KR102195047B1 - Method and apparatus for enhancing quality of 3D image - Google Patents

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Abstract

3D이미지 품질을 향상시키는 방법이 개시된다. 3D 이미지 품질을 향상시키는 방법은 (a) 입력된 3D이미지를 잡음 특성에 기초하여, 복수의 서브영역으로 분류하고, (b) 분류된 복수의 서브영역의 각각의 잡음 특성에 따라, 서로 다른 잡음 제거 방법을 이용하여, 입력된 3D이미지의 각각의 서브영역의 잡음을 제거하고, 잡음 제거 후의 3D이미지를 획득하며, (c) 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키는 단계를 포함한다.A method of improving 3D image quality is disclosed. The method of improving the 3D image quality is (a) classifying the input 3D image into a plurality of sub-regions based on noise characteristics, and (b) different noise characteristics according to the noise characteristics of the classified plurality of sub-regions. And removing noise from each sub-region of the input 3D image, obtaining a 3D image after removing the noise, and (c) improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise using a removal method.

Description

3D이미지 품질을 향상시키는 방법과 장치{Method and apparatus for enhancing quality of 3D image}Method and apparatus for enhancing quality of 3D image TECHNICAL FIELD

본 발명은 빛 간섭 단층 촬영한 3D이미지의 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3D이미지의 잡음을 제거하고 3D이미지의 명암 대조비를 제고할 수 있는 3D이미지 품질을 향상시키는 방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the processing of a 3D image captured by light interference tomography, and more particularly, to a method and apparatus for improving 3D image quality capable of removing noise from a 3D image and improving contrast ratio of a 3D image. .

빛 간섭 단층 촬영(OCT) 기술은 최근 수십 년 사이에 발전하기 시작한 높은 해상도의 생체 조직 촬영 기술이다. 이 기술은 이미 안과 임상 의학에 성공적으로 응용되고 있지만, 예를 들면 종양 검사와 피부병 검사 등에서 매우 치밀한 조직을 촬영하는 영역에서의 응용은 아직 완전하지 못하다. 그것은 매우 치밀한 조직은 빛을 고도로 분산시키고 침투성이 낮아, OCT 시스템의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)와 생성된 이미지의 다이나믹 레인지를 심각하게 하락시키기 때문에, 이미지 속의 기관과 병변의 해석과 진단이 어려워진다. 매우 치밀한 조직의 이미지 해상도를 제고하기 위해, 신속하고 효율적으로 이미지 잡음을 제거하고 이미지 세부(detail)의 명암 대조비를 향상시키는 방법을 발전시키는 것이 요구된다.Light interference tomography (OCT) technology is a high-resolution biological tissue imaging technology that has begun to develop in recent decades. This technology has already been successfully applied to ophthalmic clinical medicine, but its application in the field of imaging very dense tissues, for example, in tumor examination and skin disease examination, is not yet complete. It is difficult to interpret and diagnose organs and lesions in the image because very dense tissues highly dissipate light and have low permeability, seriously degrading the signal to noise ratio of the OCT system and the dynamic range of the generated image. Lose. In order to improve the image resolution of very dense tissues, there is a need to develop a method for quickly and efficiently removing image noise and improving the contrast ratio of image details.

OCT 이미지의 잡음은 주로 가법 잡음과 승법 잡음을 포함하고, 이는 비간섭성 잡음과 간섭성 잡음으로도 불린다. 잡음 제거 방법은 주로 하드웨어를 기반으로 한 제거와 디지털 여파를 기반으로 하는 제거로 나뉜다. 하드웨어를 기반으로 한 제거는 주로 공간, 주파수, 각도와 편광상태 등의 혼합기술이다. 이상적인 상황에서, 이런 기술은 시스템의 가법 잡음과 승법 잡음을 물리적으로 제거할 수 있지만, 별도로 시스템 하드웨어를 추가할 필요가 있어, 시스템의 제조단가가 상승하게 된다. 이런 혼합 기술은 별도의 스캔 과정과 이미지 평균 과정이 필요하기 때문에, 시스템의 이미징 속도와 이미지의 명암 대조비가 현저하게 저하된다. 이와 비교하여, 소프트웨어를 기반으로 한 실시간 후처리(post-treatment) 방법은 이미징 속도에 영향주지 않는 상태에서 이미지에 대해 잡음을 제거하고 명암 대조비를 향상시킬 수 있으므로, 하드웨어를 기반으로 한 처리방법을 대체할 수 있는 매우 우수한 대체 방법이다.The noise of the OCT image mainly includes additive noise and multiplicative noise, which is also called non-coherent noise and coherent noise. Noise removal methods are mainly divided into hardware-based removal and digital filter-based removal. Hardware-based removal is mainly a blending technique of space, frequency, angle and polarization state. In an ideal situation, this technique can physically remove the additive noise and multiplicative noise of the system, but additional system hardware needs to be added, increasing the manufacturing cost of the system. Since this blending technique requires a separate scanning process and image averaging process, the imaging speed of the system and the contrast ratio of the image are significantly reduced. In comparison, the software-based real-time post-treatment method can remove noise from the image and improve the contrast ratio without affecting the imaging speed, so the hardware-based processing method is used. It's a very good alternative to replace.

대부분 기존의 잡음 제거와 이미지 향상 방법은 2D이미지에 적용되는 것으로, 주로 일부 합리적인 잡음 모델에 근거하여, 서로 다른 잡음 제거 알고리즘과 여파기를 제시하였다. 이런 여파기는 주로 4가지 유형으로 나뉘는데: 선형 여파기, 비선형 여파기, 확산(diffusion) 여파기 및 멀티 스케일 분석을 기반으로 한 여파기이다. 이 4가지 기존의 여파기는 모두 잡음을 억제할 수 있다. 하지만, 이런 여파기를 OCT 이미지에 응용하는 과정에는 여전히 아래와 같은 한계가 존재하는데: (1) 효과가 비교적 좋은 여파기는 OCT 시스템의 고속 실시간 처리의 요구를 충족시키지 못하고; (2) 사용한 여파기 모델의 한계로 인해, OCT 이미지 속의 일부 특정 잡음을 처리하지 못하며; (3) 여파 결과가 희미해 져서 이미지의 세부를 표시하지 못한다는 문제점이 있다.Most of the conventional noise reduction and image enhancement methods are applied to 2D images, and different noise reduction algorithms and filters are proposed, mainly based on some rational noise models. These filters are mainly divided into four types: linear filters, nonlinear filters, diffusion filters, and filters based on multi-scale analysis. All of these four conventional filters can suppress noise. However, the process of applying such a filter to an OCT image still has the following limitations: (1) A filter with relatively good effect does not meet the demands of high-speed real-time processing of the OCT system; (2) due to the limitation of the used filter model, some specific noise in the OCT image cannot be processed; (3) There is a problem in that the result of the filter is blurred and the details of the image cannot be displayed.

최근에는 일부 3D OCT 이미지 잡음을 제거하는 알고리즘이 개발되고 있고, 이런 알고리즘은 2D 여파기 여파 과정에서 이미지가 희미해지는 결함을 어느 정도 개선하였다. 평균법(averaging method)을 기반으로 한 알고리즘은 주로 운동 보상을 기반으로 한 평균법과 멀티 스케일 웨이블릿 분석을 기반으로 한 평균법이 있다. L.fang, S.Li, Q.nie, J.A.Izatt, C.A.Toth와 S.Farsiu는 “Sparsity based denoising of spectral domain optical coherence tomography images”에서, 희소사전을 기반으로 한 3D OCT 이미지의 잡음 제거 방법을 제시하였고, 평균법을 도입한 이미지가 희미해지는 것을 더욱 개선할 수 있었다. 하지만 이런 3D 잡음 제거 방법의 처리 속도는 모두 실제 처리의 요구를 충족시킬 수 없었다.Recently, an algorithm for removing some 3D OCT image noise has been developed, and this algorithm has improved to some extent the image blurring in the 2D filter filter process. Algorithms based on the averaging method mainly include an averaging method based on motion compensation and an averaging method based on multi-scale wavelet analysis. L.fang, S.Li, Q.nie, JAIzatt, CAToth and S. Farsiu describe a method of removing noise from 3D OCT images based on sparse dictionary in “Sparsity based denoising of spectral domain optical coherence tomography images”. Was presented, and the blurring of the image using the averaging method could be further improved. However, the processing speed of these 3D noise reduction methods could not meet the actual processing needs.

일반적인 이미지로 말하자면, CCD나 또는 감광 필름에 의해 얻어지고, 이미지 속의 각 픽셀의 잡음 특성은 모두 같다. 하지만, OCT 이미지는 점(point)에 따라 혹은 선(line)에 따라 일일이 스캐닝하여 얻어진 것으로, 각 점의 잡음 성질은, 시스템의 어느 확정 시점에서의 상태와 스캔한 물체의 상태와 매우 밀접한 관련이 있다. 때문에, 현재의 3D OCT 이미지의 잡음제거 방법은 서로 다른 잡음 특성을 가진 각종 잡음을 효과적으로 제거할 수 없었다. 요컨대, 현재의 이미지 잡음 제거 방법에는 아래와 같은 문제가 여전히 존재하는데: (1) 효과가 비교적 좋은 2D여파기와 3D여파기는 OCT 시스템의 고속 실시간 처리의 요구를 충족시키지 못하고, (2) 사용한 여파기의 모델의 한계로 인해, OCT 이미지 속의 일부 특정 잡음과 잡음 성질이 다른 잡음을 처리하지 못하는 문제; (3) 여파 결과 이미지의 세부가 희미하여, 이미지를 세부적으로 해석하지 못하는 문제가 존재한다.As a general image, it is obtained by a CCD or a photosensitive film, and the noise characteristics of each pixel in the image are all the same. However, OCT images are obtained by scanning one by one point or line, and the noise property of each point is very closely related to the state at a certain point in the system and the state of the scanned object. have. Therefore, the current noise reduction method of 3D OCT images could not effectively remove various noises having different noise characteristics. In short, the following problems still exist in the current image noise removal method: (1) The 2D filter and the 3D filter, which are relatively effective, do not meet the demands of high-speed real-time processing of the OCT system, and (2) the model of the used filter. Due to the limitation of the OCT image, some specific noise and noise properties cannot process other noise; (3) As a result of the filter, the details of the image are blurred, and there is a problem that the image cannot be interpreted in detail.

기존 기술 속의 상기 결함을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 3D 이미지 잡음을 제거할 수 있고 3D 이미지 명암 대조비를 제고할 수 있는 3D 이미지의 품질을 향상시키는 방법과 장치를 제공하는데 있다.In order to solve the above defects in the existing technology, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving the quality of a 3D image capable of removing 3D image noise and improving a 3D image contrast ratio.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법은, (a) 입력된 3D이미지를 잡음 특성에 기초하여, 복수의 서브영역으로 분류하는 단계; (b) 상기 분류된 복수의 서브영역의 각각의 잡음 특성에 따라, 서로 다른 잡음 제거 방법을 이용하여, 상기 입력된 3D이미지의 각각의 서브영역의 잡음을 제거하고, 잡음 제거 후의 3D이미지를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키는 단계를 포함한다.A method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention includes: (a) classifying an input 3D image into a plurality of sub-regions based on noise characteristics; (b) According to the noise characteristics of each of the classified plurality of sub-regions, noise in each sub-region of the input 3D image is removed using different noise removal methods, and a 3D image after noise removal is obtained. Step to do; And (c) improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 단계(a)에서는, 상기 잡음 특성에 기초하여, 상기 입력된 3D이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류하는 것을 특징으로 한다.In the method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, in step (a), based on the noise characteristic, the input 3D image is classified into a foreground region and a background region. .

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 단계(a)는, 상기 입력된 3D이미지를 수신하는 단계; 상기 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 목표 이미지를 선택하는 단계; 및 상기 잡음 특성에 기초하여, 상기 선택된 목표 이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류하는 단계를 포함한다.In the method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, the step (a) comprises: receiving the input 3D image; Sequentially selecting a target image from the first frame to the last frame of the input 3D image; And classifying the selected target image into a foreground region and a background region based on the noise characteristic.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법은, 상기 입력된 3D이미지에서 밝기가 소정 임계값을 초과하는 픽셀은 전경 영역으로 분류하고, 상기 입력된 3D이미지에서 밝기가 소정 임계값 이하인 픽셀은 배경 영역으로 분류하는 것을 특징으로 한다.In the method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, a pixel whose brightness exceeds a predetermined threshold in the input 3D image is classified as a foreground area, and the brightness is a predetermined threshold in the input 3D image. Pixels less than or equal to the value are classified as a background area.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 단계(b)에서는, 하기의 수학식 5로 표현되는 겹선형 잡음 제거 모델을 이용하여 상기 입력된 3D이미지의 잡음을 제거하고;In the method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, in step (b), noise of the input 3D image is removed using a double-linear noise removal model represented by Equation 5 below. and;

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112014011100248-pat00001
Figure 112014011100248-pat00001

상기 수학식 5에서, f i 는 상기 잡음 제거 후의 3D이미지에 포함된 픽셀i의 밝기, g i 는 상기 입력된 3D이미지에 포함된 상기 픽셀i의 밝기, g i 는 상기 입력된 3D이미지의 배경 영역에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값

Figure 112014011100248-pat00002
, 와
Figure 112014011100248-pat00003
는 각각 상기 입력된 3D이미지의 전경 영역과 배경 영역의 분류 파라미터를 표시하며, 하기의 수학식4에 따라, 상기 픽셀i를 중심으로 상기 입력된 3D이미지의 3D이미지물 속에서 a1 i 와 b1 i 를 계산하고, 상기 픽셀i를 중심으로 상기 입력된 3D이미지의 평면 구역 속에서 a2 i 와 b2 i 를 계산하며:In Equation 5, f i is the brightness of the pixel i included in the 3D image after noise removal, g i is the brightness of the pixel i included in the input 3D image, and g i is the background of the input 3D image Average brightness of all pixels in the area
Figure 112014011100248-pat00002
, Wow
Figure 112014011100248-pat00003
Represents the classification parameters of the foreground area and the background area of the input 3D image, respectively, and a 1 i and b in the 3D image of the input 3D image centered on the pixel i according to Equation 4 below. Calculate 1 i, and calculate a 2 i and b 2 i in the plane area of the input 3D image around the pixel i:

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112014011100248-pat00004
Figure 112014011100248-pat00004

상기 수학식 4에서,

Figure 112014011100248-pat00005
는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00006
에 포함된 픽셀의 개수, g k 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00007
에 포함된 픽셀k의 밝기, g w i 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00008
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값 및
Figure 112014011100248-pat00009
는 상기 입력된 3D이미지의 각 픽셀의 밝기의 분산값(variance)을 표시하며, 상기 수학식 5에서
Figure 112014011100248-pat00010
Figure 112014011100248-pat00011
는 각각 상기 3D이미지물에 포함된각 픽셀의 a1 i 와 b1 i 의 평균값을 표시하고,
Figure 112014011100248-pat00012
Figure 112014011100248-pat00013
는 각각 상기 평면 구역에 포함된 각 픽셀의 a2 i 와 b2 i 의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 한다.In Equation 4,
Figure 112014011100248-pat00005
Is the 3D image object or the flat area
Figure 112014011100248-pat00006
The number of pixels included in, g k is the 3D image object or the plane area
Figure 112014011100248-pat00007
The brightness of the pixel k included in, g w i is the 3D image object or the plane area
Figure 112014011100248-pat00008
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00009
Represents the variance of the brightness of each pixel of the input 3D image, in Equation 5
Figure 112014011100248-pat00010
Wow
Figure 112014011100248-pat00011
Represents the average value of a 1 i and b 1 i of each pixel included in the 3D image, respectively,
Figure 112014011100248-pat00012
Wow
Figure 112014011100248-pat00013
Is characterized in that the average values of a 2 i and b 2 i of each pixel included in the planar area are respectively displayed.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법은 상기 3D이미지물은 상기 픽셀i를 중심으로 한 8×8×10 픽셀의 3D 정육면체이고, 상기 평면 구역은 상기 픽셀i를 중심으로 한 8×8 픽셀의 평면 구역인 것을 특징으로 한다.In a method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, the 3D image object is a 3D cube of 8×8×10 pixels centered on the pixel i, and the planar area is centered on the pixel i. It is characterized by a flat area of one 8×8 pixels.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법은 하기의 수학식 3에 기초하여 상기

Figure 112014011100248-pat00014
와 상기
Figure 112014011100248-pat00015
를 결정하며,A method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention is based on Equation 3 below.
Figure 112014011100248-pat00014
And remind
Figure 112014011100248-pat00015
To determine,

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112014011100248-pat00016
Figure 112014011100248-pat00016

여기에서,

Figure 112014011100248-pat00017
는 상기 픽셀i를 중심으로 한 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00018
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값,
Figure 112014011100248-pat00019
는 소정의 임계값으로서, 상기 입력된 3D이미지의 배경 구역에 포함된 픽셀의 밝기의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 한다.From here,
Figure 112014011100248-pat00017
Is the plane area centered on the pixel i
Figure 112014011100248-pat00018
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00019
Is a predetermined threshold value, and displays an average value of brightness of pixels included in the background area of the input 3D image.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 단계(c)는: 상기 잡음 제거 후의 3D이미지를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분류하는 단계; 및 상기 고주파 성분과 상기 저주파 성분을 가중합성하여, 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상하는 단계를 포함한다.In the method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, step (c) comprises: classifying the 3D image after noise removal into a high frequency component and a low frequency component; And improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise by weighting synthesizing the high frequency component and the low frequency component.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 단계(c)에서는 하기의 수학식6에 기초하여 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키며:In the method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention, in step (c), the contrast ratio of the 3D image after noise removal is improved based on Equation 6 below:

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112014011100248-pat00020
Figure 112014011100248-pat00020

여기에서,

Figure 112014011100248-pat00021
는 향상 후의 3D이미지 속 픽셀i의 밝기,
Figure 112014011100248-pat00022
는 상기 잡음 제거 후의 3D이미지 속의 픽셀i의 밝기, k는 고주파 분량 증가 요소를 표시하고 또한 상기 k는 1보다 큰 실수(實數)이며, 그 중, 하기의 수학식 4에 따라 상기 픽셀i을 중심으로 한 잡음 제거 후의 3D이미지의 평면구역에 포함된
Figure 112014011100248-pat00023
Figure 112014011100248-pat00024
를 계산하며:From here,
Figure 112014011100248-pat00021
Is the brightness of the pixel i in the 3D image after enhancement,
Figure 112014011100248-pat00022
Denotes the brightness of the pixel i in the 3D image after noise removal, k denotes a high frequency component, and k denotes a real number greater than 1, of which the pixel i is centered according to Equation 4 below. Included in the plane area of the 3D image after removing the noise
Figure 112014011100248-pat00023
Wow
Figure 112014011100248-pat00024
To calculate:

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112014011100248-pat00025
Figure 112014011100248-pat00025

상기 수학식 7에서,

Figure 112014011100248-pat00026
는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00027
에 포함된 픽셀의 개수, g k 는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00028
에 포함된 픽셀k의 밝기, g w i 는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00029
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값 및
Figure 112014011100248-pat00030
는 잡음 제거 후의 3D이미지의 각 픽셀의 밝기의 분산값(variance)을 표시하며, 그 중에서
Figure 112014011100248-pat00031
Figure 112014011100248-pat00032
는 각각 상기 평면 구역 속 각 픽셀에 대해 계산한 a if 와 b if 의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 한다.In Equation 7,
Figure 112014011100248-pat00026
Is the above flat area
Figure 112014011100248-pat00027
The number of pixels included in, g k is the plane area
Figure 112014011100248-pat00028
The brightness of the pixel k contained in, g w i is the plane area
Figure 112014011100248-pat00029
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00030
Represents the variance of the brightness of each pixel of the 3D image after noise removal, among which
Figure 112014011100248-pat00031
Wow
Figure 112014011100248-pat00032
Is characterized in that the average values of a if and b if calculated for each pixel in the planar region are respectively displayed.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 장치는 입력된 3D이미지를 잡음 특성에 기초하여, 복수개의 서브영역으로 분류하는 이미지 분류 모듈; 상기 복수개의 서브영역 각각의 잡음 특성에 따라, 서로 다른 잡음 제거 전략을 이용하여, 상기 입력된 3D이미지의 각각의 서브영역의 잡음을 제거하여, 잡음 제거 후의 3D이미지를 획득하는 잡음제거 모듈;및 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키는 세부 향상 모듈을 포함한다.An apparatus for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention includes an image classification module for classifying an input 3D image into a plurality of sub-regions based on noise characteristics; A noise removal module for obtaining a 3D image after noise removal by removing noise in each sub-region of the input 3D image by using different noise removal strategies according to noise characteristics of each of the plurality of sub-regions; And And a detail enhancement module for improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise.

본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법과 장치는, 계산 속도가 빠르고, 잡음 제거와 세부 향상 능력이 강하여, 상업적인 OCT 시스템에 직접 응용하여 이미지의 품질을 제고할 수 있는 효율적인 수단이다.The method and apparatus for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention is an efficient means that can improve image quality by directly applying it to a commercial OCT system due to its fast calculation speed, strong noise removal and detailed enhancement capability. to be.

이어지는 기재에서, 본 발명의 또 다른 일면과/또는 장점을 부분적으로 서술하고, 또 일부분은 아래의 기재를 통해 더욱 명확해 지거나 또는 본 발명의 실시를 통해 알 수 있다. In the following description, another aspect and/or advantage of the present invention is partially described, and another portion thereof becomes more apparent through the following description or can be known through the practice of the present invention.

아래에서 도면을 결합하여 자세히 서술함으로서, 본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징과 장점이 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2A와 도 2B는 잡음 제거 전의 이미지와 잡음 제거 후의 이미지를 도시한 도면이다.
도 3A 내지 도3C는 서로 다른 잡음 제거 방법을 적용하여 획득한 이미지를 도시한 비교도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 장치를 도시한 블록도이다.
By combining the drawings in detail below, the above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent.
1 is a flowchart illustrating a method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are views showing an image before noise removal and an image after noise removal.
3A to 3C are comparison diagrams showing images obtained by applying different noise removal methods.
4 is a block diagram showing an apparatus for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention.

아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 서술한다. 도면에서, 같은 도면부호는 항상 같은 구조, 특성 및 구성요소를 표시한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals always indicate the same structure, characteristics and components.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 단계 101에서, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 입력된 3D 이미지를 잡음 특성에 기초하여, 다수의 서브 영역으로 분류한다. 구체적으로, 단계 101에서, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 입력되는 3D이미지를 수신하고, 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 목표 이미지를 선택한다. 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 잡음 특성에 기초하여 선택된 목표 이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류한다. 3D OCT(Optical Coherence Tomography) 이미지 속에는 주로 가법 잡음과 승법 잡음이 존재한다. 가법 잡음은 전체 이미지 영역에 존재하고, 승법 잡음은 주로 신호가 있는 영역에 존재한다. Referring to FIG. 1, in step 101, an apparatus for improving 3D image quality classifies an input 3D image into a plurality of sub-areas based on noise characteristics. Specifically, in step 101, the apparatus for improving 3D image quality receives an input 3D image, and sequentially selects a target image from the first frame to the last frame of the input 3D image. An apparatus for improving 3D image quality classifies a selected target image into a foreground region and a background region based on noise characteristics. Additive noise and multiplicative noise mainly exist in 3D OCT (Optical Coherence Tomography) images. Additive noise exists in the entire image area, and multiplicative noise mainly exists in the signal area.

도 2A에 도시된 바와 같이, 이미지는 비교적 밝은 전경 영역(신호 구역)과 비교적 어두운 배경 영역(신호가 약하거나 없는 구역)으로 명확하게 나뉜다. 이러한 점에 기초하여, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 임계값을 기준으로 이미지를 주로 승법 잡음으로 구성된 전경 영역과 주로 가법 잡음으로 구성된 배경 영역으로 나눈다. 즉, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 입력된 3D이미지에 포함된 픽셀들을 밝기가 소정 임계값보다 큰 픽셀은 전경 영역으로 분류하고, 입력된 3D이미지 속에서 밝기가 소정 임계값과 같거나 작은 픽셀은 배경 영역으로 분류한다. 여기에서, 소정 임계값은 N back으로 표시되고, 임계값은 배경 영역 속의 모든 픽셀의 밝기의 평균값을 나타낸다. 실시예에서 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는, 실험을 기초로 3D 이미지에 적합한 N back을 확정할 수도 있고, 기존에 실시 결과를 기초로 3D 이미지에 적합한 N back을 확정할 수도 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 기존 기술 중의 임의의 방법을 이용해 입력된 3D 이미지에 적합한 N back을 확정할 수도 있다. 그 외에, 서브 영역의 분류는, 임계값을 기초로 한 분류에 한정되지 않고, 3D 이미지의 잡음 특성에 기초하여 이미지를 분류하는데 적용가능한 모든 방법이 적용될 수 있다.As shown in Fig. 2A, the image is clearly divided into a relatively bright foreground area (signal area) and a relatively dark background area (area with weak or no signal). Based on this point, an apparatus for improving 3D image quality divides an image into a foreground region mainly composed of multiplicative noise and a background region mainly composed of additive noise based on a threshold value. In other words, the device for improving the 3D image quality classifies pixels included in the input 3D image as a foreground area with a brightness greater than a predetermined threshold, and a pixel whose brightness is equal to or less than a predetermined threshold in the input 3D image Is classified as a background area. Here, a predetermined threshold value is expressed as N back , and the threshold value indicates an average value of brightness of all pixels in the background area. Device to improve 3D image quality in the embodiment, on the basis of experiments may be determined for N back suitable for 3D image, and based on the result performed in the existing can determine the appropriate N back to the 3D image. However, the present invention is not limited thereto, and the apparatus for improving the 3D image quality may determine N back suitable for the input 3D image by using any method among existing technologies. In addition, the classification of the sub-region is not limited to classification based on a threshold value, and any method applicable to classifying an image based on noise characteristics of a 3D image may be applied.

단계 102에서, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 분류된 각 서브 영역의 잡음 특성에 기초하여, 서로 다른 잡음 제거 방법을 각 서브 영역에 적용하여 입력된 3D이미지의 각 서브 영역에서 잡음을 제거하고, 잡음 제거 후의 3D이미지를 얻는다. 구체적으로 말하면, 3D OCT 이미지의 모델은 수학식 1로 표시될 수 있다.In step 102, the apparatus for improving the 3D image quality removes noise from each sub-region of the input 3D image by applying a different noise removal method to each sub-region, based on the noise characteristics of each classified sub-region, A 3D image is obtained after noise removal. Specifically, the model of the 3D OCT image may be expressed by Equation 1.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112014011100248-pat00033
Figure 112014011100248-pat00033

상기의 수학식 1에서, a i 는 입력된 3D이미지에 포함된 픽셀i의 승법 잡음을 나타내고, b i 는 입력된 3D이미지에 포함된 픽셀i의 가법 잡음을 나타내며, f i 는 잡음 제거 후의 3D이미지에 포함된 픽셀i의 밝기를 나타내고, g i 는 입력된 3D이미지에 포함된 픽셀i의 밝기를 나타낸다. In Equation 1 above, a i represents the multiplication noise of the pixel i included in the input 3D image, b i represents the additive noise of the pixel i included in the input 3D image, and f i represents the 3D noise after noise removal. It represents the brightness of pixel i included in the image, and g i represents the brightness of pixel i included in the input 3D image.

3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 배경 영역의 잡음을 제거하기 위해 입력된 3D이미지의 배경 영역의 가법 잡음을 평균내어, 대부분의 가법 잡음을 제거하고 그 다음 평균 후의 배경 영역을 수학식 1을 이용해 복원한다. 한편, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 전경 영역의 잡음을 제거하기 위해 수학식1을 이용해, 입력된 3D이미지를 복원한다. 상기 잡음 제거 전략은 하기의 수학식 2에 표시된 겹선형 잡음 제거 모델을 이용해 실현될 수 있다.The apparatus for improving the 3D image quality averages the additive noise in the background area of the input 3D image to remove the noise in the background area, removes most of the additive noise, and then restores the averaged background area using Equation 1 do. Meanwhile, the apparatus for improving the 3D image quality restores the input 3D image by using Equation 1 to remove noise in the foreground region. The noise reduction strategy can be realized by using the double-linear noise reduction model shown in Equation 2 below.

[수학식2][Equation 2]

Figure 112014011100248-pat00034
Figure 112014011100248-pat00034

여기에서, g i 는 입력된 3D 이미지의 배경 영역에 포함된 모든 픽셀의 밝기 평균값을 표시하고, 상기

Figure 112014011100248-pat00035
와 상기
Figure 112014011100248-pat00036
는 각각 입력된 3D이미지의 전경 영역과 배경 영역을 구분하는 파라미터를 표시한다. 상기
Figure 112014011100248-pat00037
와 상기
Figure 112014011100248-pat00038
하기의 수학식 3에 기초하여 확정될 수 있다.Here, g i represents the average brightness of all pixels included in the background area of the input 3D image, and
Figure 112014011100248-pat00035
And remind
Figure 112014011100248-pat00036
Represents a parameter that separates the foreground area and the background area of each input 3D image. remind
Figure 112014011100248-pat00037
And remind
Figure 112014011100248-pat00038
It may be determined based on Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112014011100248-pat00039
Figure 112014011100248-pat00039

여기에서,

Figure 112014011100248-pat00040
는 상기 픽셀i를 중심으로 한 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00041
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값,
Figure 112014011100248-pat00042
는 소정의 임계값으로서, 상기 입력된 3D이미지의 배경 구역에 포함된 픽셀의 밝기의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00043
는 픽셀i를 중심으로 한 8×8픽셀의 평면 구역이다. 하지만, 이는 일 실시예일 뿐, 평면 구역은 다른 크기로 선택될 수 있다. 예를 들어, 는 픽셀i를 중심으로 한 3D 정육면체에 포함된 모든 픽셀의 밝기 평균값을 나타낼 수 있다.From here,
Figure 112014011100248-pat00040
Is the plane area centered on the pixel i
Figure 112014011100248-pat00041
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00042
Is a predetermined threshold value, and displays an average value of brightness of pixels included in the background area of the input 3D image. Where the above flat area
Figure 112014011100248-pat00043
Is an 8×8 pixel planar area centered on pixel i. However, this is only an example, and the planar area may be selected in different sizes. For example, may denote an average brightness value of all pixels included in a 3D cube centered on pixel i.

하기의 수학식 4에 기초하여 픽셀i를 중심으로 한 입력된 3D이미지물 내에서의 a1 i 와 b1 i 를 계산하고, 픽셀i를 중심으로 한 입력된 3D이미지의 평면 구역내에서의 a2 i 와 b2 i 를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 3D이미지물은 픽셀i를 중심으로 한 8×8×10픽셀의 3D정육면체일 수 있고, 상기 평면 구역은 픽셀i를 중심으로 한 8×8 픽셀의 평면 구역일 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 임의의 적당한 사이즈의 3D이미지물과 평면 구역을 선택할 수 있다.Calculate a 1 i and b 1 i in the input 3D image object centered on the pixel i based on Equation 4 below, and a in the plane area of the input 3D image centered on the pixel i 2 i and b 2 i can be calculated. Here, the 3D image may be an 8×8×10 pixel 3D cube centered on the pixel i, and the plane area may be a flat area of 8×8 pixels centered on the pixel i. However, the present invention is not limited thereto, and a 3D image object and a flat area of any suitable size may be selected.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112014011100248-pat00044
Figure 112014011100248-pat00044

상기 수학식 4에서,

Figure 112014011100248-pat00045
는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00046
에 포함된 픽셀의 개수, g k 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00047
에 포함된 픽셀k의 밝기, g w i 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00048
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값 및
Figure 112014011100248-pat00049
는 상기 입력된 3D이미지의 각 픽셀의 밝기의 분산값(variance)을 표시한다.In Equation 4,
Figure 112014011100248-pat00045
Is the 3D image object or the flat area
Figure 112014011100248-pat00046
The number of pixels included in, g k is the 3D image object or the plane area
Figure 112014011100248-pat00047
The brightness of the pixel k included in, g w i is the 3D image object or the plane area
Figure 112014011100248-pat00048
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00049
Represents the variance of the brightness of each pixel of the input 3D image.

본 발명의 실시예에서는, 3D이미지물 또는 평면 구역

Figure 112014011100248-pat00050
에 포함된 각 픽셀k에 대해 계산한 a k 의 평균값이 실제 기준값으로 사용되었고, 수학식2는 아래 수학식5처럼 수정될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a 3D image object or a flat area
Figure 112014011100248-pat00050
The average value of a k calculated for each pixel k included in is used as an actual reference value, and Equation 2 may be modified as in Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112014011100248-pat00051
Figure 112014011100248-pat00051

그 중에서,

Figure 112014011100248-pat00052
Figure 112014011100248-pat00053
는 각각 3D이미지물에 포함된 각 픽셀에 대해 계산한 a1 i 와 b1 i 의 평균값을 표시하고,
Figure 112014011100248-pat00054
Figure 112014011100248-pat00055
는 각각 평면 구역에 포함된 각 픽셀에 대해 계산한 a2 i 와 b2 i 의 평균값을 표시한다. 단계 102에서 처리된 입력된 3D이미지는, 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 선택된 목표 이미지이다.Among them,
Figure 112014011100248-pat00052
Wow
Figure 112014011100248-pat00053
Represents the average value of a 1 i and b 1 i calculated for each pixel included in the 3D image,
Figure 112014011100248-pat00054
Wow
Figure 112014011100248-pat00055
Denotes the average value of a 2 i and b 2 i calculated for each pixel included in the planar area. The input 3D image processed in step 102 is a target image sequentially selected from the first frame to the last frame of the input 3D image.

도 2B는 수학식 5에서 제시한 겹선형 모델을 이용하여 얻은 잡음 제거 후의 3D이미지이다. 도 2B는 도 2A와 비교하여 볼 때, 잡음은 현저하게 억제되었지만, 잡음 제거 과정에서 이미지 세부가 희미해지게 되었다. 따라서, 아래의 절차를 진행해야 한다.2B is a 3D image after noise removal obtained by using the double linear model presented in Equation 5. As compared with FIG. 2A, in FIG. 2B, noise was significantly suppressed, but image details were blurred in the process of removing noise. Therefore, you need to proceed with the procedure below.

단계 103에서, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킨다. 구체적으로, 단계 103에서, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 우선 잡음 제거 후의 3D이미지를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분류한다. 그 다음 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 고주파 성분과 저주파 성분을 가중합성하여, 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킨다. 본 발명의 실시예에 의하면, 하기의 수학식 6에 기초하여 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킬 수 있다.In step 103, the apparatus for improving the 3D image quality improves the contrast ratio of the 3D image after noise removal. Specifically, in step 103, the apparatus for improving the 3D image quality first classifies the 3D image after noise removal into a high frequency component and a low frequency component. Then, the apparatus for improving the 3D image quality weights and synthesizes the high frequency component and the low frequency component to improve the contrast ratio of the 3D image. According to an embodiment of the present invention, the contrast ratio of the 3D image after noise removal can be improved based on Equation 6 below.

[수학식6][Equation 6]

Figure 112014011100248-pat00056
Figure 112014011100248-pat00056

여기에서,

Figure 112014011100248-pat00057
는 향상 후의 3D이미지 속 픽셀i의 밝기,
Figure 112014011100248-pat00058
는 상기 잡음 제거 후의 3D이미지 속의 픽셀i의 밝기, k는 고주파 분량 증가 요소를 표시하고 또한 상기 k는 1보다 큰 실수(實數)이다. From here,
Figure 112014011100248-pat00057
Is the brightness of the pixel i in the 3D image after enhancement,
Figure 112014011100248-pat00058
Denotes the brightness of the pixel i in the 3D image after noise removal, k denotes a high-frequency component, and k denotes a real number greater than 1.

또한, [수학식 4]를 통해 픽셀 i를 중심으로 한 잡음 제거 후의 3D 이미지의 평면 구역에서 a if 와 b if 를 계산할 수 있으며 그 다음 그 평면 구역 속의 각 픽셀에 대해 계산한 a if 와 b if 의 평균값을

Figure 112014011100248-pat00059
Figure 112014011100248-pat00060
으로 한다. 여기에서, 평면 구역은 픽셀i를 중심을 한 8×8픽셀의 평면 구역일 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 3D 이미지 품질을 향상시키는 장치는 다른 크기의 평면 구역을 선택할 수 있다. 그 외에, 실시예에서는, 1보다 크고 10보다 작은 범위에서 적합한 값을 선택하여 고주파 성분 증가 요소k로 사용할 수 있다. In addition, through [Equation 4], a if and b if can be calculated in the plane area of the 3D image after noise reduction centered on the pixel i, and then calculated for each pixel in the plane area. the average of a if and b if
Figure 112014011100248-pat00059
Wow
Figure 112014011100248-pat00060
To do. Here, the planar area may be a planar area of 8×8 pixels centered on the pixel i. However, the present invention is not limited thereto, and an apparatus for improving 3D image quality may select a planar area of a different size. In addition, in the embodiment, a suitable value may be selected from a range greater than 1 and less than 10 and used as the high frequency component increasing factor k .

도 3A는 본 발명의 실시예의 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법을 응용하여, 도 2A와 같은 이미지를 처리하여 얻은 이미지를 도시하였고, 도 2A와 도 2B를 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 이미지의 품질을 향상하는 방법은 이미지 세부를 향상시키는 동시에 이미지 잡음을 억제하였다. 도 3B에서는 A.F.Fercher가 저술한 논문 “Optical coherence tomography” 속의 유도 필터(Guided filter)를 사용하여 도 2A와 같은 이미지에 대해 잡음 제거한 후 얻은 이미지를 도시하였고, 도 3C에서는 C.Tomasi와 R.Manduchi가 저술한 논문 “Bilateral filtering for gray and color images” 속의 양방향 필터(Bilateral filter)을 사용하여 도 2A와 같은 이미지에 대해 잡음 제거한 후 얻은 이미지를 도시하였다. 도 3A 속의 네모로 도시된 부분과 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법을 응용하면 가장 우수한 잡음 제거 효과를 얻을 수 있다.FIG. 3A shows an image obtained by processing the image as in FIG. 2A by applying a method for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention. Comparing FIGS. 2A and 2B, according to an embodiment of the present invention The method of improving the quality of 3D images improves image detail and suppresses image noise. FIG. 3B shows an image obtained after removing noise from the image shown in FIG. 2A using a guided filter in the paper “Optical coherence tomography” written by AFFercher, and in FIG. 3C, C. Tomasi and R. Manduchi An image obtained after removing noise from an image as shown in FIG. 2A using a bilateral filter in the paper “Bilateral filtering for gray and color images” is shown. Compared with the part shown by the square in FIG. 3A, the best noise removal effect can be obtained by applying the method of improving the quality of the 3D image according to the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 장치를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram showing an apparatus for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 3D이미지의 품질을 향상시키는 장치는, 이미지 분류 모듈(401), 잡음 제거 모듈(402), 세부 향상 모듈(403)을 포함할 수 있다. 이미지 분류 모듈(401)은 잡음 특성에 기초하여, 입력된 3D이미지를 다수의 서브 영역에 분류한다. 예를 들면 이미지 분류 모듈(401)은 입력된 3D이미지를 수신하고, 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 목표 이미지를 선택하고, 잡음 특성에 따라 목표 이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이미지 분류 모듈(401)은 임계값 방법을 통해 입력된 3D이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류할 수 있다. 잡음 제거 모듈(402)은 각 서브 영역의 잡음 특성에 따라, 다른 잡음 제거 전략을 이용하여 3D이미지의 각 서브 영역의 잡음을 제거하고, 잡음 제거 후의 3D이미지를 얻을 수 있다. 예를 들면, 잡음 제거 모듈(402)은 수학식5에서 도시한 겹선형 잡음 제거 모델을 이용하여 입력된 3D이미지에 대해 잡음을 제거할 수 있다. 세부 향상 모듈(403)은 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 말하면, 세부 향상 모듈(403)은 잡음 제거 후의 3D이미지를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분류하고, 고주파 성분과 저주파 성분을 가중합성하여, 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 세부 향상 모듈(403)은 수학식 6에 기초하여 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, an apparatus for improving the quality of a 3D image may include an image classification module 401, a noise removal module 402, and a detail enhancement module 403. The image classification module 401 classifies the input 3D image into a plurality of sub areas based on noise characteristics. For example, the image classification module 401 receives the input 3D image, sequentially selects a target image from the first frame to the last frame of the input 3D image, and converts the target image into a foreground area and a background area according to noise characteristics. It can be classified as As described above, the image classification module 401 may classify the 3D image input through the threshold method into a foreground region and a background region. The noise removal module 402 may remove noise in each sub-region of the 3D image by using different noise removal strategies according to noise characteristics of each sub-region, and obtain a 3D image after noise removal. For example, the noise removal module 402 may remove noise from an input 3D image using the double linear noise removal model shown in Equation (5). The detail enhancement module 403 may improve the contrast ratio of the 3D image after noise removal. Specifically, the detail enhancement module 403 classifies the 3D image after noise removal into a high-frequency component and a low-frequency component, and weights and synthesizes the high-frequency component and the low-frequency component, thereby improving the contrast ratio of the 3D image after noise removal. For example, the detail enhancement module 403 may improve the contrast ratio of the 3D image after noise removal based on Equation (6).

본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법은, 컴퓨터의 판독 가능 기록매체의 컴퓨터 판독 가능 코드나 또는 컴퓨터 프로그램으로 실현할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 이것을 저장한 후 다시 컴퓨터 시스템을 통해 데이터를 판독할 수 있는 임의의 데이터 저장장치이다.The method of improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention can be realized by a computer-readable code or a computer program of a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is an arbitrary data storage device capable of storing the data and reading data through a computer system.

본 발명의 실시예에 따른 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법과 장치는, 계산 속도가 빠르고, 잡음 제거와 세부 향상 능력이 강하며, 상업적 OCT시스템에 직접 응용하여 이미지의 품질을 제고할 수 있는 효과적인 수단이다. 그 외에, 본 발명에서 제시한 겹선형 잡음 제거 모듈은, 잡음 특성이 이미지에서 비동일성(nonidentity)을 가지며, 점(point) 스캐닝이나 선(line) 스캐닝을 이용하는 의료 영상 시스템에 효과적으로 응용할 수 있다.The method and apparatus for improving the quality of a 3D image according to an embodiment of the present invention has a fast calculation speed, a strong ability to remove noise and improve detail, and is effective in improving image quality by directly applying it to a commercial OCT system. It is a means. In addition, the double-linear noise removal module proposed in the present invention has nonidentity in the image, and can be effectively applied to a medical imaging system using point scanning or line scanning.

비록 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 구체적으로 도시하고 설명하였지만, 본 분야의 기술자들은, 특허 청구의 범위에서 한정한 본 발명의 사상과 범위를 초과하지 않는 상황에서, 형식적, 세부적인 각종 변경을 진행할 수 있다는 것을 이해해야 한다.Although the present invention has been specifically illustrated and described with reference to exemplary embodiments, the skilled in the art, in a situation that does not exceed the spirit and scope of the present invention defined in the claims, forms and detailed various changes. You should understand that you can proceed.

401: 이미지 분류 모듈
402: 잡음 제거 모듈
403: 세부 향상 모듈
401: image classification module
402: noise cancellation module
403: detail enhancement module

Claims (10)

(a) 입력된 3D이미지를 잡음 특성에 기초하여, 복수의 서브영역으로 분류하는 단계;
(b) 상기 분류된 복수의 서브영역의 각각의 잡음 특성에 따라, 서로 다른 잡음 제거 방법을 이용하여, 상기 입력된 3D이미지의 각각의 서브영역의 잡음을 제거하고, 잡음 제거 후의 3D이미지를 획득하는 단계; 및
(c) 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키는 단계;를 포함하고,
단계(a)는,
상기 입력된 3D이미지를 수신하는 단계;
상기 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 목표 이미지를 선택하는 단계; 및
상기 잡음 특성에 기초하여, 상기 선택된 목표 이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법.
(a) classifying the input 3D image into a plurality of sub-regions based on noise characteristics;
(b) According to the noise characteristics of each of the classified plurality of sub-regions, noise in each sub-region of the input 3D image is removed using different noise removal methods, and a 3D image after noise removal is obtained. Step to do; And
(c) improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise; Including,
Step (a),
Receiving the input 3D image;
Sequentially selecting a target image from the first frame to the last frame of the input 3D image; And
And classifying the selected target image into a foreground region and a background region based on the noise characteristic.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 입력된 3D이미지에서 밝기가 소정 임계값을 초과하는 픽셀은 전경 영역으로 분류하고, 상기 입력된 3D이미지에서 밝기가 소정 임계값 이하인 픽셀은 배경 영역으로 분류하는 것을 특징으로 하는 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
The quality of a 3D image, characterized in that pixels having brightness exceeding a predetermined threshold in the input 3D image are classified as a foreground area, and pixels in the input 3D image having a brightness below a predetermined threshold are classified as a background area. How to improve.
청구항 1에 있어서,
단계(b)에서는, 하기의 수학식 5로 표현되는 겹선형 잡음 제거 모델을 이용하여 상기 입력된 3D이미지의 잡음을 제거하고;
[수학식 5]
Figure 112020041077061-pat00061

상기 수학식 5에서, fi 는 상기 잡음 제거 후의 3D이미지에 포함된 픽셀i의 밝기, gi 는 상기 입력된 3D이미지에 포함된 상기 픽셀i의 밝기, g i 는 상기 입력된 3D이미지의 배경 영역에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값
Figure 112020041077061-pat00062
, 와
Figure 112020041077061-pat00063
는 각각 상기 입력된 3D이미지의 전경 영역과 배경 영역의 분류 파라미터를 표시하며,
하기의 수학식4에 따라, 상기 픽셀i를 중심으로 상기 입력된 3D이미지의 3D이미지물 속에서 a1 i 와 b1 i 를 계산하고, 상기 픽셀i를 중심으로 상기 입력된 3D이미지의 평면 구역 속에서 a2 i 와 b2 i 를 계산하며:
[수학식 4]
Figure 112020041077061-pat00064

상기 수학식 4에서,
Figure 112020041077061-pat00065
는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00066
에 포함된 픽셀의 개수, g k 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00067
에 포함된 픽셀k의 밝기, g w i 는 상기 3D이미지물 또는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00068
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값 및
Figure 112020041077061-pat00069
는 상기 입력된 3D이미지의 각 픽셀의 밝기의 분산값(variance)을 표시하며,
상기 수학식 5에서
Figure 112020041077061-pat00070
Figure 112020041077061-pat00071
는 각각 상기 3D이미지물에 포함된각 픽셀의 a1 i 와 b1 i 의 평균값을 표시하고,
Figure 112020041077061-pat00072
Figure 112020041077061-pat00073
는 각각 상기 평면 구역에 포함된 각 픽셀의 a2 i 와 b2 i 의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
In step (b), noise of the input 3D image is removed using a double-linear noise removal model represented by Equation 5 below;
[Equation 5]
Figure 112020041077061-pat00061

In Equation 5, f i is the brightness of the pixel i included in the 3D image after noise removal, g i is the brightness of the pixel i included in the input 3D image, and g i is the background of the input 3D image Average brightness of all pixels in the area
Figure 112020041077061-pat00062
, Wow
Figure 112020041077061-pat00063
Represents the classification parameters of the foreground area and the background area of the input 3D image, respectively,
According to Equation 4 below, a 1 i and b 1 i are calculated in the 3D image object of the input 3D image centering on the pixel i, and the plane area of the input 3D image centering on the pixel i Calculate a 2 i and b 2 i in:
[Equation 4]
Figure 112020041077061-pat00064

In Equation 4,
Figure 112020041077061-pat00065
Is the 3D image object or the flat area
Figure 112020041077061-pat00066
The number of pixels included in, g k is the 3D image object or the plane area
Figure 112020041077061-pat00067
The brightness of the pixel k included in, g w i is the 3D image object or the plane area
Figure 112020041077061-pat00068
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112020041077061-pat00069
Represents the variance of the brightness of each pixel of the input 3D image,
In Equation 5 above
Figure 112020041077061-pat00070
Wow
Figure 112020041077061-pat00071
Represents the average value of a 1 i and b 1 i of each pixel included in the 3D image, respectively,
Figure 112020041077061-pat00072
Wow
Figure 112020041077061-pat00073
Respectively displaying an average value of a 2 i and b 2 i of each pixel included in the planar region.
청구항 5에 있어서,
상기 3D이미지물은 상기 픽셀i를 중심으로 한 8×8×10 픽셀의 3D 정육면체이고, 상기 평면 구역은 상기 픽셀i를 중심으로 한 8×8 픽셀의 평면 구역인 것을 특징으로 하는 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method of claim 5,
The 3D image quality is a 3D cube of 8×8×10 pixels centered on the pixel i, and the plane area is a flat area of 8×8 pixels centered on the pixel i. How to improve it.
청구항 5에 있어서,
하기의 수학식 3에 기초하여 상기
Figure 112014011100248-pat00074
와 상기
Figure 112014011100248-pat00075
를 결정하며,
[수학식 3]
Figure 112014011100248-pat00076

여기에서,
Figure 112014011100248-pat00077
는 상기 픽셀i를 중심으로 한 평면 구역
Figure 112014011100248-pat00078
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값,
Figure 112014011100248-pat00079
는 소정의 임계값으로서, 상기 입력된 3D이미지의 배경 구역에 포함된 픽셀의 밝기의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 하는 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method of claim 5,
Based on Equation 3 below,
Figure 112014011100248-pat00074
And remind
Figure 112014011100248-pat00075
To determine,
[Equation 3]
Figure 112014011100248-pat00076

From here,
Figure 112014011100248-pat00077
Is the plane area centered on the pixel i
Figure 112014011100248-pat00078
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112014011100248-pat00079
Is a predetermined threshold value, and displays an average value of brightness of pixels included in the background area of the input 3D image.
청구항 1에 있어서, 단계(c)는:
상기 잡음 제거 후의 3D이미지를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분류하는 단계; 및 상기 고주파 성분과 상기 저주파 성분을 가중합성하여, 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method of claim 1, wherein step (c) is:
Classifying the 3D image after removing the noise into a high frequency component and a low frequency component; And improving the contrast ratio of the 3D image after removing the noise by weighting synthesizing the high frequency component and the low frequency component.
청구항 1에 있어서,
단계(c)에서는 하기의 수학식6에 기초하여 상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키며:
[수학식 6]
Figure 112020041077061-pat00080

여기에서,
Figure 112020041077061-pat00081
는 향상 후의 3D이미지 속 픽셀i의 밝기,
Figure 112020041077061-pat00082
는 상기 잡음 제거 후의 3D이미지 속의 픽셀i의 밝기, k는 고주파 분량 증가 요소를 표시하고 또한 상기 k는 1보다 큰 실수(實數)이며,
그 중, 하기의 수학식 4에 따라 상기 픽셀i을 중심으로 한 잡음 제거 후의 3D이미지의 평면구역에 포함된
Figure 112020041077061-pat00083
Figure 112020041077061-pat00084
를 계산하며:
[수학식 7]
Figure 112020041077061-pat00085

상기 수학식 7에서,
Figure 112020041077061-pat00086
는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00087
에 포함된 픽셀의 개수, g k 는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00088
에 포함된 픽셀k의 밝기, g w i 는 상기 평면 구역
Figure 112020041077061-pat00089
에 포함된 모든 픽셀의 밝기의 평균값 및
Figure 112020041077061-pat00090
는 잡음 제거 후의 3D이미지의 각 픽셀의 밝기의 분산값(variance)을 표시하며,
Figure 112020041077061-pat00091
Figure 112020041077061-pat00092
는 각각 상기 평면 구역 속 각 픽셀에 대해 계산한 a if 와 b if 의 평균값을 표시하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지의 품질을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
In step (c), the contrast ratio of the 3D image after noise removal is improved based on Equation 6 below:
[Equation 6]
Figure 112020041077061-pat00080

From here,
Figure 112020041077061-pat00081
Is the brightness of the pixel i in the 3D image after enhancement,
Figure 112020041077061-pat00082
Denotes the brightness of the pixel i in the 3D image after noise removal, k denotes a high frequency component, and k denotes a real number greater than 1,
Among them, included in the plane area of the 3D image after noise removal centered on the pixel i according to Equation 4 below
Figure 112020041077061-pat00083
Wow
Figure 112020041077061-pat00084
To calculate:
[Equation 7]
Figure 112020041077061-pat00085

In Equation 7,
Figure 112020041077061-pat00086
Is the above flat area
Figure 112020041077061-pat00087
The number of pixels included in, g k is the plane area
Figure 112020041077061-pat00088
The brightness of the pixel k contained in, g w i is the plane area
Figure 112020041077061-pat00089
The average value of the brightness of all pixels included in
Figure 112020041077061-pat00090
Represents the variance of the brightness of each pixel of the 3D image after noise removal,
Figure 112020041077061-pat00091
Wow
Figure 112020041077061-pat00092
Represents an average value of a if and b if calculated for each pixel in the planar area, respectively.
입력된 3D이미지를 잡음 특성에 기초하여, 복수개의 서브영역으로 분류하는 이미지 분류 모듈;
상기 복수개의 서브영역 각각의 잡음 특성에 따라, 서로 다른 잡음 제거 전략을 이용하여, 상기 입력된 3D이미지의 각각의 서브영역의 잡음을 제거하여, 잡음 제거 후의 3D이미지를 획득하는 잡음제거 모듈;및
상기 잡음 제거 후의 3D이미지의 명암 대조비를 향상시키는 세부 향상 모듈을 포함하고,
상기 이미지 분류 모듈은,
상기 입력된 3D이미지를 수신하고,
상기 입력된 3D이미지의 제1 프레임부터 마지막 프레임까지 순차적으로 목표 이미지를 선택하고,
상기 잡음 특성에 기초하여, 상기 선택된 목표 이미지를 전경 영역과 배경 영역으로 분류하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지의 품질을 향상시키는 장치.
An image classification module for classifying the input 3D image into a plurality of sub-regions based on noise characteristics;
A noise removal module for obtaining a 3D image after noise removal by removing noise in each sub-region of the input 3D image by using different noise removal strategies according to noise characteristics of each of the plurality of sub-regions; And
It includes a detail enhancement module for improving the contrast ratio of the 3D image after the noise is removed,
The image classification module,
Receive the input 3D image,
Select a target image sequentially from the first frame to the last frame of the input 3D image,
And classifying the selected target image into a foreground region and a background region based on the noise characteristic.
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