Contrast Enhancement for X-ray Images Based on Combined Enhancement of Scaling and Wavelet Coefficients

웨이브렛과 기저 계수를 이용한 X-ray 영상의 대조도 향상기법

An applied technique of contrast enhancement for X-ray image is proposed which is based on combined enhancement of scaling and wavelet coefficients in discrete wavelet transform space. Conventional contrast enhancement methods such as contrast limited adaptive histogram equalization (CLAHE), multi-scale image contrast amplification (MUSICA) and gamma correction were applied on scaling coefficients to enhance the contrast of an original. In order to enhance the detail as well as reduce the blurring caused by up scaling of contrast modified scale coefficients from lower resolution, the sigmoid manipulation function was used to manipulate wavelet coefficients. The contrast detail mammography (CDMAM) phantom was imaged and processed to measure the image line profile of results and contrast to noise ratio (CNR) comparatively. The proposed technique produced better results than direct application of various contrast enhancement methods on image itself. The proposed method can enhance contrast, and also suppress the amplification of noise components in a single process. It could be useful for various applications in medical, industrial and graphical images where contrast and detail are of importance.

본 연구에서는 이산 웨이브렛 도메인에서 기저계수와 웨이브렛 계수의 변환을 이용하여 X-ray 이미지의 대조도를 향상시키는 방법을 제안하였다. 기저 함수의 변환은 기존에 나와있는 contrast limited adaptive histogram equalization (CLAHE)와 multi-scale image contrast amplification (MUSICA)와 같은 보편적인 영상의 대조도 향상 기법을 적용하였으며 대조도가 향상된 저해상도 기저 계수의 역변환으로 인한 Blurring 현상을 방지하고 또한 이미지의 선명도를 향상시키기 위하여 웨이브렛 계수에 sigmoid function을 적용하였다. 본 알고리즘에 대한 성능 평가를 위하여 contrast detail mammography(CDMAM) 팬텀의 영상을 획득하여 기존에 사용한 대조도 향상 기법들과 contrast to noise ratio (CNR) 및 line profile에 대한 비교평가를 실시 하였고 그 결과 기존의 대조도 향상기법을 웨이브렛 도메인에서 적용하는 것이 뛰어나다는 것을 알 수 있었다. 본 영상 대조도 향상기법은 영상의 대조도를 증가시키는 동시에 잡음의 증폭을 효율적으로 억제할 수 있다. 따라서 본 연구는 의료 영상뿐 만이 아닌 대조도와 선명도가 중요시되는 여려 분야에 적용될 수 있으리라 기대된다.