역 내에 존재하며 따라서 신뢰성있게 구획하기가 어려운 것으로 되어 있다. 이들 사안의 문제를 해결하는 본 발명의 일 실시예에서 사용된 임계치화 처리는 전역 히스토그램 결과들을 쌍으로 "AND"하는 것과 지역적 적응형 임계치화하는 것을 포함한다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 슬로핑 지역 임계치화를 사용한다.If the cropped image with reduced noise is DoG filtered to emphasize the difference between the target and the background, the DoG filtered subimage contains the potential microcalcification and the difference in gray level between the background. Although microcalcifications tend to be among the brightest objects in DoG filtered subimages, they are present in the region of high average gray levels and are therefore difficult to partition reliably. The thresholding process used in one embodiment of the present invention to address these issues involves "AND" global histogram results in pairs and locally adaptive thresholding. However, a preferred embodiment of the present invention uses slope area thresholding.

타겟은 이미지의 보다 높은 그레이 레벨 내에 존재하는 경향이 있기 때문에, 전역 임계치는 이미지 히스토그램에서 대응하는 높은 화소 레벨의 기선택된 백분율을 구획하는 레벨을 찾음으로써 근사화될 수 있다. 전역 임계치화 방법의 실시예를 도 15에 도시하였다. 지역적적응형 임계치화는 지역 화소값 평균 및 표준편차에 근거하여 높은 임계치와 낮은 임게치를 변화시켜 구현될 수 있다. 이중 지역 임계치화 방법의 실시예를 도 16에 도시하였다.Since the target tends to be within the higher gray level of the image, the global threshold can be approximated by finding a level that partitions a preselected percentage of the corresponding high pixel level in the image histogram. An embodiment of a global thresholding method is shown in FIG. 15. The adaptive thresholding can be implemented by changing the high threshold and the low threshold based on the local pixel value mean and standard deviation. An embodiment of a dual zone thresholding method is shown in FIG. 16.

이미지 히스토그램 p(rk)를 계산한 후에, 히스토그램의 기선택된 상측 부분 f를 구획하는데 사용되는 그레이 레벨 임계치 g를 다음을 사용하여 찾는다.After calculating the image histogram p (r k ), the gray level threshold g used to partition the preselected upper portion f of the histogram is found using:

(3) (3)

여기서 rk는 k번째 그레이 레벨이고, 0≤g≤gmax, gmax는 이미지에서 최대 그레이 레벨이다.Where r k is a k-th gray level, 0≤g≤g max, g max is the maximum gray level in the image.

지역적 적응형 임계치 tlo및 thi는 다음을 사용하여 찾는다.The locally adaptive thresholds t lo and t hi are found using

(4) (4)

(5) (5)

여기서, klo및 khi는 그레이-레벨 강도의 지역 표준편차 σNN(x, y)의 배수를 기선정하는데 사용되며, μNN(x, y)는 DoG-필터처리된 이미지의 (x, y)에서 화소를 중심으로 하는 N x N 근처의 지역 그레이-레벨 평균이다. 사각형, 원형, 타원형과 같은 다른 모양의 근처를 사용할 수도 있다. 밝기 혹은 그레이 레벨값이 임계치 간격 내에 드는, 즉 tlo〈 밝기 〈 thi인 화소는 1과 같다. 파라미터 최적화 처리에 관련하여 다음에 f, klo, khi및 N의 최적화에 대해 논한다. 전역 임계치화 처리의 결과와 지역 임계치화 단계의 결과를 도 17에 도시한 바와 같이 논리적으로 AND하여 결합할 수 있다. 대안으로, 어느 임계치화 방법이든 단독으로 사용될 수도 있다.Where k lo and k hi are used to predetermine multiples of the local standard deviation σ NN (x, y) of gray-level intensity, and μ NN (x, y) is the (x, in y) is the local gray-level mean near N x N centered on the pixel. Other shapes of neighborhoods such as squares, circles, and ovals can be used. A pixel whose brightness or gray level value falls within a threshold interval, that is, t lo &lt; brightness <t hi is equal to one. Regarding the parameter optimization process, the f, k lo , k hi and N optimizations are discussed next. The result of the global thresholding process and the result of the local thresholding step can be logically ANDed and combined as shown in FIG. 17. Alternatively, any thresholding method may be used alone.

바람직한 임계치화 수단을 도 18에 도시하였으며, 여기서 N x N 윈도우는 입력된 이미지 p(x, y) 내의 화소 x, y를 중심으로 함을 알 수 있다. 윈도우의 디지털 유방 방사선 사진 이미지 화소의 평균 μ(x, y) 및 표준편차 σ(x, y)를 계산한다. 지역 임계치 T(x, y)는 다음과 같이 계산된다.A preferred thresholding means is shown in FIG. 18, where the N x N window can be seen centered on the pixels x, y in the input image p (x, y). The mean μ (x, y) and standard deviation σ (x, y) of the digital mammogram images of the window are calculated. The local threshold T (x, y) is calculated as follows.

T(x,y)=A + Bμ(x, y) + Cσ(x, y) (6)T (x, y) = A + Bμ (x, y) + Cσ (x, y) (6)

여기서 N, A, B, C에 대한 값은 이하 기술되는 파라미터 최적화 단계에서 계산된다. T(x, y)에 대한 값들은 이미지 내 모든 x, y 위치에 대해 계산된다.Here the values for N, A, B, C are calculated in the parameter optimization step described below. The values for T (x, y) are calculated for all x, y positions in the image.

디지털 유방 방사선 사진을 DoG 필터처리하여, 이미지 d(x, y)를 생성하였다. DoG 필터처리된 이미지 d(x, y)의 각각의 화소와 임계치 값 T(x, y)를 비교한다. 지역적으로 임계치화된 이미지 Is(x, y) 내의 화소는 DoG 필터처리된 이미지의 값들은 임계치보다 큰 곳은 1로 설정되며, 다른 곳에는 0로 설정된다.Digital mammograms were DoG filtered to generate images d (x, y). Each pixel of the DoG filtered image d (x, y) is compared with a threshold value T (x, y). The pixels in the locally thresholded image I s (x, y) are set to 1 where the values of the DoG filtered image are greater than the threshold and 0 otherwise.

종래 기술의 임계치화 방법에 비해 이러한 신규한 지역 슬로핑 임계치화 방법의 이점은 사후-DoG-필터처리된 이미지로부터가 아니라 사전-DoG-필터처리된 이미지 내의 화소로부터 임계치가 계산된다는 것이다. 이것은 배경 기울기 정정할 필요성을 제거한다. 종래의 지역 임계치화에서, 임계치는 DoG 필터처리된 이미지의 평균 및 표준편차로부터 다음과 같이 계산된다.The advantage of this novel regional slope thresholding method over the prior art thresholding method is that the threshold is calculated from the pixels in the pre-DoG-filtered image, not from the post-DoG-filtered image. This eliminates the need to correct the background slope. In conventional local thresholding, the threshold is calculated from the mean and standard deviation of the DoG filtered image as follows.

T(x,y)= Bμ(x, y) + Cσ(x, y) (7)T (x, y) = Bμ (x, y) + Cσ (x, y) (7)

DoG-필터처리된 이미지로부터 계산된 지역 임계치의 문제는 DoG-필터처리된 이미지가 전형적으로 0에 가까운 평균값과 타겟의 존재에 의해 현저하게 악영향을 받는 표준편차를 갖는다는 것이다.The problem with local thresholds calculated from DoG-filtered images is that DoG-filtered images typically have a mean value close to zero and a standard deviation that is significantly adversely affected by the presence of the target.

DoG-필터처리된 이미지의 통계로부터 계산된 지역 임계치는 다음의 악영향을 받는다. 먼저, 평균값은 0에 가깝기 때문에, 임계치 계산에서 자유도가 없어지고, 이것은 근본적으로 표준편차의 함수가 된다. 두 번째, 입력된 이미지의 절대밝기가 없어진다. 많은 의사 검출(spurious detection)을 발생하지 않도록 하기 위해서는 밝은 영역에 높은 임계치를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 입력된 이미지의 지역 평균에 관한 정보는 DoG 필터처리된 이미지에서 얻을 수 없다. 마지막으로, DoG 필터처리된 이미지의 표준편차는 타겟 검출에 의해 증가된다. 이와 같이 되는 이유는, 원래 이미지에 적합한 크기의 지역적으로 밝은 점이 존재할 때, 큰 그레이 스케일값이 DoG 필터처리된 이미지로 되기 때문이다. 따라서, 어떤 영역 내에 타겟의 존재는 지역 표준편차를 증가시키고 그럼으로써 그 영역의 임계치가 상승한다. 임계치가 높게 되면, 밝은 점을다음 처리단계로 보낼 확률이 감소된다.Regional thresholds calculated from statistics of DoG-filtered images are adversely affected. First, since the mean is close to zero, there is no degree of freedom in the threshold calculation, which is essentially a function of the standard deviation. Second, the absolute brightness of the input image is lost. It is desirable to have a high threshold in bright areas so as not to generate much spurious detection. However, information about the local mean of the input image cannot be obtained from the DoG filtered image. Finally, the standard deviation of the DoG filtered image is increased by target detection. This is because a large gray scale value becomes a DoG filtered image when there are locally bright spots of a size suitable for the original image. Thus, the presence of a target in a region increases the regional standard deviation, thereby raising the threshold of that region. If the threshold is high, the probability of sending bright spots to the next processing step is reduced.

지금 설명한 신규한 지역 임계치화 방법은 입력된 이미지로부터 임계치들을 계산하고 이들을 이어서 DoG-필터처리된 이미지에 적용함으로써 상기 문제를 해결한다. 또한, 여기서 계산된 임계치는 오프셋 항 A를 포함하는데, 이것은 지역 이미지 평균과는 무관하다.The novel regional thresholding method described now solves this problem by calculating thresholds from the input image and applying them to the DoG-filtered image. The threshold calculated here also includes an offset term A, which is independent of the regional image mean.

임계치화한 후에, 임계치화 처리에 의해 찾은 인접하는 화소 그룹들의 중심(center of gravity)을 계산함으로써 검출을 단일 화소 표현으로 변환한다. 이에 따라 검출은 논리 1의 값을 갖는 단일 화소들로서 표현되며 나머지 화소들은 논리 0의 값을 갖는다.After thresholding, detection is converted into a single pixel representation by calculating the center of gravity of adjacent groups of pixels found by the thresholding process. The detection is thus represented as single pixels having a value of logic one and the remaining pixels have a value of logic zero.

유방 영역 밖의 오류 양성 검출은 자동 크로퍼로부터의 2진 마스크와 검출에 대한 단일 화소 표현을 논리적으로 AND함으로써 제거된다.Error positive detection outside the breast region is eliminated by logically ANDing the binary mask from the auto cropper and the single pixel representation for detection.

악성에 관련된 석회화는 보통 클러스터에 발생하여 광범할 수 있다. 클러스터 검출 모듈은 도 19에 도시한 바와 같은 클러스터화 알고리즘에 기초하여 클러스터를 식별한다. 구체적으로, 최소한 μCsmin혹은 그 이상의 검출된 신호가 최근접한 인접 거리 dnn미만만큼 떨어져 있을 때 의심이 가는 클러스터로서 단언한다. 파라미터 최적화 처리에 관련하여 다음에 μCsmin및 dnn의 최적화를 논한다. 도 20은 μCsmin=5 및 dnn=4인 경우에 클러스터화 처리를 도시한 것이다.Malignant calcification usually occurs in clusters and can be extensive. The cluster detection module identifies the cluster based on the clustering algorithm as shown in FIG. Specifically, assert as a cluster in question when at least μCs min or more of detected signals are less than the nearest adjacent distance d nn . Regarding the parameter optimization process, the optimization of μCs min and d nn is discussed next. 20 shows the clustering process in the case of μCs min = 5 and d nn = 4.

부가적인 오류 양성 클러스터상 미세석회화는 이하 상세히 기술되는 분류기에 의해 제거된다. 도 21에 도시한 바와 같이 잠재하는 클러스터상 미세석회화 각각에 대한 특징을 추출한다. 바람직한 실시예에서 잠재하는 클러스터상 미세석회화 각각에 대해 계산된 8개의 특징은,Additional error positive clustered microcalcifications are eliminated by the classifier described in detail below. As shown in FIG. 21, the characteristics of each of the latent cluster phase microcalcifications are extracted. The eight features calculated for each of the latent clustered microcalcifications in the preferred embodiment are:

1. 클러스터 내의 점들의 공분산 행렬의 큰 고유치(λ1),1. a large eigenvalue (λ 1 ) of the covariance matrix of points in a cluster,

2. 클러스터 내 점들의 공분산 행렬의 작은 고유치(λ2),2. small eigenvalues (λ 2 ) of the covariance matrix of points in the cluster,

3. 클러스터 내 점들에 대한 공분산 행렬의 작은 고유치 대 큰 고유치의 비. 클러스터 내 점들을 포괄하도록 한 타원형의 단축 대 장축의 비와 동등함.3. The ratio of small eigenvalues to large eigenvalues of the covariance matrix for points in a cluster. Equivalent to the ratio of elliptical to long axis that covers points in the cluster.

4. 검출된 미세석회화 개수를 최대 점간 거리로 나누어 계산한 선형밀도,4. Linear density calculated by dividing the number of detected microcalcifications by the maximum point-to-point distance,

5. 클러스터내 점들간 거리의 표준편차,5. The standard deviation of the distance between the points in the cluster,

6. 클러스터 내 점들간 거리의 평균 마이너스 중앙값,6. The median minus mean of the distances between the points in the cluster,

7. 최대 점간 거리 마이너스 최소 점간 거리로서 계산된 클러스터 내 점들의 범위,7. The range of points in the cluster calculated as the maximum point-to-point minus the minimum point-to-point distance,

8.검출 수를 검출을 포위할만큼 큰 박스의 면적으로 나누어 계산된 클러스터의 밀도이다.8. The density of clusters calculated by dividing the number of detections by the area of the box that is large enough to encompass the detection.

물론, 잠재하는 미세석회화 클러스터에 대한 다른 특징을 계산할 수도 있을 것이며, 본 발명은 여기 열거한 특징의 개수나 유형으로 한정되지 않는다.Of course, other features for potential microcalcification clusters may be calculated, and the present invention is not limited to the number or type of features listed herein.

검출 분류Detection classification

클러스터 특징은 분류기에 입력으로서 제공되며, 이 분류기는 각각의 잠재적인 클러스터상 미세석회화를 의심이 가는 것이거나 그렇지 않은 것으로 분류한다. 실제로, 클러스터상 미세석회화 검출기는 암에 관련이 있을 수 있는 원래 유방 방사선 사진의 디지털 표현에서 해당 영역을 찾을 수 있을 뿐이다. 임의의 검출기에서, 가능한 한 많은 잠재적으로 의심이 가는 영역을 찾는 것과 의심이 갈 가능성이 있는 것으로 잘못 검출된 정상 영역의 수를 줄이는 것간에는 절충이 있다. CAD 시스템은 실제로는 정상인 잠재적으로 현저한 수의 영역을 검출하는 대가로 가능한 가장 큰 검출률을 제공하도록 설계된다. 이들 원하지 않는 대다수의 검출된 것은 패턴 인식 기술을 적용함으로써 고찰에서 제거된다.Cluster features are provided as input to the classifier, which classifies each potential clustered microcalcification as suspect or not. Indeed, clustered microcalcification detectors can only find that area in the digital representation of the original mammogram, which may be related to cancer. In any detector, there is a tradeoff between finding as many potentially suspicious areas as possible and reducing the number of normal areas that were falsely detected as suspicious. CAD systems are designed to provide the largest possible detection rate in exchange for detecting a potentially significant number of areas that are actually normal. The majority of these unwanted detections are removed from consideration by applying pattern recognition techniques.

패턴인식은 측정에 기초하여 판정하는 처리이다. 이 시스템에서, 관련 영역 혹은 검출은 검출기가 찾으며, 디스플레이를 위해 받아들여지거나 거절된다. 이 처리의 제1 단계는 검출된 영역을 특징화하는 것이다. 이를 위해서, 검출된 영역으로부터 복수의 특징을 계산한다. 각각의 측정을 특징이라고 한다. 검출된 영역에 대한 측정 전체를 특징 벡터라 하는데, 벡터의 각각의 원소는 특징값을 나타낸다. 이 특징벡터는 판별함수에 입력된다.Pattern recognition is a process of determining based on measurement. In this system, the relevant area or detection is found by the detector and accepted or rejected for display. The first step of this process is to characterize the detected area. For this purpose, a plurality of features are calculated from the detected areas. Each measurement is called a feature. The entire measurement for the detected area is called a feature vector, where each element of the vector represents a feature value. This feature vector is input to the discrimination function.

도 22는 한 세트의 판별함수 g(x)에 인가되는 특징벡터 x를 갖는 분류기를 보인 것이다. 도 22에 도시한 분류기는 클래스당 하나의 판별함수를 구비하여 설계된다. 판별함수는 입력된 특징벡터의 함수로서 단일값을 계산한다. 판별함수는 훈련 데이터로부터 학습될 수 있고 다양한 함수형태로 구현된다. 판별함수의 출력을 시험 통계라고 한다. 분류는 가장 큰 출력값으로 판별함수에 따라 클래스를 선택하는 것이다. 시험 통계와 임계치를 비교한다. 임계치 이상의 시험 통계의 값들에 대해서, 특징벡터에 관련된 영역 혹은 검출은 잠재적으로 의심이 가는 것으로서 보유되어 디스플레이된다. 시험 통계가 임계치 미만일 때, 그 영역은 디스플레이되지 않는다.Fig. 22 shows a classifier having a feature vector x applied to a set of discrimination functions g (x). The classifier shown in Fig. 22 is designed with one discrimination function per class. The discriminant function computes a single value as a function of the input feature vector. Discriminant functions can be learned from the training data and implemented in various functional forms. The output of the discriminant function is called test statistics. Classification is to choose a class based on the discriminant function as the largest output value. Compare test statistics with thresholds. For values of test statistics above the threshold, the area or detection associated with the feature vector is retained and displayed as potentially suspicious. When the test statistic is below the threshold, the area is not displayed.

판별함수를 설계함에 있어 많은 방법을 사용할 수 있다. 이 발명에 대해 고찰된 한 방법은 인공 신경망 클래스이다. 인공 신경망은 훈련을 요하는데, 이에 의해서 판별함수는 라벨로 분류된 훈련 데이터를 사용하여 형성된다.There are many ways to design discriminant functions. One method considered for this invention is the artificial neural network class. Artificial neural networks require training, whereby a discriminant function is formed using training data classified by labels.

바람직한 실시예에서, 분류처리는 다층 퍼셉트론(MLP) 신경망(NN)에 의해 구현된다. 물론, 예를 들면 통계 쿼드래틱 분류기와 같은 다른 분류기 수단이 사용될 수도 있다. 의심이 가는 것으로서 분류된 잠재하는 클러스터상 미세석회화만이 방사선 의사에 최종으로 표시하기 위해서 보유된다. 대안으로, 개개의 미세석회화의 MLP NM 분석과 미세석회화 클러스터간 루프를 반복적으로 행하는 것이 바람직할 수 있다.In a preferred embodiment, the classification process is implemented by a multilayer perceptron (MLP) neural network (NN). Of course, other classifier means may be used, for example a statistical quadratic classifier. Only latent clustered microcalcifications classified as suspicious are retained for final indication to the radiologist. Alternatively, it may be desirable to repeat the MLP NM analysis of individual microcalcifications and loops between microcalcifications.

MLP NN의 개략도를 도 23에 도시하였다. MLP NN은 제1 층의 J 은닉층 노드 혹은 퍼셉트론(410), 및 각 클래스 마다 하나의 출력노드 혹은 퍼셉트론(420)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 의심이 가는 검출의 클래스와 의심이 가지 않는 검출의 클래스에 각각 하나씩, 2개의 출력노드를 사용한다. 물론 미세석회화의 클러스터를 분류하는데 그 보다 많거나 적은 클래스를 사용할 수도 있다. 먼저 각각 계산된 특징 xi를 가중치 wij로 곱한다. 여기서 i는 i번째 특징벡터 원소를 나타내는 지수이며, j는 j번째 제1 층 노드를 나타내는 지수이다. 각 제1 층 퍼셉트론(410)의 출력 yi는 가중치가 부여된 입력의 비선형 함수이고 다음과 같이 주어진다.A schematic of MLP NN is shown in FIG. 23. The MLP NN includes a J hidden layer node or perceptron 410 of the first layer, and one output node or perceptron 420 for each class. The preferred embodiment of the present invention uses two output nodes, one for each class of suspicious detection and one for non-suspicious detection. Of course, more or fewer classes can be used to classify clusters of microcalcifications. First, each calculated feature x i is multiplied by the weight w ij . Where i is an index indicating an i-th feature vector element and j is an index indicating a j-th first layer node. The output y i of each first layer perceptron 410 is a nonlinear function of the weighted input and is given by

(8) (8)

여기서 d는 특징 xi의 총 개수를 나타내며, f(ㆍ)는 포화 비선형성이다. 이 실시예에서, f(ㆍ)=tanh(ㆍ)이다. 제1 층 혹은 은닉층 노드 출력 yi를 제2 층의 가중치 uj,k로 곱하여 출력층 노드(420)에 인가한다. 출력층 노드(420)의 출력은 가중치 부여된 입력의 비선형 함수이고 다음으로 주어진다.Where d represents the total number of features x i and f (·) is saturated nonlinearity. In this embodiment, f (·) = tanh (·). The first layer or hidden layer node output y i is multiplied by the weight u j, k of the second layer and applied to the output layer node 420. The output of the output layer node 420 is a nonlinear function of the weighted input and is given next.

(9) (9)

여기서 k는 k번째 출력노드를 나타내는 지수이다.Where k is the exponent indicating the kth output node.

하이퍼볼릭 탄젠트 함수는 다른 함수에 비해 비교적 빠르게 훈련될 수 있게 하기 때문에 이 함수를 시스템의 바람직한 실시예에서 사용한다. 그러나, 퍼셉트론으로부터 출력을 제공하기 위해서 다른 하이퍼볼릭 탄젠트를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 선형함수를 사용할 수도 있고, 또한 S자형 함수와 같은 원만하게 변하는 비선형 함수를 사용할 수도 있다.The hyperbolic tangent function is used in a preferred embodiment of the system because it allows for training relatively quickly compared to other functions. However, other hyperbolic tangents can be used to provide output from the perceptron. For example, a linear function may be used, or a smoothly varying nonlinear function such as an S-shaped function may be used.

가중치는 망을 훈련시킴으로서 얻어진다. 훈련은 망에 입력들로서, 알고 있는 클래스 멤버의 특징벡터를 반복하여 제공하는 것으로 구성된다. 가중치는 실제 망출력과 원하는 망출력간 평균 제곱 에러를 감소시키기 위해서 역전파 알고리즘에 의해 조정된다. 의심이 가는 입력에 대한 원하는 출력 z1및 z2은 각각 +1 및 -1이다. 다른 에러 메트릭스 및 출력값이 사용될 수도 있다.Weights are obtained by training the network. Training consists of providing inputs to the network, iterating over the feature vectors of known class members. The weight is adjusted by the backpropagation algorithm to reduce the mean square error between the actual network power and the desired network power. The desired outputs z 1 and z 2 for the suspicious input are +1 and -1, respectively. Other error metrics and outputs may be used.

시스템에 대한 본 실시예에서, MLP NN은 범용 컴퓨터 상에서 돌아가는 소프트웨어로 구현된다. 대안으로, MLP NN은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 수단에 의해 하드웨어 구성으로 구현될 수도 있다.In this embodiment of the system, the MLP NN is implemented in software running on a general purpose computer. Alternatively, MLP NN may be implemented in a hardware configuration by means apparent to those of ordinary skill in the art.

훈련한 후에, 각각의 검출된 클러스터상 미세석회화는 차 z1-z2를 형성하는 수단에 의해 의심이 가는 것 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류되고, 이어서 차와 임계치 θ를 비교한다. 임계치 θ이상의 z1-z2값, 즉 z1-z2≥θ에 대해서, 분류기는 의심이 가는 클러스터상 미세석회화에 대해 +1값을 돌려주며, z1-z2〈 θ의 값에 대해서는 분류기는 의심이 가지 않는 클러스터상 미세석회화에 ?? -1의 값을 돌려준다.After training, each detected clustered microcalcification is classified as suspect or unsuspecting by means of forming the difference z 1 -z 2 , and then compares the difference with the threshold θ. For z 1 -z 2 values above the threshold θ, i.e. z 1 -z 2 ≥θ, the classifier returns a +1 value for suspected clustered microcalcifications, and for a value of z 1 -z 2 <θ. Classifiers are used for microcalcifications on unsuspected clusters. Returns a value of -1.

각각의 가중치에 대한 최적의 값 및 제1 층 노드의 개수에 대한 최적의 값에 이르기 위해서, MLP NN은 978개의 유방 방사선 사진 이미지의 데이터베이스로부터 도출된 훈련 특징벡터 세트로 훈련되었다.MLP NN was trained with a set of training feature vectors derived from a database of 978 mammogram images to arrive at an optimal value for each weight and an optimal value for the number of first layer nodes.

본 발명의 CAD 시스템을 개발 및 시험하기 위해서, 진위(truth) 데이터를 먼저 생성하였다. 진위 데이터는 위치의 함수로서 디지털 이미지 내의 조직의 유별화를 제공한다. 진위 데이터는 암에 관련된 이미지 영역에 대해 진위 박스를 표시하는 방사선 의사에 의해 생성되었다. 유방 방사선 사진 이미지 외에도, 방사선 의사는 환자 이력과 병의 경과 레포트를 액세스하였다.In order to develop and test the CAD system of the present invention, truth data was first generated. Authenticity data provides for the differentiation of tissue in the digital image as a function of location. Authenticity data was generated by the radiologist who indicated the authenticity box for the image area related to cancer. In addition to mammogram images, the radiologist has access to patient history and disease progress reports.

방사선 의사는 진위 박스에 의해, 클러스터상 미세석회화에 관련된 생체검사로 확인된 암을 포함하는, 57개의 관련 영역을 식별하였다. 987개 이미지 모두를 본 발명의 미세석회화 검출기로 처리하여 복수의 특징벡터를 생성하였으며, 이 특징베터의 부분집합을 57개의 진위 박스와 연관시켰다. 부분집합 특징벡터의 반은 클러스터상 미세석회화에 관련되지 않은 많은 특징벡터의 약 3배와 더불어 훈련 특징벡터 세트를 포함하도록 무작위로 선택되었다. 소정 개수의 은닉 노드를 갖는 MLP NN를 훈련 세트를 사용하여 훈련하였다. 나머지 특징벡터는 훈련한 후에 MLP NN의 성능을 평가하기 위해서 시험 데이터베이스로서 사용되었다. MLP NN의 훈련은 레벤버터-마쿼트 역전파 알고리즘에 의해 수행되었다.The radiologist has identified 57 relevant areas, including cancers identified by biopsy involving clustered microcalcifications, by authenticity boxes. All 987 images were processed with the microcalcification detector of the present invention to generate a plurality of feature vectors, and a subset of this feature bettor was associated with 57 authenticity boxes. Half of the subset feature vectors were randomly chosen to include a set of training feature vectors, with about three times the number of feature vectors not related to clustered microcalcifications. MLP NNs with a certain number of hidden nodes were trained using a training set. The remaining feature vectors were used as a test database to evaluate the performance of the MLP NN after training. Training of the MLP NN was performed by the Revverter-Marquart backpropagation algorithm.

대안으로, MLP NN은 다른 학습 알고리즘으로 훈련될 수 있으며 어느 한 층 혹은 두 층에 하이퍼볼릭 탄젠트 이외의 비선형을 가질 수도 있다. S자 형의 출력노드에 의한 대안 실시예에서, 의심이 가는 것 혹은 의심이 가지 않는 것으로 클러스터상 미세석회화 검출을 분류하는 문제에 대한 베이스(Bayes)의 최적 해결책이 얻어질 수 있다.Alternatively, the MLP NN may be trained with other learning algorithms and may have nonlinear other than hyperbolic tangents on either or both layers. In an alternative embodiment with an S-shaped output node, Bayes's optimal solution to the problem of classifying clustered microcalcification detection as suspect or unsuspecting can be obtained.

오류 양성 클러스터상 미세석회화를 제거하기 위해서 MLP NN 분류기를 적용하기 전에, 테스트시 바람직한 실시예의 한 수행에서, 검출과정은 훈련 데이터베이스 및 시험 데이터베이스 내에 트루-양성 클러스터상 미세석화회의 약 93%를 발견하였으며 이미지당 약 10개의 오류 양성 클러스터상 미세석회화를 나타내었다. 훈련시 찾은 각각의 최적 가중치와 함께 25개의 제1 층 노드를 갖는 MLP NN 분류기를 사용한 후에 93%의 트루-양성 검출이 유지되었으며 57%의 오류 양성 검출이 성공적으로 제거되었다. 도 24는 MLP NN에 의한 분류 후에 시험 데이터베이스로 테스트한 결과 히스토그램을 도시한 것이다. 물론, 본 발명의 MLP NN은 원하는 대로 그 이상 혹은 이 이하의 제1 층 노드를 가지고 동작될 수 있다.Prior to applying the MLP NN classifier to remove the microcalcifications on error positive clusters, in one performance of the preferred embodiment in the test, the detection process found about 93% of the true positivity clusters on true-positive clusters in the training database and the test database. Microcalcifications on about 10 error positive clusters per image were shown. After using the MLP NN classifier with 25 first layer nodes with each optimal weight found in training, 93% true-positive detection was maintained and 57% false positive detection was successfully removed. FIG. 24 shows histogram results of testing with a test database after sorting by MLP NN. FIG. Of course, the MLP NN of the present invention can be operated with more or less first layer nodes as desired.

검출 디스플레이Detection display

클러스터상 미세석회화의 위치가 결정된 후에, 이들은 미세석회화 주위에 사각형 박스를 그림으로써 원래의 디지털화된 유방 방사선 사진 이미지나 원래 이미지 사본 상에 표시된다. 예를 들면 이미지에 검출을 가리키는 화살표를 하거나 검출 주위에 타원을 그리는 등 미세석회화의 위치를 표시하는 다른 수단이 사용될 수 있다.After the location of the microcalcifications on the clusters are determined, they are displayed on the original digitized mammogram or a copy of the original image by drawing a rectangular box around the microcalcifications. Other means of indicating the location of microcalcification may be used, for example, by placing an arrow indicating detection on the image or by drawing an ellipse around the detection.

클러스터상 미세석회화의 위치는 각각의 클러스터의 경계를 짓는 상측 좌측 및 하측 우측 화소들의 행 및 열 좌표의 목록으로서 디스플레이 검출로 보내진다. 클러스터마다 최소 행 및 열 좌표와 최대 행 및 열 좌표가 계산된다. 최소 및 최대 행 및 열 좌표로 정해진 경계를 짓는 박스는 이 분야에 공지된 수단에 의해, 원래의 디지털화된 이미지에 더해진다. 결과적인 이미지는 원하는 대로, 컴퓨터가 읽을 수 있는 파일로서 저장되거나 모니터에 디스플레이되거나 하드-카피 이미지로서 인쇄될 수 있다.The location of microcalcifications on the clusters is sent to display detection as a list of row and column coordinates of the upper left and lower right pixels bounding each cluster. For each cluster, the minimum row and column coordinates and the maximum row and column coordinates are calculated. The bounding box defined by the minimum and maximum row and column coordinates is added to the original digitized image by means known in the art. The resulting image can be stored as a computer readable file, displayed on a monitor, or printed as a hard-copy image, as desired.

본 시스템의 일 실시예에서, 결과적인 이미지는 듀얼 펜티엄 II(등록상표) 프로세서를 구비하고 윈도우즈 NT(등록상표) 운영체제에서 동작하는 범용 컴퓨터의 하드 디스크에 저장된다. 결과적인 이미지는 뷰소닉 PT813(등록상표) 모니터와 같은 VGA 혹은 SVGA로 볼 수 있으며, 혹은 렉스마크 옵트라 S1625(등록상표)와 같은 레이저 프린터를 사용하여 하드-카피 그레이-스케일 이미지로서 인쇄될 수 있다. 물론, 이 분야에 통상의 지식을 가진자들에 의해 다른 하드웨어 요소를 사용할 수도 있다.In one embodiment of the system, the resulting image is stored on a hard disk of a general purpose computer equipped with a dual Pentium II® processor and operating on a Windows NT® operating system. The resulting image can be viewed with VGA or SVGA, such as a ViewSonic PT813® monitor, or printed as a hard-copy gray-scale image using a laser printer such as Lexmark Optra S1625®. . Of course, other hardware elements may be used by those skilled in the art.

파라미터 최적화Parameter optimization

많은 다양하고 어려운 최적화 문제에 유전자 알고리즘(GA)이 성공적으로 적용되었다. 본 발명의 바람직한 실시예는 여기 참조로 포함시키는, Houck, 등("A Genetic Algorithm for Function Optimization," Tech. Rep., NCSU-IE TR 95-09, 1995)에 의해 개발된 GA의 구현을 사용하여 유망한 파라미터 설정을 구한다. 본 발명의 파라미터 최적화 과정을 도 25에 도시하였다. 이것은 실험에 의해 손으로 조정해야 하는 현재의 컴퓨터 보조 진단 시스템에 비해 신규한 최적화 기술의 응용이 된다.Genetic algorithms (GAs) have been successfully applied to many diverse and difficult optimization problems. Preferred embodiments of the present invention employ an implementation of GA developed by Houck, et al. ("A Genetic Algorithm for Function Optimization," Tech. Rep., NCSU-IE TR 95-09, 1995), which is incorporated herein by reference. To find promising parameter settings. The parameter optimization process of the present invention is shown in FIG. This is an application of new optimization techniques over current computer-aided diagnostic systems that require manual adjustment by experiment.

GA는 돌연변이 및 자웅 재조합과 같이 모의실험되는 진화 연산자를 사용하여 적합도(평가) 함수를 최대화하는 해 공간을 찾는다. 이 실시예에서, 최대화될 적합도 함수는 트루-양성 검출 수를 최대화하는 목적 및 오류 양성 검출 수를 최소화하는 목적을 반영한다. GA 사용에 있어서는 몇가지 문제, 즉 평가함수 설계, 파라미터 집합 표현, 모집단 초기화, 선택함수의 선택, 모의실험되는 진화를 위한 유전 연산자 선택(재생 메카니즘), 및 종료 기준의 확인을 결정해야 한다.GA uses simulated evolutionary operators, such as mutation and male recombination, to find a solution space that maximizes the fitness function. In this embodiment, the fitness function to be maximized reflects the purpose of maximizing the number of true-positive detections and the purpose of minimizing the number of false positive detections. In using GA, several issues must be determined: evaluation function design, parameter set representation, population initialization, selection of selection functions, selection of genetic operators (regeneration mechanisms) for simulated evolution, and identification of termination criteria.

평가함수의 설계는 임의의 최적화 알고리즘의 수행에서 주요 인자이다. 클러스터상 미세석회화를 검출하기 위한 함수 최적화 문제는 다음과 같이 기술될 수 있는데, 즉 어떤 유한 도메인 D, 클러스터 검출 파라미터의 특정한 집합, x={t, f, klo, khi, N, μCsmin, dnn}, 여기서 xD, 및 평가함수 fobj:D→R, R은 실수 집합, 이 주어졌을 때, D내에서 fobj를 최대화 또는 최소화하는 x를 찾는다. 슬로핑 지역 임계치화를 클러스터 검출기에 사용할 때, 파라미터 N, A, B, C가 최적화된다. 방사선 이미지화 시스템은 FP율을 최소화하는 제약이 있는 TP율을 최대화하도록 최적화될 수 있다. 이 평가는 다음 식에 보인 함수형태로 다시 쓸 수 있다.The design of the evaluation function is a major factor in the performance of any optimization algorithm. Function optimization problems for detecting microcalcifications on clusters can be described as follows: any finite domain D, a specific set of cluster detection parameters, x = {t, f, k lo , k hi , N, μCs min , d nn }, where x D, and the evaluation function f obj : D → R, R is given by a set of real numbers, where x finds x that maximizes or minimizes f obj in D. When using slope area thresholding for the cluster detector, the parameters N, A, B, C are optimized. The radiation imaging system can be optimized to maximize the TP rate with constraints that minimize the FP rate. This evaluation can be rewritten in the form of a function shown in the following equation.

(10) 10

여기서 최대화가 목적이다. 클러스터 검출 파라미터의 특정 집합에 대해서, 수락가능한 최소 TP율 TPmin을 초과한다면, 평가함수는 음의 TP율을 돌려준다. 그렇지 않고, TP율이 TPmin이하로 되면, 평가함수는 일정한 값, FPpenalty=-10을 돌려준다. 다른 평가함수를 사용할 수도 있다.Maximization is the purpose here. For a particular set of cluster detection parameters, the evaluation function returns a negative TP rate if the minimum acceptable TP rate TP min is exceeded. Otherwise, if the TP rate falls below TP min , the evaluation function returns a constant value, FP penalty = -10. Other evaluation functions may be used.

실수를 사용한 GA가 2진수를 사용한 GA보다는 CPU시간에 보다 유용한 크기이고, 복제에 걸쳐 보다 일관성있는 결과에 보다 높은 정밀도를 제공하기 때문에, 본 발명의 이 실시예는 GA의 부동 소수점 표현을 사용한다.This embodiment of the present invention uses a floating point representation of GA because real GA is more useful in CPU time than binary GA, and provides higher precision for more consistent results over replication. .

이 실시예는 기존의 해결책을 반복적으로 개선하기 위해서 탐색공간의 관계된 부분에 있도록 사전에 알고 있는 일부 멤버를 초기 모집단에 넣는다. 또한 멤버 수는 평가함수를 평가하는 계산 대가를 줄이기 위해서 20개로 제한한다.This embodiment puts some previously known members into the initial population so that they are in relevant parts of the search space to iteratively refine existing solutions. In addition, the number of members is limited to 20 to reduce the calculation cost of evaluating the evaluation function.

본 발명의 일 실시예에서, 재생 후보를 확인하는데 사용되는 가망성 있는 선택처리를 위해, 앞에 언급한 Houck, 등에 상세히 기술된 바와 같이 정규화된 기하학적 랭킹(ranking)을 사용한다. 랭킹은 평균보다 훨씬 높은 개체에 의해 야기되는 너무 이른 수렴은 덜 하게 된다. 랭킹의 기본 착상은 해들간 상대적인 적합도에 근거하여 교배 풀(mating pool)에 대한 해를 선택하는 것이다. 이 실시예는 Houck, 등의 GA에 포함된 산술적인 교배(crossover) 및 비균일 돌연변이의 내정된 유전 연산방식을 사용한다.In one embodiment of the invention, for the promising selection process used to identify playback candidates, normalized geometric rankings are used as detailed in Houck, et al. The ranking results in less premature convergence caused by individuals much higher than average. The basic idea of the ranking is to choose a solution for the mating pool based on the relative goodness of the solutions. This example uses the internal genetic algorithm of arithmetic crossover and nonuniform mutations included in GA of Houck, et al.

이 실시예는 평가함수가 수렴할 때까지 해를 계속해서 찾는다. 대안으로, 소정 수의 세대 후에 탐색이 종료될 수도 있다. 비록 교배가 모집단 내 변이의 주요 원인일 때 모집단 변화의 상실 및/또는 개선되지 않은 것에 기인한 종료가 유용할지라도, 돌연변이를 사용할 때 보다 낳은(보다 높은) 적합도를 갖고 균질 모집단이 이어질 수 있다. 교배는 가장 적합한 멤버 중 몇 개로부터 원소를 조합함으로써 모집단의 새로운 멤버를 생성하는 것을 말한다. 이것은 탐색공간의 최상의 부분에 해를 유지하는 것에 상응한다. 돌연변이는 가장 적합한 멤버로부터 원소들을 무작위로 변경하는 것을 말한다. 이것은 단지 국지적인 최대일 수 있는 탐색공간의 영역을 알고리즘이 빠져나가게 한다. 수렴할 수도 있을 모집단을 재시작하는 것이 유용한 것으로 입증되어 있으므로, 평균 적합도가 일관되게 상승되지 않음이 인식될 때까지 GA를 몇번 반복한다.This embodiment continues to look for solutions until the evaluation function converges. Alternatively, the search may end after a certain number of generations. Although termination is due to loss of population changes and / or unimproved when mating is the main cause of variation in the population, a homogeneous population can be followed with better (higher) fitness when using mutations. Crossing refers to creating a new member of the population by combining elements from some of the most suitable members. This corresponds to keeping the solution in the best part of the search space. Mutation refers to the random change of elements from the most suitable member. This only allows the algorithm to exit an area of search space that may be a local maximum. Since it has proven useful to restart a population that might converge, GA is repeated several times until it is recognized that the average goodness of fit is not consistently raised.

GA를 사용하여 잠재적으로 최적인 해가 일단 발견되면, 가장 적합한 GA 해는 지역 탐색에 의해 더 최적화될 수 있다. 본 발명의 대안 실시예는 최적화된 GA 해를 더 정리하기 위해서 단순한 방법을 사용한다.Once a potentially optimal solution is found using GA, the most suitable GA solution can be further optimized by local search. Alternative embodiments of the present invention use a simple method to further refine the optimized GA solution.

자동 크로핑 시스템은 콘트라스트값, 침식 수, 및 팽창 수를 포함하는 상기 시스템의 파라미터의 최적화로부터 이득을 얻는다. 자동 크로퍼를 최적화하는 방법은 어떤 훈련 데이터를 위해 손으로 유방 마스크를 생성하는 단계, 초기 모집단을 선택하는 단계, 및 훈련 데이터용 유방 마스크를 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 손으로 생성된 마스크 밖의 자동으로 크롭된 유방조직의 부분뿐만 아니라 손으로 생성된 마스크와 자동적으로 생성된 마스크의 오버랩 백분율을 측정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 우세 멤버를 선택하는 단계, 새로운 멤버를 생성하는 단계, 및 소정의 평가함수가 수렴할 때까지 전술한 바와 같은 방식으로 반복하는 단계를 포함한다.Automatic cropping systems benefit from the optimization of the parameters of the system, including the contrast value, erosion number, and expansion number. Methods for optimizing automatic croppers include generating a breast mask by hand for some training data, selecting an initial population, and generating a breast mask for training data. The method further includes measuring the percentage of overlap between the automatically generated mask and the automatically generated mask as well as the portion of breast tissue that is automatically cropped out of the manually generated mask. The method includes selecting a dominant member, creating a new member, and repeating in the same manner as described above until the predetermined evaluation function converges.

도 26 및 도 27은 최적화된 미세석회화 검출기 및 분류기 각각의 출력에 대해서 본 발명의 시스템에 대한 자유 응답 수신기 동작 특성곡선을 도시한 것이다. 도 26은 검출을 분류하기 전에 최적화된 검출기의 성능을 나타내며, 도 27은 검출을 분류한 후에 시스템의 성능을 나타낸다.26 and 27 show the free response receiver operating characteristic curves for the system of the present invention for the output of each of the optimized microcalcification detector and classifier. FIG. 26 shows the performance of the optimized detector before classifying the detection, and FIG. 27 shows the performance of the system after classifying the detection.

바람직한 실시예의 파라미터 최적화 부분에 관련하여 GA를 앞에서 기술하였으나, 예를 들면 응답 표현 방법과 같은 다른 최적화 기술이 적합하다. 물론, 이들 여기 기술된 것들 이외의 처리 시스템은 GA를 포함하여 여기 기술된 방법에 의해 최적화될 수 있다.Although GA has been described above in relation to the parameter optimization portion of the preferred embodiment, other optimization techniques, such as, for example, response representation methods, are suitable. Of course, processing systems other than those described herein can be optimized by the methods described herein, including GA.

최적 감도를 위한, CAD 시스템 출력들의 결합Combination of CAD system outputs for optimum sensitivity

암에 관련된 의심이 가는 부위의 검출을 위한 수행 메트릭스는 감도 및 특성(specificity) 면에서 종종 보고된다. 감도는 시스템이 의심이 가는 부위를 얼마나 잘 찾는가를 측정하며 관찰된 환자에서 의심이 가는 부위 총수로부터 검출된 의심이 가는 부위의 백분율로서 정의된다. 감도는 다음과 같이 정의된다.Performance metrics for the detection of suspicious sites related to cancer are often reported in terms of sensitivity and specificity. Sensitivity is a measure of how well the system finds suspect sites and is defined as the percentage of suspect sites detected from the total number of suspect sites in the observed patient. Sensitivity is defined as follows.

감도 = TP/(TP + FN) (11)Sensitivity = TP / (TP + FN) (11)

여기서 TP는 암에 관련된 CAD 시스템에 의해 의심이 가는 것으로서 보고된 부위의 수이며, FN은 의심이 가는 것으로서 보고되지 않은, 암이 있는 것으로 알려진 부위의 수이다. 특성은 시스템이 정상부위를 정상으로서 얼마나 잘 보고하는지를 측정한다. 특성은 다음과 같이 정의된다.Where TP is the number of sites reported as suspected by the CAD system involved in cancer, and FN is the number of sites known to have cancer not reported as suspected. The characteristic measures how well the system reports the normal as normal. The property is defined as follows:

특성 = TN/(FP+TN) (12)Attribute = TN / (FP + TN) (12)

여기서 TN은 의심이 가지 않는 것으로서 정확하게 식별된 영역을 나타내며 FP는 암이 없는, 의심이 가는 것으로서 보고된 부위를 나타낸다.Where TN represents a region correctly identified as not suspect and FP represents a site reported as suspect without cancer.

현재의 CAD 시스템은 FP를 생성함으로써 특성을 증가시킨다. 그러나, FP 및 TP는 결합된 양이다. 즉, FP의 감축은 TP의 감축으로 된다. 이것은 높은 특성을 유지하는 것이 목적일 때, 검출될 수도 있었을 일부 의심이 가는 영역을 놓쳤다는 것을 의미한다.Current CAD systems increase properties by creating FPs. However, FP and TP are combined amounts. In other words, the reduction of FP is the reduction of TP. This means that when the goal is to maintain high characteristics, it has missed some suspect areas that might have been detected.

도 28 및 도 29는 양 TP, FP, TN, FN간 관계를 도시한 것이다. 스크리닝 유방 방사선 이미지로부터 측정은 시험 통계 x로 표현된다. x의 확률 밀도 함수를 p(x)로 나타내고 판정 임계치를 θ로 나타낸다. x가 θ보다 크다면, 의심의 가는 영역이 보고된다. 확률 밀도 함수 밑의 영역은 이벤트의 확률을 나타낸다. 도 28로부터 임계치를 증가시키면 FP 판정의 확률이 감소됨을 알 수 있다. 그러나, 도 29로부터 임계치를 증가시키면 동시에 TP 판정의 확률이 감소됨을 알 수 있다.28 and 29 show the relationship between the two TP, FP, TN, FN. The measurements from the screening breast radiation images are expressed as test statistics x. The probability density function of x is represented by p (x) and the decision threshold is represented by θ. If x is greater than θ, the thinner area of doubt is reported. The area under the probability density function represents the probability of the event. 28, it can be seen that increasing the threshold reduces the probability of FP determination. However, it can be seen from FIG. 29 that increasing the threshold reduces the probability of TP determination at the same time.

CAD 시스템에 대해 존재하는 또 다른 메트릭은 양의 예측값(PPV)이며, 이것은 해당 영역이 의심이 가는 것으로서 표시되었을 때 실제로 암이 존재할 확률로서 정의된다. PPV는 다음 식으로부터 계산될 수 있다.Another metric that exists for CAD systems is a positive predictive value (PPV), which is defined as the probability that cancer actually exists when the area is marked as suspect. PPV can be calculated from the following equation.

PPV = TP/(TP+FP) (13)PPV = TP / (TP + FP) (13)

여기서 TP를 증가시키거나 FP를 감소시키면 PPV가 증가한다.Increasing TP or decreasing FP increases PPV.

방사선 의사 및 컴퓨터는 의심이 가는 부위를 다르게 발견한다. 도 30은 사람 및 머신 검출에 대해서 의심이 가는 부위의 가능한 분포를 도시한 벤 다이어그램이다. 일부 의심의 가는 부위는 사람 해석자 혹은 방사선 의사에 의해 단독으로 발견되었으며 일부는 CAD 시스템에 의해서만 발견되었으며 일부는 이들 모두에 의해 발견되었으며 일부는 어느 쪽도 발견하지 못했다.The radiologist and the computer find different areas of doubt. FIG. 30 is a Venn diagram showing the possible distribution of the site in question for human and machine detection. Some suspect thin spots were found alone by human interpreters or radiologists, some only by CAD systems, some by all, and some by neither.

도 31은 최적의 감도를 위해서 스크리닝 유방 방사선 사진 이미지(10)에 대한 사람 해석자의 관찰과 함께, CAD 시스템의 출력을 포함한, 특히 본 발명의 CAD를 포함한 바람직한 방법을 도시한 것으로, 방사선 의사는 단계(20)에서 스크리닝 유방 방사선 사진 이미지(10)를 조사하여 S1으로서 나타낸 의심이 가는 한 세트의 부위(30)를 보고한다. CAD 시스템은 단계(40)에서 이미지(10)에 대해 동작하여, S2로서 나타낸 의심의 가는 한 세트의 영역(50)을 보고한다. 방사선 의사는 S2 세트를 조사하여 단계(60)에서 S2 세트의 멤버를 의심이 가는 것으로서 받아들이거나 거절하고, 그럼으로써 S3으로 나타낸, S2의 부분집합인, 제3 세트의 의심이 가는 부위(70)를 형성한다. 방사선 의사는 단계(80)에서 S1 및 S3 집합의 합집합인 S4로 나타낸 일련의 정밀검사 부위(90) 집합을 생성한다. 일련의 정밀검사 부위(90)는 보다 큰 해상도를 갖는 추가 유방 방사선 사진을 찍거나, 초음파에 의해 일련의 정밀검사 부위에 대응하는 유방조직의 영역을 검사하거나, 또는 유방조직의 생체검사를 수행하는 등의 검사를 더 할 것으로 권고된다.FIG. 31 illustrates a preferred method including the CAD of the present invention, in particular the output of the CAD system, with the human interpreter's observation of the screening mammogram image 10 for optimal sensitivity, the radiologist comprising the steps The screening breast radiograph image 10 is examined at 20 to report a suspected set of sites 30 as S1. The CAD system operates on the image 10 in step 40, reporting a suspect set of regions 50, represented as S2. The radiologist examines the set of S2s and accepts or rejects the members of the set of S2s as suspect in step 60, thereby allowing a third set of suspected sites 70, which is a subset of S2, represented by S3. To form. The radiologist generates in step 80 a set of overhaul sites 90 represented by S4, which is the union of the S1 and S3 sets. A series of overhaul sites 90 may be used to take additional breast radiographs with greater resolution, examine areas of breast tissue corresponding to a series of overhaul sites by ultrasound, or perform biopsy of breast tissue. It is recommended to perform further tests.

도 32는 전술한 구성요소 외에 밀도 검출기(800), 밀도 분류기(900), 및 검출 결과 결합기(1000)를 포함하는 본 발명의 대안 실시예를 도시한 것이다. 밀도 검출기(800)는 스크리닝 유방 방사선 사진의 디지털 표현에 나타내는 매스(mass) 및 레전(lesion)을 검출한다. 밀도 분류기(900)는 미세석회화 분류기에 관하여 전술한 MLP NN과 유사한 방식으로, MLP NN에 의해 검출된 밀도를 의심이 가거나 의심이 가지 않는 것으로 분류한다. 의심이 가는 것으로서 분류된 검출된 밀도들은 함께 유합되어 검출 결과 결합기(1000)에서 의심이 가는 검출된 미세석회화에 결합된다.FIG. 32 illustrates an alternative embodiment of the present invention that includes a density detector 800, a density classifier 900, and a detection result combiner 1000 in addition to the components described above. The density detector 800 detects mass and regions that appear in the digital representation of the screening mammogram. The density classifier 900 classifies the density detected by the MLP NN as suspect or unsuspecting, in a manner similar to the MLP NN described above with respect to the microcalcification classifier. The detected densities classified as suspicious are combined together and bound to suspicious detected microcalcification in detection result combiner 1000.

유방 방사선 사진에서 클러스터상 미세석회화를 검출하는 것에 관련하여 본 발명을 기술하였으나, 흉곽 X선과 같은 다른 의학 이미지에 여기 기술된 방법 및 시스템을 적용할 수 있음을 알 것이다.Although the present invention has been described in connection with detecting clustered microcalcifications in breast radiographs, it will be appreciated that the methods and systems described herein may be applied to other medical images such as chest x-rays.

여기 기술된 장치의 형태는 이 발명의 바람직한 실시예를 구성하나, 본 발명은 이러한 정밀한 형태의 장치로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 정한 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 변경을 행할 수 있음을 알아야 한다.Although the form of the device described herein constitutes a preferred embodiment of the invention, the invention is not limited to this precise form of the device, and changes can be made without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. You should know

본 발명은 방사선 의사 감도를 줄이지 않고 디지털 이미지로부터 클러스터상 미세석회화를 자동으로 검출하는 방법 및 시스템에 적용가능하다.The present invention is applicable to methods and systems for automatically detecting clustered microcalcifications from digital images without reducing the radiosensitivity.

Claims (51)

디지털 유방 방사선 사진(mammogram)으로부터 클러스터상 미세석회화(clustered microcalcification)를 자동으로 검출하는 방법에 있어서,A method for automatically detecting clustered microcalcification from a digital mammogram, 디지털 유방 방사선 사진을 얻는 단계;Obtaining a digital mammogram; 상기 디지털 유방 방사선 사진을 잘라내기 위한 제1 파라미터들을 최적화하는 단계;Optimizing first parameters for cropping the digital mammogram; 상기 디지털 유방 방사선 사진 내의 유방조직을 나타내는 잘라낸 이미지를 생성하도록, 상기 최적화된 제1 파라미터들에 기초하여, 상기 디지털 유방 방사선 사진을 잘라내는 단계;Cropping the digital mammogram based on the optimized first parameters to produce a cropped image representing breast tissue in the digital mammogram; 상기 잘라낸 이미지 내에 클러스터상 미세석회화를 검출하는 제2 파라미터들을 최적화하는 단계;Optimizing second parameters for detecting clustered microcalcifications in the cropped image; 상기 최적화된 제2 파라미터들에 기초하여 상기 잘라낸 이미지 내에 클러스터상 미세석회화를 검출하는 단계;Detecting clustered microcalcifications in the cropped image based on the optimized second parameters; 상기 디지털 유방 방사선 사진 내에 상기 검출된 클러스터상 미세석회화의 위치를 표시하는 단계Indicating the location of the detected clustered microcalcifications in the digital mammogram 를 포함하는 디지털 유방 방사선 사진 내 클러스터상 미세석회화의 자동 검출방법.Automatic detection of clustered microcalcifications in digital mammography comprising a. 디지털 유방 방사선 사진 이미지의 나머지로부터 유방조직에 대응하는 상기 이미지의 영역을 구획하는 방법에 있어서,A method of partitioning an area of an image corresponding to breast tissue from a remainder of a digital mammogram image, the method comprising: 상기 디지털 유방 방사선 사진 이미지의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the digital mammogram image; 유방조직에 대응하는 상기 유방 방사선 사진 이미지의 영역의 콘트라스트가 증가된 강조된 이미지를 생성하도록 상기 디지털 표현의 히스토그램을 강조하는 단계;Emphasizing the histogram of the digital representation to produce a highlighted image with increased contrast of the area of the breast radiographic image corresponding to breast tissue; 상기 강조된 이미지를 임계치화하여 시드 화소(seed pixel)를 포함하는 2진 이미지를 생성하는 단계;Thresholding the highlighted image to generate a binary image comprising a seed pixel; 상기 2진 이미지 내 상기 시드 화소를 영역 확장(region growing)하여 마스크를 생성하는 단계;Region growing the seed pixel in the binary image to generate a mask; 상기 마스크 내 홀들을 채우는 단계;Filling the holes in the mask; 상기 마스크를 침식하는(eroding) 단계;Eroding the mask; 상기 마스크를 팽창하는(dilating) 단계; 및Dilating the mask; And 상기 디지털 표현을 상기 마스크 내에 가장 큰 객체의 크기로 잘라내는 단계Cropping the digital representation to the size of the largest object in the mask 를 포함하는 디지털 방사선 사진 이미지 내 유방조직 영역 구획방법.Breast tissue region segmentation method in a digital radiographic image comprising a. 디지털 유방 방사선 사진 이미지 내 클러스터상 미세석회화 검출방법에 있어서,A method for detecting clustered microcalcifications in digital mammography images, 잡음이 감소된 이미지를 생성하도록 상기 이미지 내 잡음을 감소시키기 위해서 상기 디지털 유방 방사선 사진 이미지를 제1 필터링하는 단계;First filtering the digital mammogram image to reduce noise in the image to produce a noise reduced image; 잠재하는 미세석회화의 출현이 강조된 DoG-필터처리된 이미지를 생성하도록 가우시안 차 필터로 상기 잡음 감소된 이미지를 제2 필터링하는 단계;Second filtering the noise reduced image with a Gaussian difference filter to produce a DoG-filtered image with emphasis on the appearance of latent microcalcification; 상기 DoG-필터처리된 이미지로부터 잠재하는 미세석회화를 구획하도록 상기 DoG-필터처리된 이미지를 전역 임계치화하는 단계;Global thresholding the DoG-filtered image to partition latent microcalcification from the DoG-filtered image; 상기 DoG-필터처리된 이미지로부터 잠재하는 미세석회화를 구획하도록 상기 DoG-필터처리된 이미지를 지역 임계치화하는 단계;Local thresholding the DoG-filtered image to partition latent microcalcification from the DoG-filtered image; 상기 전역 및 지역적으로 임계치화된 잠재하는 미세석회화를 함께 논리 AND하는 단계;Logically ANDing the globally and locally thresholded latent microcalcifications together; 상기 논리 AND된 잠재하는 미세석회화를 단일 화소 좌표표현으로 변환하는 단계;Converting the logically ANDed latent microcalcifications into a single pixel coordinate representation; 유방조직에 대응하는 상기 디지털 유방 방사선 사진 이미지의 영역 밖에 놓인 단일 화소 좌표 표현들을 제거하는 단계;Removing single pixel coordinate representations that lie outside the area of the digital mammogram image corresponding to breast tissue; 잠재하는 클러스터상 미세석회화를 식별하도록 이전 단계로부터 남아있는 상기 단일 화소 좌표 표현들을 함께 클러스터화하는 단계;Clustering the single pixel coordinate representations remaining from the previous step together to identify potential clustered microcalcifications; 상기 잠재하는 클러스터상 미세석회화 각각에 대한 특징(feature)들을 계산하는 단계;Calculating features for each of the latent clustered microcalcifications; 상기 잠재하는 클러스터상 미세석회화 각각에 대해 상기 계산된 특징들에 근거하여 잠재하는 클러스터상 미세석회화를 제거하는 단계; 및Removing the latent clustered microcalcifications based on the calculated features for each of the latent clustered microcalcifications; And 앞 단계 후에 남아있는 상기 잠재하는 클러스터상 미세석회화의 위치를 상기 디지털 유방 방사선 사진에 표시하는 단계Marking on the digital mammogram the position of the latent clustered microcalcification remaining after the previous step. 를 포함하는 디지털 유방 방사선 사진 이미지 내 클러스터상 미세석회화 검출방법.Clustered microcalcification detection method in a digital mammography image comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In a method for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 가우시안 식의 차를 포함하는 필터 커넬을 상기 디지털 표현에 콘볼루션하여, 이에 의해 미세석회화의 크기 및 모양 특징(characteristics)에 따르지 않는 이미지 내 정보는 억제되고 의심이 가는 미세석회화는 결과적인 이미지 내에 밝은 점으로서 나타나게 하는 단계; 및Convolving a filter kernel containing Gaussian differences into the digital representation, thereby suppressing information in the image that does not conform to the size and shape characteristics of the microcalcifications, and suspicious microcalcification is bright in the resulting image. Making it appear as a dot; And 상기 결과적인 이미지를 전역 및 지역적으로 임계치화하여, 근본적으로 의심이 가는 미세석회화의 영역만을 포함하는 제2 결과적인 이미지를 얻게 하는 단계Thresholding the resulting image globally and locally to obtain a second resulting image that includes only the areas of fundamentally suspect microcalcification; 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In a method for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 최적화 알고리즘 및 이미지들을 훈련하는 데이터베이스를 사용하여 최적화된 파라미터값을 얻는 단계; 및Obtaining optimized parameter values using a database that trains an optimization algorithm and images; And 상기 최적화된 파라미터를 사용하여 필터링 알고리즘을 상기 디지털 표현에 적용하여 근본적으로 의심이 가는 미세석회화를 포함하는 필터처리된 이미지를 얻는 단계;Applying a filtering algorithm to the digital representation using the optimized parameters to obtain a filtered image comprising essentially suspicious microcalcifications; 상기 필터처리된 이미지를 줄여, 상기 의심이 가는 미세석회화의 단일 화소 표현을 포함하는 이미지를 얻는 단계;Reducing the filtered image to obtain an image comprising a single pixel representation of the suspected microcalcification; 상기 최적화된 파라미터를 사용하여 상기 단일화소 표현들을 클러스터들로 그룹화하는 단계Grouping the single pixel representations into clusters using the optimized parameter 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제5항에 있어서, 상기 최적화 알고리즘을 사용하는 단계는 유전자 알고리즘을 사용하는 단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.6. The method of claim 5, wherein using the optimization algorithm comprises using a genetic algorithm. 제6항에 있어서, 상기 유전자 알고리즘을 사용하는 단계는 최근접 인접 거리dnn값 및 검출된 미세석회화 수 μCsmin값를 얻는 단계를 포함하며,7. The method of claim 6, wherein using the genetic algorithm comprises obtaining a nearest neighbor distance d nn value and a detected microcalcification number μCs min value, 그룹화 단계는 단일 화소 표현을, μCsmin의 거리 dnn내에 다른 미세석회화인 미세석회화를 나타내는 클러스터들로 그룹화하는 것인 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.And the grouping step groups the single pixel representation into clusters representing microcalcifications that are different microcalcifications within a distance d nn of μCs min . 제7항에 있어서, 상기 유전자 알고리즘을 사용하는 단계는, 적어도 한 적합도 함수가 최대화되는 값들의 집합들을 식별하기 위해서 dnn및 μCsmin에 대한 가능한 값들을 포함하는 해 공간을 반복하여 탐색하는 단계를 더 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.8. The method of claim 7, wherein using the genetic algorithm comprises repeatedly searching for a solution space containing possible values for d nn and μCs min to identify sets of values for which at least one fitness function is maximized. Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography further comprising. 제8항에 있어서, 상기 유전자 알고리즘을 사용하는 단계는, 코스트 함수가 최소화되는 값들의 상기 집합들 중 적어도 한 집합을 식별하는 단순 방법을 사용하는 단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.10. The method of claim 8, wherein using the genetic algorithm comprises using a simple method of identifying at least one of the sets of values for which a cost function is minimized. Detection method. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In a method for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 상기 디지털 표현 내에 잠재하는 미세석회화 클러스터들을 찾는 단계;Finding latent microcalcification clusters in the digital representation; 상기 잠재하는 미세석회화 클러스터의 특징을 추출하는 단계;Extracting features of the latent microcalcification cluster; 상기 추출된 특징을 다층 퍼셉트론 인공 신경망에 입력으로서 사용하는 단계; 및Using the extracted features as input to a multilayer perceptron artificial neural network; And 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망을 사용하여 상기 미세석회화 클러스터를 의심이 가는 것으로 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류하는 단계Classifying the microcalcification cluster as suspect or unsuspecting using the multilayer perceptron ligament neural network 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제10항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망을 사용하여 상기 미세석회화 클러스터를 의심이 가는 것으로 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류하는 단계는,The method of claim 10, wherein the step of classifying the microcalcification cluster as suspect or unsuspecting using the multilayer perceptron diameter neural network, 스무드하게 변하는 출력함수에서 상기 다층 퍼셉트론 인공 신경망의 출력값들을 사용하여 일련의 결과적인 값들을 얻는 단계; 및Obtaining a series of resulting values using the outputs of the multilayer perceptron artificial neural network at a smoothly varying output function; And 상기 결과적인 값들 중 한 값이 임계치 이상이면 이 값에 관련된 클러스터를 의심이 가는 것으로서 분류하고, 그 값이 상기 임계치 미만이면 의심이 가지 않는 것으로서 분류하는 단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Classifying the cluster associated with this value as suspect if one of the resulting values is above a threshold and classifying as suspect if the value is less than the threshold, and the clustered microcalcification in screening mammography. Automatic detection method. 제11항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력함수는 하이퍼볼릭 탄젠트 함수를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.The method of claim 11, wherein the smoothly varying output function comprises a hyperbolic tangent function. 제11항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력함수는 선형함수를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.12. The method of claim 11, wherein the smoothly varying output function comprises a linear function. 제11항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력함수는 S자 형(sigmoid) 함수를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.12. The method of claim 11 wherein the smoothly varying output function comprises a sigmoid function. 제11항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망을 사용하여 상기 미세석회화 클러스터를 의심이 가는 것으로 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류하는 단계는,12. The method of claim 11, wherein the step of classifying the microcalcification cluster as suspect or unsuspecting using the multilayer perceptron diameter neural network, 상기 특징들 중 적어도 하나를 가중치 wi,j로 곱하는 단계, I는 N개의 원소를 갖는 특징벡터 x의 i번째 특징벡터 원소를 나타내는 지수이며 j는 j번째 제1 층 노드를 나타내는 지수; 및Multiplying at least one of the features by a weight w i, j , where I is an index representing the i th feature vector element of the feature vector x having N elements and j is an index representing the j th first layer node; And 상기 다층 퍼셉트론 인공 신경망의 제1 층 노드들을 사용하여, xi가 계산된 특징벡터 원소를 포함하는 다음 함수에 따라 계산되는 제1 층 출력 fj를 계산하는 단계Using the first layer nodes of the multilayer perceptron artificial neural network, calculating a first layer output f j , where x i is calculated according to the following function comprising the calculated feature vector element: 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제15항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망을 사용하여 상기 미세석회화 클러스터를 의심이 가는 것으로 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류하는 단계는,16. The method of claim 15, wherein classifying the microcalcification cluster as suspect or unsuspecting using the multilayer perceptron diameter neural network, 상기 제1 층 출력 fj중 적어도 하나를 제2 가중치 uj,k로 곱하는 단계; 및Multiplying at least one of the first layer outputs f j by a second weight u j, k ; And 상기 곱하는 단계의 결과를 적어도 한 출력노드에 입력으로서 사용하고,Using the result of the multiplying step as input to at least one output node, yj=fj(x), k는 k번째 출력노드를 나타내는 지수, J는 곱해질 제1 층 출력들의 수인 다음 함수yj = f j (x), k is the exponent representing the kth output node, J is the number of first-layer outputs to be multiplied 에 따라 상기 적어도 한 출력 노드의 출력이 계산되는 단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.And calculating the output of the at least one output node according to the clustered microcalcifications in screening mammography. 유방 방사선 사진 내 클러스터상 미세석회화를 검출하는 컴퓨터 보조 검출 시스템의 출력 검출과 상기 사진에 대한 사람 해석자(human interpreter)의 관측에 의한 검출을 감소 저하없이 결합하는 방법에 있어서,A method of combining output detection of a computer-aided detection system for detecting clustered microcalcifications in a mammogram with detection by a human interpreter of the photograph without diminished degradation, 상기 관측된 검출을 얻어 제1 검출 집합을 형성하는 단계;Obtaining the observed detection to form a first detection set; 상기 출력검출을 얻어 제2 검출 집합을 형성하는 단계;Obtaining the output detection to form a second detection set; 상기 제2 집합에서 일부 출력 검출을 받아들여 제3 검출 집합을 형성하는 단계;Accepting some output detection from the second set to form a third detection set; 상기 제1 집합과 상기 제3 집합을 결합하여 제3 검출 집합을 형성하는 단계; 및Combining the first set and the third set to form a third detection set; And 상기 제2 검출 집합에 기초하여 출력을 제공하는 단계Providing an output based on the second detection set 를 포함하는 컴퓨터 보조 검출 시스템의 출력검출과 사람 해석자의 관측 검출의 결합방법.Combination method of output detection of the computer-aided detection system comprising a human analyst observation detection. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In a method for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 의심이 가는 미세석회화를 포함하는 필터처리된 이미지를 얻도록 상기 디지털 표현을 필터처리하는 단계;Filtering the digital representation to obtain a filtered image that includes suspected microcalcifications; 의심이 가는 미세석회화의 영역만을 포함하는 이미지를 얻도록 상기 필터처리된 이미지를 슬로핑 지역 임계치로 임계치화하는 단계Thresholding the filtered image to a sloped area threshold to obtain an image that includes only an area of suspicious microcalcification 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제18항에 있어서, 상기 임계치화 단계는,The method of claim 18, wherein the thresholding step, 상기 디지털 표현 내에 좌표(x, y)를 갖는 관련 화소를 윈도우의 중심에 두는 단계;Positioning a relevant pixel with coordinates (x, y) in the digital representation at the center of the window; 상기 윈도우 하의 화소들의 평균(x, y) 및 표준편차(x, y)를 계산하는 단계;Calculating an average (x, y) and standard deviation (x, y) of the pixels under the window; A는 소정의 오프셋 및 B와 C는 소정의 계수인A is a predetermined offset and B and C are predetermined coefficients T(x,y)=A + Bμ(x, y) + Cσ(x, y)T (x, y) = A + Bμ (x, y) + Cσ (x, y) 의 함수에 따라 상기 관련 화소에 대한 지역 임계치 T(x, y)를 계산하는 단계;Calculating a local threshold T (x, y) for the relevant pixel as a function of; 상기 필터처리된 이미지 내 상기 대응하는 화소의 그레이-스케일값과 상기 지역 임계치값을 비교하는 단계; 및Comparing the gray-scale value and the local threshold value of the corresponding pixel in the filtered image; And 상기 그레이-스케일값이 상기 지역 임계치 이상이면 상기 2진 이미지 내 대응하는 화소를 1로 설정하고 상기 그레이-스케일값이 상기 지역 임계치 미만이면 0으로 설정함으로써 2진 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Generating a binary image by setting a corresponding pixel in the binary image to 1 if the gray-scale value is greater than or equal to the local threshold and setting to 0 if the gray-scale value is less than the local threshold. Automatic Detection of Clustered Microcalcifications in Mammography. 디지털 유방 방사선 사진으로부터 클러스터상 미세석회화를 자동으로 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for automatically detecting clustered microcalcification from a digital mammogram, 디지털 유방 방사선 사진을 얻는 수단;Means for obtaining a digital mammogram; 상기 디지털 유방 방사선 사진을 잘라내기 위한 제1 파라미터들을 최적화하는 수단;Means for optimizing first parameters for cropping the digital mammogram; 상기 디지털 유방 방사선 사진 내의 유방조직을 나타내는 잘라낸 이미지를 생성하도록, 상기 최적화된 제1 파라미터들에 기초하여, 상기 디지털 유방 방사선 사진를 잘라내는 수단;Means for cropping the digital mammogram based on the optimized first parameters to produce a cropped image representing breast tissue in the digital mammogram; 상기 잘라낸 이미지 내에 클러스터상 미세석회화를 검출하는 제2 파라미터들을 최적화하는 수단;Means for optimizing second parameters for detecting clustered microcalcifications in the cropped image; 상기 최적화된 제2 파라미터들에 기초하여 상기 잘라낸 이미지 내에 클러스터상 미세석회화를 검출하는 수단;Means for detecting clustered microcalcifications in the cropped image based on the optimized second parameters; 상기 디지털 유방 방사선 사진 내에 상기 검출된 클러스터상 미세석회화의 위치를 표시하는 수단Means for indicating the location of the detected clustered microcalcifications in the digital mammogram 을 포함하는 디지털 유방 방사선 사진 내 클러스터상 미세석회화의 자동 검출장치.Automatic detection device for clustered microcalcifications in digital mammography comprising a. 디지털 유방 방사선 사진 이미지 내에 크러스터상 미세석회화를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for detecting clustered microcalcifications in digital mammogram images, 잠재하는 미세석회화의 출현이 강조된 DoG-필터처리된 이미지를 생성하기 위한 가우시안 필터의 차;Differences in Gaussian filters for producing DoG-filtered images with emphasis on the appearance of latent microcalcifications; 상기 DoG-필터처리된 이미지로부터 잠재하는 미세석회화를 구획하는 임계치화 수단;Thresholding means for partitioning latent microcalcifications from the DoG-filtered image; 상기 잠재하는 미세석회화에 대한 단일 화소 좌표표현을 생성하는 추출수단; 및Extraction means for generating a single pixel coordinate representation for said latent microcalcification; And 상기 단일 화소 표현을 클러스터들로 그룹화하는 클러스화 수단Clustering means for grouping the single pixel representation into clusters 을 포함하는 디지털 유방 방사선 사진 이미지 내 클러스터상 미세석회화 검출장치.Clustered microcalcification detection device in a digital mammography image comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 수단;Means for storing a digital representation of a mammogram; 가우시안 식의 차를 포함하는 필터 커넬을 상기 디지털 표현에 콘볼루션하여, 이에 의해 미세석회화의 크기 및 모양에 따르지 않는 이미지 내 정보는 억제되고 의심이 가는 미세석회화는 결과적인 이미지 내에 밝은 점으로서 나타나게 하는 수단; 및Convolving a filter kernel containing Gaussian differences into the digital representation, thereby suppressing information in the image that does not depend on the size and shape of the microcalcifications and causing suspicious microcalcifications to appear as bright spots in the resulting image. Way; And 상기 결과적인 이미지를 전역 및 지역적으로 임계치화하여, 의심이 가는 미세석회화의 영역만을 포함하는 제2 결과적인 이미지를 얻게 하는 수단Means for globally and regionally thresholding the resulting image to obtain a second resulting image that includes only the area of suspicious microcalcification 을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 최적화 알고리즘 및 이미지들을 훈련하는 데이터베이스를 사용하여 파라미터값을 최적화하는 수단;Means for optimizing parameter values using a database that trains an optimization algorithm and images; 상기 최적화된 파라미터를 사용하여 필터링 알고리즘을 상기 디지털 표현에 적용하여 근본적으로 의심이 가는 미세석회화를 포함하는 필터처리된 이미지를 얻는 수단;Means for applying a filtering algorithm to the digital representation using the optimized parameters to obtain a filtered image comprising essentially suspicious microcalcifications; 상기 필터처리된 이미지를 줄여, 상기 의심이 가는 미세석회화의 단일 화소 표현을 포함하는 이미지를 얻는 수단; 및Means for reducing the filtered image to obtain an image including a single pixel representation of the suspected microcalcification; And 상기 최적화된 파라미터를 사용하여 상기 단일화소 표현들을 클러스터들로 그룹화하는 수단Means for grouping the monopixel representations into clusters using the optimized parameter 을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제23항에 있어서, 상기 최적화 알고리즘을 사용하는 단계는 유전자 알고리즘인 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.24. The apparatus of claim 23, wherein the step of using the optimization algorithm is a genetic algorithm. 제24항에 있어서, 상기 파라미터값들을 최적화하는 수단은,The method of claim 24, wherein the means for optimizing the parameter values comprises: 최근접 인접 거리 dnn값 및 검출된 미세석회화 수 μCsmin값를 얻는 수단을 포함하며,Means for obtaining a nearest adjacency distance d nn value and a detected microcalcification number μCs min value, 상기 그룹화 수단은 상기 단일 화소 표현을, μCsmin의 거리 dnn내에 다른 미세석회화인 미세석회화를 나타내는 클러스터들로 그룹화하는 것인 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.Said grouping means grouping said single pixel representation into clusters representing microcalcifications, said microcalcifications being different microcalcifications within a distance d nn of μCs min . 제25항에 있어서, 상기 파라미터를 최적화하는 수단은, 적어도 한 적합도 함수가 최대화되는 값들의 집합들을 식별하기 위해서 dnn및 μCsmin에 대한 가능한 값들을 포함하는 해 공간을 반복하여 탐색하는 수단을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.26. The apparatus of claim 25, wherein the means for optimizing the parameter comprises means for iteratively searching the solution space including possible values for d nn and μCs min to identify sets of values for which at least one fitness function is maximized. Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography. 제26항에 있어서, 상기 파라미터를 최적화하는 수단은, 코스트 함수가 최소화되는 값들의 상기 집합들 중 적어도 한 집합을 식별하는 단순 방법을 사용하는 수단을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.27. The automatic detection of clustered microcalcifications in screening mammography according to claim 26, wherein the means for optimizing the parameter comprises means for using a simple method of identifying at least one of the sets of values for which a cost function is minimized. Device. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for automatically detecting clustered microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 수단;Means for storing a digital representation of a mammogram; 상기 디지털 표현 내에 잠재하는 미세석회화 클러스터들을 찾는 수단;Means for finding latent microcalcification clusters in the digital representation; 상기 잠재하는 미세석회화 클러스터의 특징을 추출하는 수단;Means for extracting features of the latent microcalcification cluster; 상기 특징들을 사용하여 상기 미세석회화 클러스터를 의심이 가는 것으로 혹은 의심이 가지 않는 것으로 분류하는 수단Means for classifying the microcalcification cluster as suspect or unsuspecting using the features. 을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제28항에 있어서, 상기 분류수단은 다층 퍼셉트론 인경 신경망을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.29. The apparatus of claim 28, wherein the sorting means is a screening mammography comprising a multilayer perceptron ligament neural network. 제29항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 신경망은 스무드하게 변하는 출력수단를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.30. The apparatus of claim 29, wherein the multilayer perceptron neural network comprises smoothly varying output means. 제30항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력수단은 클러스터상 미세석회화가 의심이 가는지 아니면 의심이 가지 않는지 여부를 나타내는 출력을 제공하도록, 하이퍼볼릭 탄젠트 함수를 가중치 부여된 입력들의 합에 인가하는 수단을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.31. The apparatus of claim 30, wherein the smoothly varying output means comprises means for applying a hyperbolic tangent function to the sum of the weighted inputs to provide an output indicating whether or not the microcalcification on the cluster is suspicious or unsuspecting. Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising. 제30항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력수단은 클러스터상 미세석회화가 의심이 가는지 아니면 의심이 가지 않는지 여부를 나타내는 출력을 제공하도록, S자형 함수를 가중치 부여된 입력들의 합에 인가하는 수단을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.31. The apparatus of claim 30, wherein the smoothly varying output means comprises means for applying an S-shaped function to the sum of the weighted inputs to provide an output indicating whether or not the microcalcification on the cluster is suspect or not. Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography. 제30항에 있어서, 상기 스무드하게 변하는 출력수단은 클러스터상 미세석회화가 의심이 가는지 아니면 의심이 가지 않는지 여부를 나타내는 출력을 제공하도록, 선형함수를 가중치 부여된 입력들의 합에 인가하는 수단을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.31. The apparatus of claim 30, wherein the smoothly varying output means comprises means for applying a linear function to the sum of the weighted inputs to provide an output indicating whether or not the microcalcification on the cluster is suspect or not. Automatic detection of clustered microcalcifications in screening mammography. 제30항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망은,The neural network of claim 30, wherein I는 N개의 원소를 갖는 특징벡터 x의 i번째 특징벡터 원소를 나타내는 지수이며 j는 j번째 제1 층 노드를 나타내는 지수인 가중치 wi,j로 상기 특징들 중 적어도 하나에 곱하는 수단; 및Means for multiplying at least one of the features with a weight w i, j , where i is an exponent representing the i th feature vector element of the feature vector x having N elements and j is an exponent representing the j th first layer node; And xi가 계산된 특징벡터 원소를 포함하는x i contains the computed feature vector element 의 함수에 따라 제1 층 출력 fj를 계산하는 제1 층 노드First-layer nodes for calculating first-layer output f j as a function of 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제34항에 있어서, 상기 다층 퍼셉트론 인경 신경망은,The neural network of claim 34, wherein 상기 제1 층 출력 fj중 적어도 하나를 제2 가중치 uj,k로 곱하는 수단; 및Means for multiplying at least one of the first layer outputs f j by a second weight u j, k ; And yj=fj(x) 이고 J는 곱해질 제1 층 출력들의 수인 다음 함수y j = f j (x) and J is the number of first-layer outputs to be multiplied 에 따라, zk, k는 k번째 출력노드를 나타내는 지수, 를 계산하는 적어도 한 출력 노드를 더 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출장치.According to claim, k k , k is an automatic detection device for clustered microcalcifications in screening mammography further comprises at least one output node for calculating the index, k-th output node. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 클러스터상 미세석회화와 밀도를 검출하는 방법에 있어서,In the method of automatically detecting clustered microcalcification and density by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 가우시안 식의 차를 포함하는 필터 커넬을 상기 디지털 표현에 콘볼루션하여, 이에 의해 미세석회화의 크기 및 모양 특징(characteristics)에 따르지 않는 이미지 내 정보는 억제되고 의심이 가는 미세석회화는 결과적인 이미지 내에 밝은 점으로서 나타나게 하는 단계; 및Convolving a filter kernel containing Gaussian differences into the digital representation, thereby suppressing information in the image that does not conform to the size and shape characteristics of the microcalcifications, and suspicious microcalcification is bright in the resulting image. Making it appear as a dot; And 상기 결과적인 이미지를 임계치화하여, 의심이 가는 미세석회화의 영역만을 포함하는 제2 결과적인 이미지를 얻게 하는 단계;Thresholding the resulting image to obtain a second resulting image that includes only the areas of suspicious microcalcification; 상기 디지털 표현에서 밀도를 검출하는 단계; 및Detecting a density in the digital representation; And 의심이 가는 밀도의 영역만을 포함하는 제3 결과적인 이미지를 생성하는 단계Generating a third resulting image that includes only the areas of suspicious density 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 및 밀도 자동 검출방법.Clustered microcalcification and density automatic detection method in screening mammography comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 이미지를 크로핑하는 방법에 있어서,A method for automatically cropping an image by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 상기 제1 디지털 표현을 팽창하여(dilating) 팽창된 디지털 표현을 생성하는 단계;Dilatating the first digital representation to produce an expanded digital representation; 상기 팽창된 디지털 표면을 가장 큰 인접한 화소 그룹의 크기로 잘라내어 상기 잘라낸 팽창된 디지털 표현이 생성되게 하는 단계; 및Cutting the expanded digital surface to the size of the largest group of adjacent pixels to produce the cropped expanded digital representation; And 상기 잘라낸 팽창된 디지털 표현 내의 화소들에 대응하는 상기 제1 디지털 표현 내의 화소들을 후속 처리하기 위해 선택하는 단계Selecting for subsequent processing pixels in the first digital representation that correspond to pixels in the cropped expanded digital representation 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 이미지의 자동 크로핑방법.Automatic cropping method of the image in the screening mammography comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In the method for automatically detecting microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 상기 디지털 표현의 밝은 값을 정규화하는 단계;Normalizing bright values of the digital representation; 영역 성장 알고리즘에서 소정의 콘트라스트 설정을 사용하여, 유방조직을 포함하는 상기 디지털 표현의 영역을 정하는 유방 마스크를 생성하는 단계; 및Generating a breast mask defining an area of the digital representation comprising breast tissue using a predetermined contrast setting in an area growth algorithm; And 미세석회화에 대해 유방조직을 포함하는 상기 영역을 탐색하는 단계Searching for said area containing breast tissue for microcalcification 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography comprising a. 제38항에 있어서, 상기 정규화 단계는 히스토그램 등화단계를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.39. The method according to claim 38, wherein the normalization step comprises a histogram equalization step. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In the method for automatically detecting microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 시드 화소(seed pixel)를 찾기 위해 상기 디지털 표현의 영역을 탐색하는 단계;Searching an area of the digital representation to find a seed pixel; 영역-확장 알고리즘을 사용하여, 유방조직을 포함하는 상기 디지털 표현의 영역을 정하는 유방 마스크를 생성하는 단계, 상기 영역-확장 알고리즘을 사용하는 단계는,Using a region-expansion algorithm, generating a breast mask that defines a region of the digital representation comprising breast tissue, using the region-expansion algorithm, 상기 시드 화소에서 시작하며 특징(characteristic)을 공유하는 최근접 인접 화소들을 함께 점진적으로 그룹화하는 영역-확장 함수를 사용하여 화소들의 인접한 그룹이 생성되게 하는 단계;Causing adjacent groups of pixels to be created using a region-expansion function that gradually groups together the nearest adjacent pixels starting at the seed pixel and sharing characteristic; 상기 화소들의 인접한 그룹을 사용하여 유방조직을 포함하는 상기 디지털 표면의 영역을 정하는 유방 마스크를 결정하는 단계; 및Using a contiguous group of pixels to determine a breast mask defining an area of the digital surface containing breast tissue; And 미세석회화에 대해 상기 유방조직을 포함하는 영역을 탐색하는 단계Searching for an area comprising the breast tissue for microcalcification 를 더 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.Automatic detection of cluster phase microcalcification in screening mammography further comprising. 제40항에 있어서, 상기 시드 화소를 찾기 위해 상기 디지털 표현의 영역을 탐색하는 단계는, 최대 그레이-레벨값을 갖는 상기 영역 내에 화소를 찾는 것을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.41. The method of claim 40, wherein searching the region of the digital representation to find the seed pixel comprises finding a pixel within the region having a maximum gray-level value. . 제40항에 있어서, 상기 특징을 공유하는 최근접 인접 화소들을 함께 그룹화하는 단계는, 각각의 최근접 인접 화소가 콘트라스트비 임계치 미만인 콘트라스트비를 갖는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 클러스터상 미세석회화 자동 검출방법.41. The method of claim 40, wherein grouping the nearest neighbor pixels that share the feature together comprises determining whether each nearest neighbor pixel has a contrast ratio that is less than the contrast ratio threshold. Automatic microcalcification detection method. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In the method for automatically detecting microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 상기 디지털 표현 내의 화소들로부터 지역 임계치를 계산하는 단계;Calculating an area threshold from pixels in the digital representation; 가우시안 차 필터를 사용하여 상기 디지털 표현을 필터처리함으로서 필터처리된 이미지를 생성하는 단계;Generating a filtered image by filtering the digital representation using a Gaussian difference filter; 상기 필터처리된 이미지 내 화소들과 상기 지역 임계치를 비교하여 상기 비교결과에 따라 화소값들을 조정함으로써 임계치화된 이미지를 생성하는 단계; 및Generating a thresholded image by comparing pixels in the filtered image with the local threshold and adjusting pixel values according to the comparison result; And 미세석회화를 식별하기 위해서 상기 임계치화된 화소를 더 처리하는 단계Further processing the thresholded pixels to identify microcalcifications 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.Automatic microcalcification detection method in screening mammography comprising a. 스크리닝 유방 조영술에서 디지털 이미지 처리에 의해 자동으로 미세석회화를 검출하는 방법에 있어서,In the method for automatically detecting microcalcification by digital image processing in screening mammography, 유방 방사선 사진의 디지털 표현을 저장하는 단계;Storing a digital representation of the mammogram; 유전자 알고리즘 및 이미자들을 훈련하는 데이터베이스를 사용하여 적어도 한 파라미터의 값을 얻는 단계; 및Obtaining values of at least one parameter using a genetic algorithm and a database to train the imagers; And 미세석회화를 식별하기 위해서 상기 디지털 표현을 처리하는 함수에 상기 적어도 한 파라미터를 사용하는 단계Using the at least one parameter in a function to process the digital representation to identify microcalcifications 를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.Automatic microcalcification detection method in screening mammography comprising a. 제44항에 있어서, 상기 적어도 한 파라미터는, 최근접 인접 거리 dnn값 및 검출된 미세석회화 수 μCsmin값를 포함하며, 상기 함수는 상기 단일 화소 표현을, μCsmin의 거리 dnn내에 다른 미세석회화인 미세석회화를 나타내는 클러스터들로 그룹화하는 것을 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein the at least one parameter comprises a nearest neighbor distance d nn value and a detected number of microcalcifications μCs min value, the function converting the single pixel representation to another microcalcification within a distance d nn of μCs min . A method for automatically detecting microcalcifications in screening mammography comprising grouping into clusters representing phosphorus microcalcifications. 제44항에 있어서, 상기 적어도 한 파라미터는 가우시안의 차 필터에서 사용되는 타겟 크기를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein the at least one parameter comprises a target size used in a Gaussian difference filter. 제44항에 있어서, 상기 적어도 한 파라미터는 적어도 한 임계치를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein the at least one parameter comprises at least one threshold. 제44항에 있어서, 상기 적어도 한 파라미터는 인접크기를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein the at least one parameter comprises an adjacent size. 제44항에 있어서, 상기 함수는 슬로핑 지역 임계함수를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein the function comprises a slope area threshold function. 제44항에 있어서, 상기 적어도 한 파라미터는 히스토그램의 백분율을 포하마는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.45. The method of claim 44, wherein said at least one parameter comprises a percentage of the histogram. 제47항에 있어서, 상기 적어도 한 임계치는 상한 및 하한 임계치를 포함하는 스크리닝 유방 조영술에서 미세석회화 자동 검출방법.48. The method of claim 47, wherein said at least one threshold comprises an upper and lower threshold.
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