KR20070028878A - 유방암 진단시스템 및 진단방법 - Google Patents

유방암 진단시스템 및 진단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유방암 진단시스템 및 진단방법에 관한 것으로서, 엑스레이를 이용하여 피진단자의 유방 주변의 영상을 취득하는 영상 취득장치; 상기 영상 취득장치가 취득한 피진단자의 유방 주변의 영상인 마모그램 영상에서 배경 영역 영상이 제거된 유방 영역의 영상만을 구별하고, 구별된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 분류하여, 분류된 티슈의 영상의 대비도를 강화한 후, 피진단자의 유방 영역의 영상을 재합성하는 진단장치; 피진단자별로 마모그램 영상, 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상, 각 유방 영역에 부여된 아이디 정보, 재합성된 유방 영역의 영상 및 기타 유방암 진단을 위한 정보를 저장하고 관리하는 영상 저장장치; 및 상기 진단장치에서 재합성된 유방 영역의 영상을 디스플레이 함으로써 진단자로 하여금 피진단자의 유방암 유무를 진단할 수 있도록 하는 디스플레이 장치; 를 포함한다.
마모그래피, 생등폭, 대비도, 유방암, 진단

Description

유방암 진단시스템 및 진단방법{System for diagnosing breast cancer and method therefor}
도 1 은 종래의 유방암진단기의 사용상태를 나타내는 도면.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유방암 진단시스템에 관한 블록도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 유방암 진단방법에 관한 전체적인 흐름도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 배경 영역 검출 단계에 관한 상세 흐름도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따라 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상에 관한 실제 사진도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 티슈 분류 단계에 관한 상세 흐름도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 대비도 강화 단계에 관한 상세 흐름도.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따라 웨이블릿 영역에서 호모모픽 필터링에 대한 이득 함수를 나타내는 도면.
본 발명은 유방암 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 마모그래피를 통해 획득된 피진단자의 유방 주변 이미지를 유방 영역과 배경 영역으로 적응적(adaptive)으로 분류하고, 유방 영역에서 악성 종양의 존재 여부를 진단함으로써 피진단자의 특성을 감안한 유방암 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다.
종래, 유방암 진단장치와 관련해서는 대한민국 특허공개 제2000-0066850호 '유방암진단기' 이외에 다수 출원 및 등록된 상태이다. 상기 '유방암진단기'는 도 1 에 도시된 바와 같이, 본체(20)와, 상기 본체(20)에 고정되되 회전축(22)을 중심으로 360 °회전가능하게 구비된 포스트(24)와, 상기 포스트(24)의 전면 상단에 고정된 엑스레이소스(26)와, 상기 엑스레이소스(26)의 하단면에 연결되고 그 연직하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 엑스레이인클로슈어(28)와, 상기 엑스레이인클로슈어(28)의 직하방인 상기 포스트(24)의 하단부 전면에 승하강가능하게 고정된 압축패들(34)과, 상기 압축패들(34)과 면접밀착가능하며 그와 대응되는 형상으로 형성되고 상기 포스트(24)의 하단부 전면에 유동가능하게 고정된 이미지리셉터(36)와, 상기 이미지리셉터(36)에 환자의 가슴이 용이하게 재치되도록 안내하기 위해 상기 본체(20)의 하단전면에 인접하여 구비된 서포팅체어(50)로 이루어진 유방암진단기에 있어서, 상기 본체(20)의 양측면에는 상기 엑스레이소스(26)를 조작하여 엑스선을 방출할 수 있도록 하는 조작판(38)이 구비된 안전유리(42)가 상하방향으로 슬라이딩되어 착탈가능하게 결합되고; 상기 압축패들(34) 및 이미지리셉터(36)의 선단면에는 서로 대응되는 요철형상의 엠보싱(68a,68b)이 형성되며; 상기 서포팅체 어(50)는 환자의 등이 밀착되는 등받이가 그 수직연장선에 대하여 본체(20)측으로 대략 3 ∼ 5°정도 기울어지고 환자의 둔부가 밀착되는 바닥면은 10 ∼ 15°정도 하향만곡지게 경사진 착좌부(52)를 갖고, 상기 착좌부(52)로 부터 약 40 ∼ 50°의 각도로 50 ∼ 55 ㎝ 하향연장됨과 동시에 수평면에 대해 약 45°정도 상향경사지게 형성된 걸림부(54) 및 상기 착좌부(52)의 하단면으로부터 하향연장됨과 동시에 상기 본체(20)측으로 절곡되고 그 선후단에는 자유로이 회전가능한 캐스터(58)를 갖춘 지지봉(56)을 구비하여서 이루어진 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 '유방암진단기'는 피진단자의 유방상태를 감안하지 아니하고 취득된 피진단자 유방 주변 이미지를 분석함으로써, 유방의 종류 및 내부 조직의 상태가 상이한 피진단자별로 정확하게 유방암을 진단할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유방암 검진에 있어서 피진단자마다 다른 특성의 유방 영상을 취득한 후 이러한 차이점을 분류하고, 각기 다른 방법으로 유방 영상을 최적화하여 유방암 진단의 효율성과 범용성을 제고함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유방암 진단시스템에 관한 것으로서, 엑스레이를 이용하여 피진단자의 유방 주변의 영상을 취득하는 영상 취득장치; 상기 영상 취득장치가 취득한 피진단자의 유방 주변의 영상인 마모그램 영상에서 배경 영역 영상이 제거된 유방 영역의 영상만을 구별하고, 구별된 유방 영역의 영상 을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 분류하여, 분류된 티슈의 영상의 대비도를 강화한 후, 피진단자의 유방 영역의 영상을 재합성하는 진단장치; 피진단자별로 마모그램 영상, 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상, 각 유방 영역에 부여된 아이디 정보, 재합성된 유방 영역의 영상 및 기타 유방암 진단을 위한 정보를 저장하고 관리하는 영상 저장장치; 및 상기 진단장치에서 재합성된 유방 영역의 영상을 디스플레이 함으로써 진단자로 하여금 피진단자의 유방암 유무를 진단할 수 있도록 하는 디스플레이 장치; 를 포함한다.
바람직하게 상기 진단장치는, 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유방 영역의 영상만을 취득하는 배경 영역 검출부; 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=0)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작으면서 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 작은 부분은 덴스-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=1)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작지만 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티 영역으로 인 식하여 고유의 아이디(ID=2)를 부여하는 티슈 분류부; 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 대비도 강화부; 및 대비도 강화부에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성하는 영상 합성부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 유방암 진단방법에 관한 것으로서, (a) 영상 취득장치로부터 수신한 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유방 영역의 영상만을 취득하는 단계; (b) 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 인식하여, 인식된 특정 영역에 상응하는 고유의 아이디를 각각의 블록에 부여하는 단계; (c) 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성하는 단계; 를 포함한다.
바람직하게 상기 (a) 단계는, (a-1) 영상 취득장치로부터 마모그램 영상을 수신한 후, 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 N×N의 블록으로 블록화하는 단계; (a-2) 특정 블록의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 확인하는 단계; (a-3) 확인된 특정 블록의 밝기가 제 1 한계치(T1)보다 작은지 여부를 판단하여, 큰 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않고, 작은 경우 확인된 특정 블록의 변화도가 제 2 한계치(T2)보다 작은지 여부를 판단하는 단계; (a-4) 확인된 특정 블록의 변화도가 제 2 한계치(T2)보다 큰 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않고, 작은 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하는 단계; 및 (a-5) 모든 블록에 관하여 밝기 및 변화도에 관한 비교를 수행하였는지 판단하여, 모든 블록에 관하여 수행하지 아니한 경우 상기 (a-2) 단계로 리턴하고, 모든 블록에 관하여 수행한 경우 마모그램 영상에서 배경 영역으로 인식된 블록을 제거함으로써 유방 영역의 영상만을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 (b) 단계는, (b-1) 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 블록화하는 단계; (b-2) 블록화된 특정의 유방 영역을 선택하여, 선택된 유방 영역 블록의 변화도 및 밝기를 측정하는 단계; (b-3) 선택된 유방 영역 블록의 변화도가 제 3 한계치(TT1)보다 큰 값을 가지는지 여부를 판단하여, 큰 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록을 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=0)를 부여하는 단계; (b-4) 선택된 유방 영역 블록의 변화도가 제 3 한계치(TT1)보다 작은 경우, 선택된 유방 영역 블록의 밝기가 제 4 한계치(TT2)보다 작은 값을 가지는지 여부를 판단하여, 큰 경우, 선택된 유방 영역 블록을 패티 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=2)를 부여하는 단계; (b-5) 선택된 유방 영역 블록의 밝기가 제 4 한계치(TT2)보다 작은 경우, 선택된 유방 영역 블록을 덴스-그레쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=1)를 부여하는 단계; 및 (b-5) 모든 유방 영역 블록에 대하여 고유의 아이디를 부여하였는지 여부를 판단하여, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여하지 아니한 경우 상기 (b-2) 단계로 리턴하고, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여한 경우 각 유방 영역 블록에 부여된 고유의 아이디를 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 상기 (c) 단계는, (c-1) 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소를 추출하는 단계; (c-2) 웨이블릿 주파수 변환된 상기 고유의 아이디가 부여된 유방 영역 영상에 호모모픽 필터링을 수행함으로써, 겹쳐진 영상 신호를 분리하는 단계; (c-3) 밝기 및 대비도를 변환시키는 생등폭 변환을 수행하는 단계; 및 (c-4) 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 디블로킹 필터링을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 유방암 진단시스템 및 진단방법에 사용되는 용어를 정의하면 다음과 같다.
'배경 영역'은 마모그래피의 엑스레이(X-ray) 영상에서 유방 영역에 속하지 않은 바깥쪽 영역을 의미한다. 또한, '티슈'는 유방 영역 안에서 유선조직의 밀집도에 대한 것을 의미한다. 또한, '패티 티슈'는 유선조직이 거의 없는 티슈를 의미한다. 또한, '패티-그렌쥴러'는 지방질 조직에 유선 조직이 명확히 보이는 것을 의미한다. 그리고, '덴스-그렌쥴러'는 지방질 성분이 별로 없이 유선 조직이 밀집하여 덩어리로 보이는 것을 의미한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 유방암 진단시스템의 구조에 관하여 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유방암 진단시스템은 영상 취득장치(10), 진단장치(20), 영상 저장장치(30) 및 디스플레이 장치(40)를 포함한다.
영상 취득장치(10)는 엑스레이(X-ray)를 이용하여 피진단자의 유방 주변의 영상을 취득하는 마모그래피(mammography)로서, 스크리닝 마모그래피인 경우 스캐너를 통해 디지털화된 유방 주변의 영상을 취득하고, 디지털 마모그래피인 경우 직접 디지털화된 유방 주변의 영상을 취득하는 기능을 수행한다.
또한, 진단장치(20)는 영상 취득장치가 취득한 피진단자의 유방 주변의 영상 (이하, "마모그램 영상"이라 한다.)에서 배경 영역 영상이 제거된 유방 영역의 영상만을 구별하고, 구별된 유방 영역의 영상을 이용하여 피진단자의 유방의 티슈를 패티-그렌쥴러 영역, 덴스-그렌쥴러 영역 및 패티 영역으로 분류하고, 분류된 티슈의 영상의 대비도를 강화한 후, 피진단자의 유방 영역의 영상을 재합성하는 기능을 수행하는바, 배경 영역 검출부(21), 티슈 분류부(22), 대비도 강화부(23) 및 영상 합성부(24)를 포함한다.
배경 영역 검출부(21)는 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유방 영역의 영상만을 취득하는 기능을 수행한다.
또한 티슈 분류부(22)는 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=0)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작으면서 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 작은 부분은 덴스-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=1)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작지만 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=2)를 부여하는 기능을 수행한다.
또한 대비도 강화부(23)는 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영 상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생 되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 기능을 수행한다.
그리고 영상 합성부(24)는 대비도 강화부에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성하는 기능을 수행한다.
또한, 영상 저장장치(30)는 피진단자별로 마모그램 영상, 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상, 각 유방 영역에 부여된 아이디 정보, 재합성된 유방 영역의 영상 및 기타 유방암 진단을 위한 정보를 저장하고 관리하는 기능을 수행한다.
그리고, 디스플레이 장치(40)는 영상 합성부에서 재합성된 유방 영역의 영상을 디스플레이 함으로써 진단자로 하여금 피진단자의 유방암 유무를 진단할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 유방암 진단시스템을 이용하여 유방암을 진단하는 방법의 전체적인 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 진단장치의 배경 영역 검출부(21)는 영상 취득장치(10)로부터 수신한 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유 방 영역의 영상만을 취득한다(S2).
진단장치의 티슈 분류부(22)는 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 인식하여, 인식된 특정 영역에 상응하는 고유의 아이디를 각각의 블록에 부여한다(S4).
진단장치의 대비도 강화부(23)는 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 한다(S6).
진단장치의 영상 합성부(24)는 대비도 강화부(23)에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성한다(S8).
상기 도 3 의 제 S2 단계인 배경 영역 검출 단계에 대하여 도 4 및 도 5 를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
진단장치의 배경 영역 검출부(21)는 영상 취득장치(10)로부터 마모그램 영상을 수신한 후, 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산한다(S12).
배경 영역 검출부(21)는 마모그램 영상을 N×N의 블록으로 블록화한다(S14).
배경 영역 검출부(21)는 특정 블록의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 확인한다(S16).
배경 영역 검출부(21)는 확인된 특정 블록의 밝기가 제 1 한계치(T1)보다 작은지 여부를 판단한다(S18).
제 S18 단계의 판단결과, 작은 경우, 배경 영역 검출부(21)는 확인된 특정 블록의 변화도가 제 2 한계치(T2)보다 작은지 여부를 판단한다(S20).
상술한 제 1 한계치(T1) 및 제 2 한계치(T2)는 다음의 방법에 의하여 설정된다.
1. 마모그램에서 임계값 이하의 픽셀에 대한 히스토그램을 구한다.
2. 히스토그램의 피크의 1/3를 가지는 영역에 대한 제 1 한계치(T1)을 설정한다.
3. 마모그램 영상을 N x N 블록으로 나누어 평균을 구하여 위 영역에 포함하는지 여부를 판단한다.
4. 선택된 블록(S)에 대한 분산의 히스토그램을 구한다.
5. 분산 히스토그램에서 2번 항목과 같은 방법을 이용하여 제 2 한계치(T2)를 설정한다.
다음의 수학식1 및 수학식2는 제 1 한계치(T1) 및 제 2 한계치(T2)와 관련된 수학식이다.
[수학식 1]
Figure 112005050255860-PAT00001
여기에서 H(x)는 마모그래피 영상의 히스토그램을 나타낸다. 마모그램에서 규정치 이하의 값을 가지는 픽셀에 대한 히스토그램의 경우 최대치의 값이 배경을 표현하는데 가장 많이 사용하는 픽셀 값이다. 이러한 픽셀 값을 중심으로 위 아래쪽으로 1/3 만큼의 영역을 선정하면 이 영역에 들어가는 픽셀을 가지는 블록은 대부분이 배경에 속하게 된다.
[수학식 2]
Figure 112005050255860-PAT00002
여기에서 Hs(x)는 마모그래피 영상을 블록으로 나눈 뒤 각 블록에 대한 분산 값을 취한 것에 대한 히스토그램을 나타낸다. 마모그래피에서 배경의 부분은 이러한 분산값에 대하여 일정한 변화도를 가지고 있다. 따라서 Hs(x) 값이 최대치를 가지는 영역은 배경에 대한 정보를 대표하고 있다. 이러한 대표값을 중심으로 위 아래쪽으로 1/3 만큼의 영역을 선정하면 이 영역에 들어가는 블록은 급속한 변화도가 제외된 배경만을 가지고 있다.
제 S20 단계의 판단결과, 작은 경우, 배경 영역 검출부(21)는 당해 블록을 배경 영역으로 인식한다(S22).
배경 영역 검출부(21)는 모든 블록에 관하여 밝기 및 변화도에 관한 비교를 수행하였는지 판단한다(S24).
제 S24 단계의 판단결과, 모든 블록에 관하여 수행하지 아니한 경우, 배경 영역 검출부(21)는 제 S16 단계로 리턴하고, 모든 블록에 관하여 수행한 경우, 배경 영역 검출부(21)는 마모그램 영상에서 배경 영역으로 인식된 블록을 제거함으로써 도 5 에 도시된 바와 같은 유방 영역의 영상만을 생성한다(S26).
다음의 수학식3은 마모그래피 영상에서 배경 영역에 대한 블록을 제거한 후 유방 영역과 배경 영역을 구별하기 위한 수학식이다.
[수학식 3]
Figure 112005050255860-PAT00003
위의 수식은 마모그래피 영상에서 배경에 대한 블록을 추출한 뒤에 보다 세밀하게 마모그래피의 픽셀 값에 대한 실제 유방영역과 배경영역에 대한 포함을 구별하기 위한 수학식이다. I(x,y) 는 실제 마모그래피의 픽셀 값을 나타내고 S(x,y)는 수학식2에서 배경으로 선정된 블록을 나타낸다. 그리고 i, j 는 1~N까지의 값의 범위를 가지고 한 픽셀이 배경의 평균값을 만족하는 값을 가지고, 또한 그 주위 범위에서도 같은 범위가 연속으로 나타나는 경우 배경으로 선정됨을 볼 수 있다.
제 S20 단계의 판단결과, 큰 경우, 배경 영역 검출부(21)는 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않는다(S28).
제 S18 단계의 판단결과, 큰 경우, 배경 영역 검출부(21)는 제 S28 단계로 절차를 이행하여 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않는다.
상기 도 3 의 제 S4 단계인 티슈 분류 단계에 대하여 도 6 을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
진단장치의 티슈 분류부(22)는 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 블록화한다(S32).
티슈 분류부(22)는 블록화된 특정의 유방 영역을 선택한다(S34).
티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록의 변화도 및 밝기를 측정한다(S36).
티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록의 변화도가 제 3 한계치(TT1)보다 큰 값을 가지는지 여부를 판단한다(S38).
제 S38 단계의 판단결과, 작은 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록의 밝기가 제 4 한계치(TT2)보다 작은 값을 가지는지 여부를 판단한다(S40).
제 S40 단계의 판단결과, 작은 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록을 덴스-그레쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=1)를 부여한다(S42).
'덴스-그레쥴러' 영역은 유방 영역에서 하얀 덩어리로 보이는 영역으로서, 매우 밝게 나타남으로 인하여 악성 조직 판단에 어려움을 제공하는 영역이다.
티슈 분류부(22)는 모든 유방 영역 블록에 대하여 고유의 아이디를 부여하였는지 여부를 판단한다(S44).
제 S44 단계의 판단결과, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여하지 아니한 경우, 티슈 분류부(22)는 제 S34 단계로 리턴하고, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여한 경우, 티슈 분류부(22)는 각 유방 영역 블록에 부여된 고유의 아이디를 저장한다(S46).
제 S40 단계의 판단결과, 큰 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록을 패티 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=2)를 부여한다(S48).
'패티' 영역은 외국인 피진단자에서 많이 볼 수 있는 영역으로서, 유방암 검진에 있어서 유선조직이 방해를 받지 않고 내부조직에 대한 확인을 용이하게 할 수 있는 영역이다.
제 S38 단계의 판단결과, 큰 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록을 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=0)를 부여한다(S50).
'패티-그렌쥴러' 영역은 한국인 피진단자에서 많이 볼 수 있는 영역으로서, 변화도가 가장 크고, 유선 조직이 모여있어 당해 영역의 밝기가 높은 것이 특징이다.
상기 도 3 의 제 S6 단계인 대비도 강화 단계에 대하여 도 7 및 도 8 을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 진단장치의 대비도 강화부(23)는 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출한다(S52).
웨이블릿 주파수 변환은 주파수에 대한 단계적인 변환이 가능하므로, 이러한 변환을 통해 고주파수, 중간 주파수, 및 저 주파수 영역에 대한 구분을 쉽게 할 수 있게 된다.
대비도 강화부(23)은 웨이블릿 주파수 변환된 상기 고유의 아이디가 부여된 유방 영역 영상에 하이패스 필터링의 일종인 호모모픽 필터링을 수행함으로써, 겹쳐진 영상 신호를 분리한다(S54).
이러한 호모모픽 필터링은 하이패스 필터링의 일종으로서, 겹쳐진 신호를 용이하게 분리할 수 있는 필터링이다. 일반적으로, 밝게 빛나는 점의 무리가 악성 종양인데, 호모모픽 필터링을 이용하여 이러한 영역에 대한 정상조직의 신호를 작게하고 약성 종양의 신호를 강조할 수 있다. 도 8 은 이러한 웨이블릿 영역에서 호모모픽 필터링에 대한 이득 함수를 도시하고 있고, 이와 관련된 수학식은 다음의 수학식4와 같다.
[수학식 4]
Figure 112005050255860-PAT00004
위의 수학식4는 마모그래피 영상에서 WT[.] 웨이블릿 변환, IWT[.]은 웨이블릿 역변화을 의미한다. 대비도 강화를 위한 이득 함수인 Km에 대하여 보여준다. Km 이득 함수의 기본적인 형태는 도 8 의 형태를 가지고 있다. Km의 경우 마모그래피 영상의 블록에 대한 타입에 따라서 그 최소 이득의 크기와 최대 이득의 크기가 결정되어 진다.
대비도 강화부(23)는 밝기 및 대비도를 변환시키는 생등폭 변환을 수행한다(S56).
생등폭 변환은 블록의 평균값을 취하고 이 평균값에서 전체 마모그래피 영상에 대한 차이와 해당 블록에서 밝기를 표현할 수 있는 범위를 구한 다음, 영상의 생등폭을 설정함을 나타낸다.
호모모픽 필터링를 수행하여 악성 종양을 나타내는 날카로운 부분에 대한 신호를 증가시켜, 유방의 티슈 종류에 상관없이 디스플레이 장치(40)를 통하여 진단자가 용이하게 인지할 수 있도록 하기 위해 밝기 및 대비도를 변환시킨다.
패티-글렌쥴러 영역(ID=0)의 경우 양자화 값의 증가를 통하여 대비도 강화 나타내고, 패티 영역(ID=2)인 경우 밝기가 높고, 그리고 덴스-글렌쥴러 영역(ID=1)의 경우 밝기를 낮춘 뒤 양자화 값을 증가시킴으로써 대비도의 증가를 가져온다.
다음의 수학식5는 생득폭 강화를 위한 수학식이다.
[수학식 5]
Figure 112005050255860-PAT00005
위의 수식은 생득폭 강화를 위한 수식을 나타낸다.
Figure 112005050255860-PAT00006
는 배경에 포함되지 않은 마모그래피 영역에서 유방 영역을 나타낸다. 따라서, 한 블록에 대하여 밝기는 원래의 밝기에서 해당 블록이 어떠한 종류를 가지고 있는지에 대한 분류를 수행한 뒤에 결정되는 As, Bs 값을 기준으로 자신의 밝기에서 유방영역에 평균값의 Bs 웨이팅을 가한 값으로 감산한 뒤에 다시 As 웨이팅 가하여 영상에 대한 생등폭을 설정하게 된다. 여기서 웨이팅의 수치는 블록의 종류와 이미지 밝기에 따라서 그 범위가 결정되어 진다.
대비도 강화부(23)는 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 디블로킹 필터링을 수행한다(S58).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 유방암 검진에 있어서 피진단자마다 다른 특성의 유방 영상을 취득한 후 이러한 차이점을 분류하고, 각기 다른 방법으로 유방 영상을 최적화하여 유방암 진단의 효율성과 범용성을 제고할 수 있는 효과가 있다. 특히, 한국인의 영상에 대한 대비도 강화를 수행함으로써 장래 국내 유방암 검진에 있어서 진단자는 보다 편리하게 영상을 제공받을 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 유방암 진단시스템에 있어서,
    엑스레이(X-ray)를 이용하여 피진단자의 유방 주변의 영상을 취득하는 영상 취득장치(10);
    상기 영상 취득장치가 취득한 피진단자의 유방 주변의 영상(이하, "마모그램 영상"이라 한다.)에서 배경 영역 영상이 제거된 유방 영역의 영상만을 구별하고, 구별된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 분류하여, 분류된 티슈의 영상의 대비도를 강화한 후, 피진단자의 유방 영역의 영상을 재합성하는 진단장치(20);
    피진단자별로 마모그램 영상, 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상, 각 유방 영역에 부여된 아이디 정보, 재합성된 유방 영역의 영상 및 기타 유방암 진단을 위한 정보를 저장하고 관리하는 영상 저장장치(30); 및
    상기 진단장치에서 재합성된 유방 영역의 영상을 디스플레이 함으로써 진단자로 하여금 피진단자의 유방암 유무를 진단할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(40); 를 포함하는 유방암 진단시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단장치(20)는,
    마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유방 영역의 영상만을 취득하는 배경 영역 검출부(21);
    배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=0)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작으면서 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 작은 부분은 덴스-그렌쥴러 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=1)를 부여하고, 계산된 변화도가 기설정된 한계치보다 작지만 계산된 밝기가 기설정된 한계치보다 큰 부분은 패티 영역으로 인식하여 고유의 아이디(ID=2)를 부여하는 티슈 분류부(22);
    고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 대비도 강화부(23); 및
    대비도 강화부에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성하는 영상 합성부(24); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유방암 진단시스템.
  3. 영상 취득장치, 진단장치, 영상 저장장치 및 디스플레이 장치를 이용한 유방암 진단방법에 있어서,
    (a) 영상 취득장치로부터 수신한 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 다수의 블록으로 구분한 후, 각 블록의 계산된 밝기 및 변화도와 기설정된 한계치를 비교하여 계산된 밝기 및 변화도가 기설정된 한계치보다 작은 경우 배경 영역으로 인식하여 당해 부분을 마모그램 영상에서 제거하여 유방 영역의 영상만을 취득하는 단계;
    (b) 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 다수의 블록으로 구분하여 각 블록에 대하여 변화도 및 밝기를 측정한 후, 측정된 변화도 및 밝기를 기설정된 한계치와 비교하고, 그 비교결과에 따라 각각의 블록을 특정 영역으로 인식하여, 인식된 특정 영역에 상응하는 고유의 아이디를 각각의 블록에 부여하는 단계;
    (c) 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출하고, 호모모픽 필터링을 통해 겹쳐진 영상 신호를 분리하고, 밝기 및 대비도를 변환시킨 후, 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계에서 처리된 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있도록 진단자가 희망하는 유방 영역의 영상을 재합성하는 단계; 를 포함하는 유방암 진단방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 영상 취득장치로부터 마모그램 영상을 수신한 후, 마모그램 영상의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 계산하고, 마모그램 영상을 N×N의 블록으로 블록화하는 단계;
    (a-2) 특정 블록의 밝기 및 변화도에 관한 분산 히스토그램을 확인하는 단계;
    (a-3) 확인된 특정 블록의 밝기가 제 1 한계치(T1)보다 작은지 여부를 판단하여, 큰 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않고, 작은 경우 확인된 특정 블록의 변화도가 제 2 한계치(T2)보다 작은지 여부를 판단하는 단계;
    (a-4) 확인된 특정 블록의 변화도가 제 2 한계치(T2)보다 큰 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하지 않고, 작은 경우 당해 블록을 배경 영역으로 인식하는 단계; 및
    (a-5) 모든 블록에 관하여 밝기 및 변화도에 관한 비교를 수행하였는지 판단하여, 모든 블록에 관하여 수행하지 아니한 경우 상기 (a-2) 단계로 리턴하고, 모든 블록에 관하여 수행한 경우 마모그램 영상에서 배경 영역으로 인식된 블록을 제거함으로써 유방 영역의 영상만을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유방암 진단방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 배경 영역이 제거된 유방 영역의 영상을 블록화하는 단계;
    (b-2) 블록화된 특정의 유방 영역을 선택하여, 선택된 유방 영역 블록의 변화도 및 밝기를 측정하는 단계;
    (b-3) 선택된 유방 영역 블록의 변화도가 제 3 한계치(TT1)보다 큰 값을 가지는지 여부를 판단하여, 큰 경우, 티슈 분류부(22)는 선택된 유방 영역 블록을 패티-그렌쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=0)를 부여하는 단계;
    (b-4) 선택된 유방 영역 블록의 변화도가 제 3 한계치(TT1)보다 작은 경우, 선택된 유방 영역 블록의 밝기가 제 4 한계치(TT2)보다 작은 값을 가지는지 여부를 판단하여, 큰 경우, 선택된 유방 영역 블록을 패티 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=2)를 부여하는 단계;
    (b-5) 선택된 유방 영역 블록의 밝기가 제 4 한계치(TT2)보다 작은 경우, 선택된 유방 영역 블록을 덴스-그레쥴러 영역으로 인식하고, 당해 블록에 고유의 아이디(ID=1)를 부여하는 단계; 및
    (b-5) 모든 유방 영역 블록에 대하여 고유의 아이디를 부여하였는지 여부를 판단하여, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여하지 아니한 경우 상기 (b-2) 단계로 리턴하고, 모든 유방 영역 블록에 고유의 아이디를 부여한 경우 각 유방 영역 블록에 부여된 고유의 아이디를 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유방암 진단방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c-1) 고유의 아이디가 부여된 블록화된 유방 영역의 영상에 웨이블릿 주파수 변환을 수행하여 악성종양과 같은 특징소(feature)를 추출하는 단계;
    (c-2) 웨이블릿 주파수 변환된 상기 고유의 아이디가 부여된 유방 영역 영상에 호모모픽 필터링을 수행함으로써, 겹쳐진 영상 신호를 분리하는 단계;
    (c-3) 밝기 및 대비도를 변환시키는 생등폭 변환을 수행하는 단계; 및
    (c-4) 각 블록의 경계지점에서 발생되는 불일치를 보상하여 각 블록에 대한 경계에서 이미지의 변화를 부드럽게 하는 디블로킹 필터링을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유방암 진단방법.
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