Epiluminescence microscopy 영상에 대한 색상 및 밝기 보정

Abstract

피부암을 정확히 진단하기 위하여 피부조직검사가 반드시 필요하다. 그러나 피부조직검사 시, 의심병변의 수직단면이 전체 병변의 형태를 반영하지 못하는 한계 때문에 피부표면의 색과 형태 등 수평적 정보를 고려하여 피부암의 범위를 진단하게 된다. 특히, 의심병변의 크기가 크거나 개수가 많은 경우, 모든 병변을 조직 검사하여 각 병변의 수직 정보를 확인하는 것은 현실적으로 불가능할 수 있으므로, 시간에 따른 병변의 변화를 확인하고 조직검사가 필요한 부위와 시기를 결정하는 것이 필요하다. 이를 위하여 병변의 수평적 정보를 어떻게 해석하느냐가 결정적인 요소로 작용한다. 피부암 의심 병변의 수평적 정보를 보다 세밀하게 관찰하기 위해서는 피부확대경(epiluminescence microscopy)를 이용하는 방법이 가장 일반적이며, 이를 사용한 진단 영상에 대하여 흑색종을 비롯한 피부암 발생 시 나타나는 특징적 소견과 진단 기준이 정립된 바 있다. 그러나 피부 확대경 영상을 촬영한 카메라 기종이나 촬영 조건에 따라 영상의 색상이 다른 원인으로 피부 확대경 관측 결과에 대한 해석이 의료진 개개인의 경험과 지식에 의존하기 때문에 진단의 정확도에 한계가 있다. 본 논문은 어느 카메라 기종이나 임의의 촬영 조건에서 피부 확대경으로 획득한 영상을 보정하여 색상 종류와 색소 변화의 기울기 특징들을 수치화 또는 계측화 할 수 있는 근간을 마련하는 것이 목적이다. 이를 위해 색상 및 밝기 보정에 관한 연구를 하였다. 색상 보정을 위해 제조사별 톤 매핑과 색역 매핑을 모델링하고 white balance 계수를 모델링 하였다. 또 임의의 노출 값으로 촬영된 영상을 기준 밝기로 변환할 수 있도록 하였다. 제안한 모델링의 타당성을 실제 영상을 측정하여 확인하였고, 실험을 통하여 제안하는 알고리즘의 우수성을 보여주었다. 카메라 기종뿐만 아니라 촬영 조건에 대해서도 무관한 보정된 피부 확대경 영상을 얻을 수 있던 기존 연구는 없으므로 이에 본 연구의 의미를 찾을 수 있다. 이를 토대로 피부암 환자 또는 피부암이 의심되는 병변의 변화를 추적 관찰할 수 있는 기술 개발이 가능하며 여러 의료기관 촬영 영상의 상호비교가 가능해 피부질환 영상 자료 구축 및 응용에 적용하여 피부암 조기진단 및 암환자관리에 기여할 수 있다.;To diagnose skin cancer, skin biopsy is essential. However, vertical section of the lesion of skin biopsy has limitations because it cannot show the whole lesion. Therefore, we need to diagnose skin cancer with information from the horizontal section of the lesion as well. Especially, if the number of the lesion is large, we cannot carry out a biopsy on all of the lesion in practice. Therefore the information from the horizontal section of the lesion is critical in analyzing whether it is cancer or not. For close observation, using epiluminescence microscopy is general, and already many specialists have setup the standard diagnosis procedure for skin cancer. However, doctors with and without epiluminescence microscopy training show much difference in the accuracy of diagnosis. To overcome this problem, image processing and image analysis techniques are needed. Especially, the colors of the same lesion acquired with different camera may appear differently. Due to this, there is a need for the standardization of epiluminescence microscopy images. This dissertation proposes a significant method for color standardization of epiluminescence microscopy images for the purpose of acquiring images which are independent of the camera, regardless of the camera model and the image capturing parameters such as exposure value or white balance. Procedures of color standardization alter an image produced by a specific setting to a standardized image are presented. This pre-processing could be used for digitizing color patterns or color variations of skin patterns and contribute to establish image databases that are quantitative indicators to help diagnose.