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기울기 벡터장과 조건부 엔트로피 결합에 의한 의료영상 정합
이명은,김수형,김선월,임준식,Lee, Myung-Eun,Kim, Soo-Hyung,Kim, Sun-Worl,Lim, Jun-Sik 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지B Vol.17 No.4
본 논문에서는 기울기 벡터장과 조건부 엔트로피를 결합한 의료영상 정합 방법을 제안한다. 정합 방법은 조건부 확률의 엔트로피에 기반한 측도를 수행한다. 먼저 공간적 정보를 얻기 위해 윤곽선 정보의 방향을 제공하는 기울기 정보인 기울기 벡터장을 계산한다. 다음으로 주어진 두 영상에서 픽셀의 밝기정보와 에지정보를 결합하여 조인트 히스토그램을 계산하여 조건부 엔트로피를 구하고, 이것을 두 영상의 정합측도로 사용한다. 제안된 방법의 성능평가를 위해 자기공명 영상과 변환된 컴퓨터단층촬영 영상에 기존 방법인 상호정보기반의 측도, 조건부 엔트로피만을 사용한 측도와 비교 실험을 수행한다. 실험결과로부터 제안한 방법이 기존의 최적화 방법들 보다 더 빠르고 정확한 정합임을 알 수 있다. In this paper, we propose a medical image registration technique combining the gradient vector flow and modified conditional entropy. The registration is conducted by the use of a measure based on the entropy of conditional probabilities. To achieve the registration, we first define a modified conditional entropy (MCE) computed from the joint histograms for the area intensities of two given images. In order to combine the spatial information into a traditional registration measure, we use the gradient vector flow field. Then the MCE is computed from the gradient vector flow intensity (GVFI) combining the gradient information and their intensity values of original images. To evaluate the performance of the proposed registration method, we conduct experiments with our method as well as existing method based on the mutual information (MI) criteria. We evaluate the precision of MI- and MCE-based measurements by comparing the registration obtained from MR images and transformed CT images. The experimental results show that the proposed method is faster and more accurate than other optimization methods.
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개미 군집 최적화 알고리즘을 이용한 뇌 자기공명 영상의 영역분할
이명은,김수형,임준식,Lee, Myung-Eun,Kim, Soo-Hyung,Lim, Jun-Sik 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지B Vol.16 No.3
In this paper, we propose the regions segmentation method of the white matter and the gray matter for brain MR image by using the ant colony optimization algorithm. Ant Colony Optimization (ACO) is a new meta heuristics algorithm to solve hard combinatorial optimization problem. This algorithm finds the expected pixel for image as the real ant finds the food from nest to food source. Then ants deposit pheromone on the pixels, and the pheromone will affect the motion of next ants. At each iteration step, ants will change their positions in the image according to the transition rule. Finally, we can obtain the segmentation results through analyzing the pheromone distribution in the image. We compared the proposed method with other threshold methods, viz. the Otsu' method, the genetic algorithm, the fuzzy method, and the original ant colony optimization algorithm. From comparison results, the proposed method is more exact than other threshold methods for the segmentation of specific region structures in MR brain image. 논문에서는 개미 군집 최적화 알고리즘을 이용하여 뇌 자기공명 영상의 백질 및 회백질 영역을 분할하는 방법을 제안한다. 확률적 조합 최적화에 적합한 알고리즘으로 알려진 개미 군집 최적화 알고리즘은 실제 개미들이 집에서 먹이를 찾아가는 동안의 방법을 기억하는 습성을 적용한 것이다. 논문에서 제안하는 방법은 개미가 먹이를 찾아가는 동안의 방법을 기억하는 습성처럼 영상에서 원하는 픽셀을 찾아갈 수 있다는 것이다. 원하는 픽셀을 찾은 개미들은 페로몬을 픽셀에 축적하게 되는데 이 페로몬은 이후에 지나가는 개미들이 다음 경로를 선택할 때 영향을 준다. 그리고 각각의 반복단계에서 상태전이 법칙에 따라 영상의 위치를 바꿔가면서 최종 목적지에 도달하게 되며, 마지막으로 페로몬 분포의 분석을 통해 영상에서 분할 된 결과를 얻는다. 제안한 알고리즘을 기존의 임계치 기반의 분할 알고리즘인 Otsu 방법, 메타휴리스틱 계열의 대표적인 방법인 유전자알고리즘, 퍼지방법, 원래의 개미 군집 최적화 알고리즘등과 비교하였다. 비교 실험을 통해 제안한 방법이 뇌의 특정 영역을 더 정확하게 분할함을 알 수 있었다.
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Color Image Segmentation Based on Morphological Operation and a Gaussian Mixture Model
이명은,박순영,조완현,Lee Myung-Eun,Park Soon-Young,Cho Wan-Hyun The Institute of Electronics and Information Engin 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.3
본 논문에서는 수학적 모폴로지 연산과 가우시안 혼합 모형에 기초한 새로운 칼라 영상 분할 알고리즘을 제안한다. 우리는 혼합 모형에서 구성 성분의 수를 결정하고, 각 구성 성분의 중심값을 계산하는데 모폴로지의 연산과 라벨링 연산을 이용한다. 그리고 칼라 특징 벡터의 확률 모형으로 가우시안 혼합 모형을 사용하고, 이들의 모수 값들을 추정하는데 결정적 어닐링 EM알고리즘을 사용한다. 최종적으로 혼합 모형으로부터 계산된 사후 확률을 이용하여 칼라 영상을 분할한다. 실험 결과를 통하여 모폴로지 연산이 혼합모형의 수를 자동으로 결정하고 각 성분의 모드를 계산하는데 아주 효율적인 방법임을 보였고, 또한 결정적 어닐링 EM 알고리즘에 의하여 추정된 가우시안 혼합 모형을 사용하여 계산된 사후 확률에 의한 영상 분할 방법이 기존의 분할 알고리즘보다 정확한 분할 방법임을 보였다. In this paper, we present a new segmentation algorithm for color images based on mathematical morphology and a Gaussian mixture model(GMM). We use the morphological operations to determine the number of components in a mixture model and to detect their modes of each mixture component. Next, we have adopted the GMM to represent the probability distribution of color feature vectors and used the deterministic annealing expectation maximization (DAEM) algorithm to estimate the parameters of the GMM that represents the multi-colored objects statistically. Finally, we segment the color image by using posterior probability of each pixel computed from the GMM. The experimental results show that the morphological operation is efficient to determine a number of components and initial modes of each component in the mixture model. And also it shows that the proposed DAEM provides a global optimal solution for the parameter estimation in the mixture model and the natural color images are segmented efficiently by using the GMM with parameters estimated by morphological operations and the DAEM algorithm.
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이명은,김수형,임준식,Lee, Myung-Eun,Kim, Soo-Hyung,Lim, Jun-Sik 한국정보처리학회 2008 정보처리학회논문지B Vol.15 No.6
의료기술의 발전과 함께 의료기관에서 사용되는 영상 데이터량이 급속히 증가하고 있다. 따라서 대용량 의료 영상의 해석을 위해서는 의사들의 육안 검사보다 영상처리 기술을 이용한 자동화 방법이 필요하다. 특히 영상 정합을 통하여 의료 영상을 원하는 형태로 제공할 필요가 있고, 연속적으로 촬영된 2차원 영상들을 3차원 공간으로 해석하고 가시화 할 수 있는 기술이 필수적으로 요구된다. 그러나 현재 고가의 시스템이 대부분이며 의료기관에서는 고가의 시스템 도입에 따른 예산문제로 인해 사용하기를 꺼려하는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 환경들을 고려하여 공개 그래픽 라이브러리인 VTK(Visualization Tool Kit)를 이용하여 정합된 결과를 3차원을 비롯한 여러 형태로 가시화할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 제안한 시각화 시스템은 3차원 공간에서의 정합된 결과를 다양한 형태로 확인함으로써 단순히 2차원으로만 정합 결과를 표현했을 때 보다 정확한 진단 및 치료에 적용할 수 있으며 기존의 유사한 소프트웨어에 비해 가격 경쟁력도 갖출 것이라 예상된다. The amount of image data used in medical institution is increasing rapidly with great development of medical technology. Therefore, an automation method that use image processing description, rather than manual macrography of doctors, is required for the analysis large medical data. Specially, medical image registration, which is the process of finding the spatial transform that maps points from one image to the corresponding points in another image, and 3D analysis and visualization skills for a series of 2D images are essential technologies. However, a high establishment cost raise a budget problem, and hence small scaled hospitals hesitate importing these medical visualizing system. In this paper, we propose a visualization system which allows user to manage datasets and manipulates medical images registration using an open source graphics tool - VTK(Visualization Tool Kit). The propose of our research is to get more accurate 3D diagnosis system in less expensive price, compared to existing systems.
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볼륨영상 분할을 위한 새로운 레벨 셋 방법과 기존 방법의 성능비교
이명은,조완현,김선월,진연연,김수형,Lee, Myung-Eun,Cho, Wan-Hyun,Kim, Sun-Worl,Chen, Yan-Juan,Kim, Soo-Hyung 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.3
본 논문에서는 볼륨 의료영상 분할에 대한 기존의 레벨 셋 기법과 제안하는 방법의 성능을 비교하고자 한다. 기존의 방법들은 영역의 정보만을 이용하여 분할을 시행하므로, 영상의 종류에 따라서 정확한 분할을 못한 경우가 있다. 따라서 새롭게 제안하는 방법은 정확한 분할 결과를 위하여 영상의 객체가 가지고 있는 에지 정보와 영역 정보를 함께 이용한다. 에지 정보는 레벨 셋의 곡면이 객체의 표면에 잘 도달할 수 있도록 해주는 기울기 벡터장을 이용하고, 영역 정보는 각 영역에서 픽셀의 밝기 값을 가우시안 분포를 이용하여 통계적 모델로 적합시킴으로써 영상의 분할에 적용하였다. 또한, 곡면 주변 잡음의 영향을 최소화 시켜주는 정규화 항을 사용한다. 기존의 레벨 셋 기반의 방법들과 제안한 방법의 성능 평가를 위하여 실제 볼륨 의료영상에 대하여 다양한 실험을 실시하고, 분할된 결과의 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 입증한다. In this paper, we compare our proposed method with previous methods for the volumetric image segmentation using level set. In order to obtain an exact segmentation, the region and boundary information of image object are used in our proposed speed function. The boundary information is defined by the gradient vector flow obtained from the gradient images and the region information is defined by Gaussian distribution information of pixel intensity in a region-of-interest for image segmentation. Also the regular term is used to remove the noise around surface. We show various experimental results of real medical volume images to verify the superiority of proposed method.
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LEE Myung Eun(이명은) 프랑스학회 2006 프랑스학연구 Vol.36 No.-
문학작품 속에서 ‘섬’은 작품을 이끌어가는 이야기의 무대로 -실체일수도 가상의 공간일 수도 있는-, 혹은 섬의 특성에 의해 ‘대륙’과 상반되며 ‘바다’에 둘러싸여 파생되는 지형적 상징적 이미지에 의해 많은 작가들의 상상력의 도구로 쓰여왔다. 본 논문은 장 자크 루소의 비극작품 ≪신세계 발견≫ 속에서 1492년 콜롬부스의 신대륙 발견의 역사적 사건을 담고 있는 한 섬을 통해 연극 무대로서 ‘섬’의 성격을 규명하고자 한다. 루소는 역사의 실재 무대인 기얀 섬을 연극 무대화 시키면서 이 섬이 지니고 있는 역사적ㆍ정치적ㆍ사회적 사실성에 대한 보여줌의 미학과 고전극의 규범에 따른 감춤의 미학을 통해 재창조했으며, 그 과정 속에서 ‘섬’은18C가 관심을 가졌던 ‘기원’의 상징체가 된다. 실상 ‘섬’은 서구적 상상력 속에서 세상, 즉 퇴락한 대륙과 떨어져 자연의 형태로 존재하는 본질적 행복의 조건들을 지닌 ‘근원적 상태’에 대한 일종의 향수와 연결되곤 한다. 신세계는 구대륙의 유럽인들에게 문명 이전의 황금시대를 연상케 했고, 그 신세계와의 첫 만남인 기얀 섬은 그들에게 ‘지상낙원’의 발견이었지만 다른 한편으로는 피비린내 나는 정복의 역사의 시작이었다. 루소의 비극 ≪신세계 발견≫의 ‘섬’은 역사 속에 존재했던 한 비극적 현장의 무대로 재현됨과 동시에 인류의 영원한 염원이며 18C가 간절히 원했던, 시간과 공간을 초월한 행복했던 ‘근원적 상태’와 그 곳에서 자연과 조화를 이루며 살았던 ‘선한 자연인’ 신화의 상직적 무대가 되었다.
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