KR100300955B1 - 관심영역이존재하는의료영상의압축및복원방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축 및 복원방법에서는 관심영역은 정보의 손실을 막기 위해서 무손실 압축 및 복원으로 처리하고, 비관심영역은 고압축율을 갖는 손실 압축 및 복원으로 처리함으로써 진단정보 손실을 방지할 수 있을 뿐 아니라 전송시간을 단축시킬 수 있다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제2도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제3도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법을 구현하기 위한 블럭도이다.
제4도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법을 구현하기 위한 블럭도이다.
제5도는 테이블 1~테이블 4에 각각 해당하는 4개의 의료영상에 적용된 성능비교 결과를 그래프로 도시한 것이다.
본 발명은 의료영상의 압축 및 복원방법에 관한 것으로서, 특히 의료영상에서 관심영역은 무손실 압축 및 복원으로 처리하고, 비관심영역은 손실 압축 및 본원으로 처리하기 위한 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축 및 복원방법에 관한 것이다.
지금까지의 의료영상에 대해서 저장용량을 감소시키고, 전송시간을 단축시키기 위해 여러가지 데이타 압축 알고리즘이 적용되어 왔다. 이들 알고리즘은 손실 압축과 무손실 압축으로 나누어진다. 이 중 무손실 압축기법에서는 압축된 영상데이타가 디코딩될 때 완전한 원영상을 얻을 수 있다. 이 무손실 압축기법의 큰 단점은 압축율이 매우 낮다는 것이다. 한편, 손실 압축기법에서는 압축된 영상데이타가 디코딩될 때 완전한 원영상을 얻을 수 없으므로 복원된 영상에서 정보손실의 문제점이 있다. 장점은 무손실 압축기법보다 높은 압축율을 갖는다. 그러나, 손실 압축기법을 의료영상에 적용할 경우에는 많은 시간과 비용이 소요되는 ROC(Receiver Operating Characteristics) 테스트를 거쳐야 한다. ROC 테스트는 검출된 질병에 대해 복원된 영상이 원영상의 그대로의 모습을 가지고 있는가를 검증하는 것을 말한다. 손실 압축기법의 예로는 직교변환과 예측 코딩을 들 수 있으며, 이들은 원영상을 복수개의 블럭으로 나누어 압축하는 블럭코딩 혹은 원영상을 블럭으로 나누지 않고 압축하는 코딩기법을 사용할 수 있다.
그러나, 의료영상에서는 일부의 영상만이 임상적으로 중요한 정보를 가지며, 따라서 영상내에서 예를 들면, 질병이 존재하는 영역이나 금이간 뼈 혹은 폐영상에서 폐부분 등 관심영역을 정의함으로써 비관심 영역들이 고압축율로 압축되는 동안 중요한 임상정보들이 조작될 수 있다. 임상적으로 의료영상에는 적어도 하나 이상의 관심영역이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 의료영상에서 관심영역은 무손실 압축 및 복원으로 처리하고, 비관심영역은 손실 압축 및 복원으로 처리하기 위한 의료영상의 압축 및 복원방법을 제공하는데 있다. 본 발명은 관심영역에서의 무손실 임상정보를 얻음으로써 손실압축에 비해 상기 장점을 가지고 있으며 비관심영역을 손실압축으로 처리함으로써 무손실압축에 비해 높은 압축율을 얻을 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법은
디스플레이기기상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 의료영상에서 지시자를 이용하여 관심영역을 설정하는 관심영역 설정단계;
상기 관심영역 설정단계에서 설정되어 픽셀 좌표측으로 나타나는 관심영역을 폴리곤으로 추출하는 폴리곤 추출단계;
상기 폴리곤 추출단계에서 추출된 폴리곤으로부터 비트맵을 형성하는 비트맵 형성단계;
상기 비트맵 형성단계에서 형성된 비트맵을 이용하여 상기 관심영역을 무손실 압축으로 처리하는 무손실 압축단계; 및
상기 배트맵을 이용하여 상기 관심영역 이외의 비관심영역을 손실 압축으로 처리하는 손실 압축단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법은
디스플레이기기상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 의료영상에서 설정된 관심영역을 폴리곤으로 추출하는 폴리곤 추출단계;
상기 폴리곤 추출단계에서 추출된 폴리곤으로부터 비트맵을 형성하는 비트맵 형성단계;
무손실 압축된 상기 관심영역을 상기 비트맵 형성단계에서 형성된 비트맵을 이용하여 무손실 복원으로 처리하는 무손실 복원단계; 및
손실 압축된 상기 관심영역 이외의 비관심영역을 상기 비트맵을 이용하여 손실 복원으로 처리하는 손실 복원단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 제101단계는 관심영역 설정단계이고, 제102단계는 폴리곤 추출단계이고, 제103단계는 비트맵 형성단계이고, 제104단계는 무손실 압축단계이고, 제105단계는 손실 압축단계이다.
제2도는 본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 제201단계는 폴리곤 추출단계이고, 제202단계는 비트맵 형성단계이고, 제203단계는 무손실 복원단계이고, 제204단계는 손실 복원단계이다.
제3도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법을 구현하기 위한 블럭도로서, 이산여현변환기(DCT;31), 양자화기(Q;32), 역양자화기(Q-1;33), 역이산여현변환기(DCT-1;34), 감산기(35), 관심영역 설정부(36), 폴리곤 추출부(37), 이진 마스킹부(38), 제1 및 제2엔코더(39,40)로 구성된다.
제4도는 본 발명에 따른 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법을 구현하기 위한 블럭도로서, 제1 및 제2디코더(43,48), 역양자화기(Q-1;44), 역이산여현변환기(DCT-1;45), 폴리곤 추출부(46), 이진 마스킹부(47)와 가산기(49)로 구성된다,
그러면 본 발명의 동작에 대하여 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도 및 제3도를 참조하여 본 발명에 의한 의료영상의 압축방법을 설명하면, 제101단계에서는 관심영역 설정부(36)에 의해 디스플레이기기 예컨데 모니터상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 원영상에 대하여 지시자 예컨데 마우스를 이용하여 관심영역을 지정한다. 이때 마우스의 속도가 느리므로 마우스에 의해 지정된 점들이 연결이 되어 있지 않을 경우에는 폴리곤 추출부(37)에 의해 각 점들을 선으로 연결하여 폴리곤을 만든다(제102단계).
제103단계에서는 이진 마스킹부(38)에 의해 스캔 라인 알고리즘을 이용하여 폴리곤 내부에 존재하는 픽셀에는 '1'값을 부여하고, 폴리곤 외부에 존재하는 픽셀에는 '0'값을 부여하여 비트맵 혹은 이진 마스크를 만든다.
제103단계에서 비트맵 혹은 이진 마스크가 만들어지면 '0'값과 '1'값을 이용하여 압축을 시작하는데 이때 압축에 이용된 기법은 제3도에 도시된 바와 같이 이산여현변화기법 및 엔코딩 기법이다.
이때 관심영역은 정보의 손실을 막아야 하므로 무손실압축으로 처리하고(제104단계), 비관심영역은 손실압축으로 처리한다.(제105단계).
즉, 원영상(fi)에 대하여 이차원 이산여현변환기(31)에서 이산여현변환시키고, 양자화기(32)에서 양자화시킨 데이타는 제1엔코더(39)에서 Lempel-Ziv 기법에 의해 엔코딩되어 출력도는 것과 동시에 역양자화기(33)와 역이산여현변환기(34)를 이용하여 복원영상을 얻는다. 그런 다음 감산기(35)에서 원영상(fi)으로부터 복원영상을 빼 줌으로써 잔차영상을 얻는데, 이 과정은 관심영역에 속해 있는 픽셀에만 적용된다. 제2엔코더(40)에서는 잔차영상에 대하여 Lempel-Ziv 기법으로 엔코딩하여 출력하고, 가산기(41)에서는 제1엔코더(39)의 출력신호와 제1엔코더(40)의 출력신호를 가산하여 최종 압축데이타로서 출력한다.
한편, 제2도 및 제4도를 참조하여 본 발명에 의한 의료영상의 복원방법을 설명하면, 제201단계에서는 디스플레이기기 예컨데 모니터상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 원영상에 대하여 설정된 관심영역에 대하여 폴리곤 추출부(46)에서 각 점들을 선으로 연결하여 폴리곤을 만든다.
제202단계에서는 이진 마스킹부(47)에 의해 스캔 라인 알고리즘을 이용하여 폴리곤 내부에 존재하는 픽셀에는 '1'값을 부여하고, 폴리곤 외부에 존재하는 픽셀에는 '0'값을 부여하여 비트맵 혹은 이진 마스크를 만든다.
제202단계에서 비트맵 혹은 이진 마스크가 만들어지면 '0'값과 '1'값을 이용하여 복원을 시작하는데 이때 복원에 이용된 기법은 제4도에 도시된 바와 같이 이산여현변환기법 및 디코딩 기법이다.
이때 무소신 압축된 관심영역은 제2역 Lempel-Ziv기(48)에서 무손실 복원으로 처리하고(제203단계), 손실 압축된 비관심영역은 제1역 Lempel-Ziv기(43)에서 손실복원으로 처리한다(제204단계).
즉, 제1도 및 제3도에 의해 압축된 데이타는 제1역 Lempel-Ziv기(43)를 이용하여 역이산여현변환 계수를 얻고, 역양자화기(44)와 역이산여현변환기(45)에 의해 복원영상을 만든다. 이 복원영상에서 관심영역이 원영상과 같게 하기 위해서는 관심영역의 잔차영상이 필요하다. 따라서 비트맵 혹은 이진 마스크를 이용하여 관심영역의 잔차영상 데이타가 상응하는 복원영상의 픽셀에 더해진다.
다음 테이블 1~테이블 4는 본 발명에 의한 압축 및 복원방법의 성능평가 결과를 나타낸것으로서, 테이블 1은 X-ray 위(abdomen) 영상으로서, 512×480×8 비트인 영상, 테이블 2는 MRI 머리(head) 영상으로서, 256×256×8 비트인 영상, 테이블 3 CT 흉부(chest) 영상으로서, 512×512×12 비트인 영상, 테이블 4는 CT 복부(abdomen) 영상으로서, 512×512×12 비트인 영상에 대한 것이다. 테이블 1~테이블 4에 있어서, 원영상의 열을 M, 원영상의 행을 N, 관심영역에 속하는 픽셀수를 NR이라고 하는 경우, p는 관심영역의 비율을 나타내는 것으로서, 다음 제1식으로 나타낸다.
또한, CR은 압축율을 나타내는 것으로서, 다음 제2식으로 나타낸다,
또한, RMSE(Root Mean Square Error)는 관심영역에서는 '0'이므로 비관심영역에 대해서만 계산되며, 다음 제3식으로 나타낸다. 여기서 fi는 원영상이고, fr은 복원영상이다.
[테이블 1]
[테이블 2]
[테이블 3]
[테이블 4]
제5도에는 테이블 1~테이블 4에 각각 해당하는 4개의 의료영상에 적용된 성능비교 결과가 그래프로 도시되어 있다.
본 발명은 의료영상저장 및 통신시스템인 PACS(Picture Archiving and Communication System)나 원격 의료진단시스템인 텔레라디올러지(Teleradiology) 등에 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축 및 복원방법에서는 관심영역은 정보의 손실을 막기 위해서 무손실 압축 및 복원으로 처리하고, 비관심영역은 고압축율을 갖는 손실 압축 및 복원으로 처리함으로써 진단정보 손실을 방지할 수 있을 뿐 아니라 전송시간을 단축시킬 수 있다.
Claims (4)
- 디스플레이기기상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 의료영상에서 지시자를 이용하여 관심영역을 설정하는 관심영역 설정단계; 상기 관심영역 설정단계에서 설정되어 픽셀 좌표측으로 나타나는 관심영역을 폴리곤으로 추출하는 폴리곤 추출단계; 상기 폴리곤 추출단계에서 추출된 폴리곤으로부터 비트맵을 형성하는 비트맵 형성단계; 상기 비트맵 형성단계에서 형성된 비트맵을 이용하여 상기 관심영역을 무손실 압축으로 처리하는 무손실 압축단계; 및 상기 배트맵을 이용하여 상기 관심영역 이외의 비관심영역을 손실 압축으로 처리하는 손실 압축단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법.
- 제1항에 있어서, 상기 무손실 압축단계에서는 상기 관심영역에 대해서만 잔차영상을 구하여 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관심영역이 존재하는 의료영상의 압축방법.
- 디스플레이기기상에 나타난 M×N 크기의 픽셀로 이루어진 의료영상에서 설정된 관심영역을 폴리곤으로 추출하는 폴리곤 추출단계; 상기 폴리곤 추출단계에서 추출된 폴리곤으로부터 비트맵을 형성하는 비트맵 형성단계; 무손실 압축된 상기 관심영역을 상기 비트맵 형성단계에서 형성된 비트맵을 이용하여 무손실 복원으로 처리하는 무손실 복원단계; 및 손실 압축된 상기 관심영역 이외의 비관심영역을 상기 비트맵을 이용하여 손실 복원으로 처리하는 손실 복원단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법.
- 제3항에 있어서, 상기 무손실 복원단계에서는 상기 관심영역에 대해서만 잔차영상을 구하여 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관심영역이 존재하는 의료영상의 복원방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050519A1 (en) * | 2003-11-22 | 2005-06-02 | Infinitt Co., Ltd. | Large scale tomography image storage and transmission and system. |
| WO2013151289A1 (ko) * | 2012-04-02 | 2013-10-10 | 서울대학교산학협력단 | 가시적 무손실 압축을 이용한 의료 영상 압축 시스템 및 방법 |
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1994
- 1994-11-16 KR KR1019940030033A patent/KR100300955B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050519A1 (en) * | 2003-11-22 | 2005-06-02 | Infinitt Co., Ltd. | Large scale tomography image storage and transmission and system. |
| WO2013151289A1 (ko) * | 2012-04-02 | 2013-10-10 | 서울대학교산학협력단 | 가시적 무손실 압축을 이용한 의료 영상 압축 시스템 및 방법 |
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