고화질 볼륨 가시화를 위한 태아 초음파 영상의 화질 향상

Abstract

초음파 영상은 안전할 뿐만 아니라 실시간으로 영상을 획득할 수 있으며 저렴하기 때문에 최근에 많이 쓰이는 의료영상 모달리티이며, 인체에 무해하여 산부인과에서 태아의 성장관찰 및 기형유무 진단에 사용되는 유일한 의료영상이다. 이러한 초음파 2차원 단면영상을 3차원 볼륨 가시화 영상을 생성함으로써 사용자가 보고자 하는 부위를 원하는 방향에서 관찰이 가능하게 하고, 이는 보다 정확하고 세밀한 진단을 가능하게 한다. 하지만 태아 초음파 영상의 경우 영상 내에 태아진단에 불필요한 양수나 자궁내벽 등의 정보도 포함되기 때문에 불필요한 영역까지 가시화하는 것은 속도의 저하를 초래하며, 초음파 영상 자체의 화질 문제로 원하는 태아영역을 선명하게 관찰하는 것이 어렵다. 본 논문에서는 태아 초음파 영상의 특징을 고려하여 관심볼륨을 추출하고 그 영역에대해 SUSAN 필터를 적용하여 영상의 화질을 향상시키는 방법을 제안한다. 우선 관찰대상이 되는 태아볼륨을 추출하기 위한 방법은 객체 주축을 고려한 투사곡선 계산 기법이다. 이는 대략적으로 추출한 태아객체의 주축을 계산하고, 계산된 객체의 장축과 단축에 평행한 방향으로 영상을 스캔하여 투사곡선을 계산함으로써 관심볼륨을 추출한다. 추출한 태아영역에 SUSAN 필터를 적용하여 초음파 영상에 존재하는 스페클 잡음을 제거와 영상의 구조적 특징 향상을 통해 영상의 화질을 개선한다. 관심볼륨의 추출은 볼륨 가시화 시 자궁내벽으로 인해 태아의 형태가 가려지는 문제를 해결할 뿐만 아니라 불필요한 영역의 가시화로 인한 속도 저하의 문제를 해결한다. SUSAN 필터는 초음파 영상의 경계영역이나 영역내부의 특성을 향상시키고 흐림현상없이 스페클 잡음을 효과적으로 제거하여 태아를 선명하고 정확하게 진단할 수 있게 한다.;Ultrasound (US) is a medical imaging modality in high demand recently because of its safety, ability to achieve images in real time, and low cost. US is the only medical imaging to examine growth and deformity detection of a fetus in obstetrics due to its safety in applying to a human body. 3D volume visualization of a 2D image enables to observe the specific area of interest from the desirable direction, which enables more accurate and detailed diagnosis. However, volume visualization reduces speed and visual quality of fetus region because a fetal US image includes unnecessary data for fetus diagnosis such as amniotic fluid and endometrium. In this paper, I propose the enhancement of visual quality using SUSAN filter in extracting the volume of interest (VOI) in consideration of the features of fetus US image. Projection curve calculation considering the object principle direction is the method for the extraction of fetus volume for observation. This method calculates principle direction of roughly extracted fetus object and extracts VOI by scanning the fetus US image in parallel direction to major and minor direction of the calculated object and calculating projection curve. SUSAN filtering, which is only applicable to the extracted fetus region, improves the visual quality of an image through elimination of speckle noise and enhancement of structural feature of an image. The benefits of the extraction of VOI are as followings. It resolves the issue of reduced speed due to visualization of unnecessary region as well as the issue of hidden figure of a fetus in endometrium. Also, SUSAN filter enhances features of boundary region or internal region of an US image and enables clear and precise diagnosis of a fetus by removing speckle noise effectively without blurring the image.