JPEG, JPEG2000 압축방법을 이용한 PET Brain 영상에서의 압축비율별 임상적 평가 및 비교
성민모1,3・김희중1,2,3・전태주4・유형식2,3
1연세대학교 BK21 의과학사업단,
2연세대학교 의과대학 진단방사선과학교실,
3연세대학교 방사선의과학연구소,
4포천중문 의과대학교 진단방사선과학교실
Clinical Evaluation and Comparison of JPEG and JPEG2000 Compression on PET brain images
M. M. Sung
1,2, H. J. Kim
1,2,3, T. J. Jeon
4, H. S. Yoo
2,31BK21 Project for Medical Science,
2Department of Diagnostic Radiology, Yonsei University College of Medicine,
3Research Institute of Radiological Science, Yonsei University,
4Department of Diagnostic Radiology, Pochon CHA University College of Medicine
= Abstract =
The DICOM (digital imaging and communications in medicine) standard provides a compression mechanism for supporting the use of JPEG, Run-Length-Encoding, and JPEG-Lossless image com- pression. In particular, the JPEG standard is the primary compression technology within DICOM. This has been used for the majority of single-frame medical images. RLE method takes advantage of uni- form areas (such as ultrasound images) to achieve simple and efficient compression. A new lossless technique called JPEG-Lossless has been defined that can outperform the previous lossless tech- nique. But, it has been recognized that these compression methods have certain limitations. DICOM Working Group(WG)4 has reviewed JPEG2000, which provides a new compression algorithm based on the use of wavelet technique, for medical image compression with ISO/IEC JTC1/SC29/WG1.
JPEG2000 provides various features which may be advantageous for medical imaging. Therefore, the JPEG2000 image compression algorithm is adopted in DICOM standard by DICOM subcommittee WG4, as Supplement 61(: JPEG2000 Transfer Syntaxes). The purpose of this study was to evaluate losy compression algorithms (JPEG, JPEG2000) and their compression ratios for clinical diagnostic performance on PET brain images. PET brain image data of twenty-one adult patients were obtained with GE advance PET scanner and were evaluated by comparing between original and compressed images by 2 radiologists and performed t-test to evaluate clinically acceptable image quality. The re- sults showed that the clinically acceptable compression ratios of PET brain images for JPEG, JPEG2000 were up to 10:1, 25:1, respectively.
Key words: JPEG, JPEG2000, PACS, DICOM, paired sample t-test
통신저자: 김희중, (120-752) 서울시 서대문구 신촌동 134, 연세대학교 의과대학 진단방사선과학교실 Tel: 02-361-5753, Fax: 02-313-1039, E-mail: [email protected]
1. 서 론
PACS(Picture Archiving and Communications System)란 디지털 의료영상의 저장 및 전송 시스템으로 디지털 의료영상 의 표 준 프 로 토 콜 인 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)을 기반으로 의료영상 및 정보 를 획득하고, 저장하며. 네트웍으로 전송이 가능한 total 솔루 션이라 할 수 있다. 현재 국내에 33개의 대형 병원과 50개의 중형 병원에서 PACS를 구축하여 의료서비스를 제공하고 있 다. PACS의 큰 장점은 디지털 의료영상의 획득과 네트웍을 통 하여 어디서나 환자의 영상을 보고 판독 및 진료를 가능하게 하며, 이에 관한 의료서비스의 시간을 단축시키기고, 다양한 영 상처리기술을 통하여 좋은 영상의 화질을 제공, 진료에 도움을 준다. 하지만 디지털 의료영상은 파일의 크기가 200Kbyte- 7Mbyte 까지 그 용량이 매우 크기 때문에 대용량의 저장장치 와 빠른 네트웍망을 필요로 한다. 이는 PACS의 설치 또는 유 지, 관리에 드는 비용이 큼을 의미한다. 이에 관한 해결책으로 디지털 의료영상의 표준인 DICOM에서는 의료영상의 표준 압 축 방법들을 기술하여, 보다 효율적으로 의료영상의 크기를 줄 이는 방법을 제시하고 있다. 이와 동시에 ACR/NEMA (American College of Radiology/National Electrical Manufacturing Association) 표준에는 압축된 영상의“정보의 보존”또는“시각적으로 무손실성”에 대하여 정의하여 놓음으 로써 압축된 영상이 판독하기에 좋은 영상의 화질을 유지하여 야 한다고 서술하고 있다 [1]. 따라서 그 동안 많은 researcher 들이 좋은 영상의 화질을 유지하면서, 영상의 부피를 크게 줄 이는 효율적인 압축 방법과 영상의 화질을 평가하는 방법에 대 하여 연구하여 왔다. 그 중 기본이 되고 널리 알려져 있으며 사 용되는 압축방법은 RLE(Run-Length-Encoding) 압축 방법 과 JPEG 압축방법이다. DICOM에서도 디지털 의료영상의 압 축표준 방법으로 JPEG 압축방법과 RLE 압축방법, JPEG- Lossless 압축방법을 제시하고 있다 [2]. JPEG 압축방법은 손 실 압축 방법으로써 큰 비율로 영상을 압축할 수 있지만, 영상 의 손실이 발생하고 원본 영상으로 재구성이 불가능하다. 이에 반하여 RLE 압축방식과 JPEG-Lossless 압축방식은 무손실 압축 방법으로 영상의 손실이 발생하지 않고 원본 영상으로 재 구성이 가능하지만 압축비율이 2-4:1로 효율성이 매우 낮다.
그 결과 현재 가장 많이 사용되고 있는 의료영상의 압축 방법 은 압축 효율성이 큰 JPEG 압축 방법이다. 지난 10여 년 동안 발표된 연구결과에 의하면 JPEG 압축 방식을 이용한 방사선 의료영상은 10:1-15:1의 압축 비율까지 임상에 적합한 영상
의 화질을 갖는다고 말하고 있다 [3]. 하지만 JPEG 압축방식 은 의료영상에 적용하기에 몇 가지 한계점을 가지고 있다. 의 료영상은 최대 16bit-depth의 영상까지 가지고 있지만, JPEG 압축방식은 12bit-depth의 영상까지만 압축이 가능하다. 또한 일정비율 이상으로 압축을 실행하면 압축 영상에 block 모양 의 artifact 가 발생하고 심한 degradation 이 일어난다 [4], [5].
DICOM WG(Working Group)4는 이러한 JPEG 손실압축 방 법의 한계를 인식하고, ISO/IEC JTC1/sc29/WG1에서 새롭게 발표한 JPEG2000 압축방법에 관심을 갖게 되었다. JPEG2000 의 압축방식을 의료영상에 적용하기 위하여 DICOM WG4와 ISO/IEC JTC1/sc29/WG1은 공동 연구, 개발을 시작하였고, DICOM supplement 61: JPEG2000 Transfer Syntaxes를 발 표하였으며, 의료영상의 표준 압축방법으로 JPEG, RLE, JPEG-Lossless 압축방식 외에 추가로 JPEG2000을 채택되었 다[6]. JPEG2000의 특징은 높은 압축비율에서도 뛰어난 영상 의 quality를 가지며, 하나의 부호화된 비트 스트림에서 무손실 및 손실압축을 동시에 구현할 수 있고, ROI(Region of Interest Coding) 기능이 있다. 또한 watermarking, labeling등의 기법 을 추가하여 영상의 보안에 신경을 쓰고 있으며, 1bit-depth에 서 16bit-depth까지 다양한 bit-depth를 가진 영상의 압축을 지원하며, Motion 영상의 압축도 가능하다[7]. 본 연구의 목적 은 PET brain 영상을 이용하여 기존의 의료영상의 손실 압축 방법이었던 JPEG 압축방식과 새롭게 추가된 JPEG2000 압축 방식을 비교하여 보고, ACR/NEMA에서 정의한“정보의 보존”
또는“시각적으로 무손실”한 영상의 압축 비율을 알아보는 것 이다.
2. 본 론
대부분의 영상은 서로 이웃하는 pixel의 값이 상관관계를 가 지고 있으며, 그 결과 필요 이상의 정보를 포함하고 있는 경우 가 많다. 따라서 영상에서의 압축은 필요 이상의 정보와 상관 관계가 없는 noise 한 값을 버림으로서 인간이 화질의 차이를 인식할 수 없는 범위 내에서 영상의 크기를 줄이는 것을 말한 다. 일반적으로 손실 압축의 과정은 transformation, quantiza- tion, entropy coding 3가지로 구분할 수 있다. Transformation 은 무손실 압축 과정으로 공간 도메인의 gray-scale 값을 다 른 도메인의 상수값(coefficient)으로 변환하여 재정렬함으로서 영상에 담겨있는 중요한 정보는 보존하고, 덜 중요한 정보는 제거가 용이하도록 만드는 것이다. 가장 많이 사용되는 trans- formation 방법은 DCT(discrete cosine transformation)과 DWT(discrete wavelet transformation)으로 DCT 방법은 주
로 JPEG 압축방식에 사용되어지며, DWT 방법은 JPEG2000 압축방법에 사용되어진다. Quantization은 손실 압축 과정으로 transform 되어진 영상에서 중요한 영상 정보들은 보존하면서 덜 중요한 정보들은 제거하여 최소한의 정보손실만으로 만족 할만한 영상의 크기와 화질을 얻는 과정을 말한다. Quantization 은‘실수형의 영상정보를 정수형으로 바꾸는 것이다’라고 할 수 있겠다. 따라서 quantization에 의해 제거되어진 영상의 정 보는 다시 완전한 원본 영상으로 재구성되어 질 수 없다.
Quantization은 각각의 transformed 상수에 적용되어지는 Scalar Quantization 방법이 있으며, 한 그룹의 transformed 상 수에 적용되는 Vector Quantization 방법으로 구분할 수 있다.
Entropy coding 과정은 무손실 압축방법으로 quantization 된 상수들을 자주 발생되어질 확률에 따라 기호화하여 정렬해 놓 는 방법을 말한다. 즉 자주 발생되어지는 quantized coefficients 들은 적은 bits 수의 기호로 표현하고, 흔치 않은 quantized coefficients 들은 더 많은 bits 수의 기호로 표현하여 정렬해 놓음으로써 압축이 가능하다. JPEG에서는 주로 Huffman table 을 이용한 entropy coding을 하며, JPEG2000에서는 arith- metic coding 방법을 이용한다. 최상의 압축 효율을 얻기 위하 여 적절한 transformation 방법과 quantization, entropy cod- ing의 디자인은 매우 중요하다고 하겠다.
2.1. JPEG
JPEG 압축 방식은 의료영상의 손실 압축 방식으로 DICOM 3.0에 정의되어있다. Fig. 1.은 JPEG 압축방식을 보여주고 있 다. JPEG 압축방식은 영상을 8×8 pixel 단위의 block으로 모 두 나누고, 각각의 block에 DCT를 수행한다. DCT가 수행되어 지면 좌측상단으로 low frequency 특성을 갖는 영상의 중요한 상수값들이 모이게 되고, 이 상수값들은 quantization table을 이용하여 양자화하게 된다. 이 과정에서 불필요한 high fre- quency 특성을 갖는 상수값들이 제거가 되고 0의 값들을 갖 게 된다. 이렇게 양자화된 상수들은 영상의 각 block의 좌측 상 단서부터 지그-재그 순으로 0의 값이 나올 때까지 encoding 되어지며, 주로 huffman table을 이용하여 entropy encoding을 함으로써 압축의 효율성을 높이게 된다. 하지만 JPEG 압축방 식은 최초 8×8 pixel 단위의 block으로 압축을 실행하기 때문 에 압축비율이 높을수록 block 모양의 artifact가 발생하며, 12 bit-depth 이상의 영상은 손실 압축이 지원되지 않는다. 이번 실험에서 PET brain 영상의 JPEG 압축은 각각 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1의 비율로 실행하였 으며, 상업용 의료영상 압축 소프트웨어인 ViewMed(Pegasus Imaging Corporation, Florida, U.S.A.)를 사용하여 실험하였다.
Fig. 1. JPEG Encoding/Decoding 과정
2.2. JPEG2000
JPEG2000은 JPEG 압축방식과 달리 영상을 8×8 block으 로 나누지 않아도 된다. JPEG은 원본 영상을 8×8 pixel 단위 의 block으로 나누어 DCT을 수행하였기 때문에 높은 압축비 율에서는 block 모양의 artifact가 발생하지만 JPEG2000은 JPEG과 달리 원본 영상의 block 나누는 크기를 조절할 수 있 다. 이는 영상의 화질을 향상시키거나 메모리의 사용을 줄여줄 수 있는 장점이 있다. Block의 크기를 작게 할수록 압축을 수 행하는 하드웨어의 메모리 사용을 감소시켜줄 수 있으나, JPEG 압축 방식과 같이 block 모양의 artifact를 유발하여 영상의 화 질을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 block을 나누지 않고 압축을 실 행하는 것이 압축된 영상의 화질을 좋게 하는 방법 중의 하나 라 할 수 있겠다. JPEG 압축 방식과 달리 JPEG2000 압축방 식은 DWT 방법을 사용하고 있다. JPEG에서 사용하는 DCT 은 영상을 주파수의 특성에 따라 변환시키지만 JPEG2000에 서 사용하는 DWT은 영상을 scale 또는 resolution으로 단위로 분해하기 때문에 상세한 정보를 가지면서도 작은 resolution의 영상으로 분해할 수 있다. DWT 수행 시 low-pass filter로 걸 러진 영상은 낮은 resolution의 영상을 가지게 되고, high-pass filter로 걸러진 영상은 나머지의 상세한 정보를 가짐으로써 이 두 정보를 종합하여 원본 영상으로 완벽하게 재구성하게 된다.
이렇게 DWT가 수행된 영상정보들은 scalar quantization 방법 을 이용하여 양자화한다. 이는 quantization step size라는 특정 한 상수로 변환된 상수값들을 나누는데 각각의 subband의 특
성에 따라 달리 적용이 되어 계산되어짐으로써 최적의 압축된 영상을 구현할 수 있다. Encoding 방법으로는 EBCOT 알고리 즘을 이용한 arithmetic encoding 방법을 사용하여, 양자화된 상수값들을 most significant bit에서부터 least significant bit 까지 순차적으로 coding함으로써 영상의 화질을 점진적으로 향 상시키면서 영상을 재구성할 수 있다. Fig. 2는 위에서 설명한 JPEG2000의 압축방식을 보여주고 있다.
이번 실험에서 PET brain의 transverse 영상의 JPEG2000 압축은 각각 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1의 비율로 실행하였으며, JPEG committee에서 공개한 open source code인 JJ2000을 사용하였다.
2.3. 실험 방법 및 대상
세브란스 병원의 진단방사선과에 설치되어 진단용으로 사용 중인 기능적 영상장비 GE(General Electric) Advanced PET 에서 21명 환자의 brain 의 transverse 영상을 구하였다. 32bit floating point 값을 가진 PET 영상을 JPEG, JPEG2000 압축 방법으로 압축하기 위하여 Analyze software을 이용, 12bit의 raw 영상으로 변환하였다. 압축 비율은 각각 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1로 압축을 실행하였 으며, JPEG 압축은 상업용 의료영상 압축 소프트웨어인 ViewMed(Pegasus Imaging Corporation, Florida. U.S.A.)를 사용하였고, JPEG2000 압축은 JPEG committee에서 공개한 open source code인 JJ2000을 사용하였다. JPEG2000 압축
Fig. 2. JPEG2000 Encoding/Decoding 과정
시에는 영상의 화질을 위하여 block을 나누지 않고 DWT를 수 행하였으며 decomposition level은 5번으로 설정하였다. JPEG, JPEG2000 압축 방법과 다양한 압축비율로 압축한 PET brain 영상의 화질이 임상적으로 얼마나 유용한지 알아보기 위하여 다음과 같은 평가 방법을 세우고 판독의에 의해 평가토록 하 였다. JPEG으로 압축한 영상과 JPEG2000으로 압축한 영상들 을 random하게 판독의사에게 보여주며 원본 영상과 비교를 하 도록 하였다. 평가 기준은 다음과 같이 5등급을 나누고 평가점 을 매기도록 하였다.
(1=원본 영상과 비교하여 차이가 없다. 2=원본 영상과 비 교하여 약간의 차이가 있으나 영상의 화질이 판독에 적합하다.
3=원본 영상과 비교하여 차이가 있으며, 영상의 화질이 판독 에 적합한 지 잘 모르겠다. 4=원본 영상과 비교하여 차이가 있 으며, 영상의 화질은 판독에 부적절하다. 5=원본 영상과 비교 하여 차이가 있으며, 영상의 화질은 판독에 매우 부적절하다.)
하나의 영상을 평가하는데 10초 이상의 시간을 넘지 않도록
하였으며, 판독을 위한 viewing monitor는 TOTOKU사의 CV812R, 18.1’monitor를 사용하였다. 판독의에 의한 임상 평 가 결과를 통계 처리하기 위한 방법으로 paired sample t-test 방법을 사용하였으며, 이를 평가하기 위하여‘원본 영상과 압 축된 영상간에는 차이가 있다’라는 초기가설을 세웠다. 임상 평가 결과를 분석하기 위한 통계프로그램으로는 SPSS 9.0 (SPSS Inc, Chicago, U.S.A.)을 사용하였다.
3. 결 과
Table 1은 JPEG 압축방법으로 압축되어진 영상의 압축비율 별 paired sample t-test 통계분석 결과이다. 99%의 신뢰도를 갖는 조건에서 압축 비율별로 paired sample t-test를 수행한 결과 5:1, 10:1로 압축되어진 영상은 0.01보다 큰 p-value 값 을 가짐을 볼 수 있다. 이는 초기 가설인‘원본 영상과 압축된 영상간에는 차이가 있다’라는 가설을 기각함으로서, PET brain
Table 1. PET brain 영상에서 JPEG 압축비율별 paired sample t-test 결과
Paired Difference
Mean Mean Std. Deviation Std. Error 99% Confidence Interval
t p-value
Mean of the Difference
Lower Upper
Original & 5:1 1.000 -0.333 0.707 0.236 -1.124 0.457 -1.414 0.195
1.333
Original & 10:1 1.000 -0.444 0.726 0.242 -1.257 0.368 -1.835 0.104
1.444
Original & 15:1 1.000 -1.666 0.866 0.289 -2.635 -0.698 -5.774 0.000
2.666
Original & 20:1 1.000 -3.000 0.707 0.236 -3.791 -2.209 -12.728 0.000
4.000
Table 2. PET brain 영상에서 JPEG2000 압축비율별 paired sample t-test 결과
Paired Difference
Mean Mean Std. Deviation Std. Error 99% Confidence Interval
t p-value
Mean of the Difference
Lower Upper
Original & 10:1 1.000 -0.222 0.441 0.147 -0.715 0.271 -1.512 0.169
1.222
Original & 15:1 1.000 -0.111 0.333 0.111 -0.484 0.262 -1.000 0.347
1.111
Original & 20:1 1.000 -0.667 0.866 0.288 -1.635 0.302 -2.309 0.050
1.667
Original & 25:1 1.000 -0.444 0.527 0.176 -1.034 0.145 -2.530 0.035
1.444
Original & 30:1 1.000 -1.222 0.667 0.222 -1.968 -0.476 -5.500 0.001
2.222
Original & 35:1 1.000 -1.333 0.707 0.236 -2.124 -0.543 -5.658 0.000
2.333
영상에서의 JPEG 압축방식은 10:1 압축비율을 가진 영상까지 원본 영상과 비교하여 통계적으로 유의한 차이가 없다고 할 수 있겠다. 또한 15:1 이상의 압축 비율을 가진 영상에서 p-value 는 0.01 보다 낮음으로서 원본 영상과 비교하여 통계적으로 유 의한 차이가 있음을 말할 수 있다. 즉 판독의에 의한 평가에서 JPEG 압축방식으로 10:1 까지 압축한 PET brain 영상은 원 본 영상과 차이가 없음을 말해준다.
Table 2는 JPEG2000 압축방법으로 압축되어진 영상의 압 축비율별 paired sample t-test 통계분석 결과이다. 99%의 신 뢰도를 갖는 조건에서 압축비율별로 paired sample t-test를 수행한 결과 5:1-25:1까지 압축되어진 영상들은 0.01 보다 큰 p-value 값을 가짐을 알 수 있다. 이는 초기 가설인‘원본 영 상과 압축된 영상간에는 차이가 있다’라는 가설을 기각함으로 서, PET brain 영상에서의 JPEG2000 압축방식은 25:1 압축 비율을 가진 영상까지 원본 영상과 비교하여 통계적으로 유의 한 차이가 없다고 할 수 있겠다. 또한 30:1 이상의 압축비율을 가진 영상에서 p-value는 0.01 보다 낮음으로서 원본 영상과 비교하여 통계적으로 유의한 차이가 있음을 말할 수 있다. 즉
판독의에 의한 평가에서 JPEG2000 압축방식으로 25:1 까지 압축한 PET brain 영상은 원본 영상과 차이가 없음을 말해준 다. 다음의 Fig 3, 4는 JPEG, JPEG2000으로 압축되어진 PET brain 영상을 압축 비율별로 보여주고 있다.
4. 결 론
본 실험에서 PET brain 영상을 이용하여 JPEG, JPEG2000 압축방법을 비교하여 보고, 서로의 압축방법에 따라 진단에 적 합한 영상의 압축비율을 임상적인 평가 방법을 통하여 알아보 았다. 그 동안 의료영상에서 가장 많이 사용된 압축방법은 JPEG 손실 압축방법이었다. 하지만 의료영상에서 JPEG 손실 압축방 법은 몇 가지의 한계점을 보여주었는데 그 첫 번째가 12bit- depth 이상의 영상은 손실 압축을 지원하지 않고, 두 번째가 손실압축과 무손실 압축이 하나의 비트 스트림에서 처리가 불 가능하며, 세 번째가 일정한 비율이상으로 높은 압축을 실행하 면 block 모양의 artifact가 발생한다는 것이다. 이러한 한계점 을 보안하고자 DICOM WG4는 JPEG2000 압축방법을 의료영
Fig. 3. JPEG 압축 비율별 PET brain 영상
Fig. 4.JPEG2000 압축 비율별 PET brain 영상
상의 새로운 압축표준으로 추가하기로 결정하였다. JPEG2000 압축 방법은 JPEG 압축방법에 비하여 높은 압축 효율을 가지 며, ROI기능과 보안에 관한 기능, 16bit-depth 영상까지 다양 한 bit-depth 영상에 손실압축을 지원하는 등 의료영상에 필 요한 기능을 구현하였다. 각각의 압축 방법과 압축비율별 영상 의 화질을 평가하는 방법은 판독의에 의하여 수행되었는데 이 는 압축된 영상을 평가하는데 pixel 값의 변화를 수학적으로 계 산하여 평가하는 방법보다 판독하는 의사의 주관적인 판단에 의한 평가가 임상적으로 보다 가치있는 결과이기 때문이다. 본 실험의 연구 결과 PET brain영상에 대하여 다양한 압축 비율 로 JPEG 압축을 실행한 경우 10:1까지의 압축비율에서 원본 영상과 차이가 없음을 알 수 있었으며, 다양한 압축 비율로 JPEG2000 압축을 실행하였을 때 25:1까지의 압축비율에서 원 본 영상과 차이가 없었음을 알 수 있었다. 이번 실험의 결과 JPEG2000 압축 방법은 JPEG 압축 방법보다 우수한 압축효 율을 갖고 있으며, PACS에서 의료영상의 표준 압축 프로토콜 로 유용하게 사용될 것으로 판단된다. 이 결론을 일반화하기 위하여 JPEG2000 과 JPEG 압축 방법을 이용, 보다 다양한 영 상획득장치와 부위별로 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 사 료된다.
Acknowledgments
이 연구는 2001-2002년도 연세대학교 BK21 의과학사업단 (BK21 Project for Medical Sciences, Yonsei University)의 보조로 이루어 졌음.
참 고 문 헌
1. American College of Radiology (ACR)/ National Electrical Manufacturers Association Standards Publication for Data Compression Standard, NEMA publication PS-2, Washington, DC, 1989.
2. Digital Imaging and Communications in Medicine. PS 3.3, 3.5, 3.6-2000, National Electrical Manufacturers Association.
(http://medical.nema.org/dicom/docs.html)
3. H.K. Huang, PACS: Basic Principle and Applications, Wiley- Liss, New York, NY, 1999
4. Bradley J. Erickson. Irreversible Compression of Medical Images. A White Paper From SCAR - November 2000 pp 1-9 5. D.H. Foos et al. JPEG2000 compression of medical imagery,
Proc. SPIE, vol.3980, pp. 85-96, 2000
6. DICOM Standards Committee, Working Group 4 Compression, Supplement 61: JPEG2000 Transfer Syntaxes, NEMA Standard Publication, Rosslyn, VA:
7. C. Charilaos, A. Skodras and T. Ebrahimi, The JPEG2000 still image coding system: An Overview, IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 46, pp. 1103-1127, 2000
대한PACS학회지 2003;9:1-7
=초 록=
DICOM(Digitial Imaging and Communications in Medicine) 3.0 표준에는 JPEG, Run-Length Encoding (RLE), JPEG-Lossless 압축방법이 의료영상의 압축표준으로 기술되어 있다. JPEG 압축방식은 손실 압축방법으 로 대부분의 의료영상에 널리 적용되고 있으며, RLE 압축방식은 무손실 압축방법으로 주로 초음파 영상의 압축에 효율적이다. JPEG-Lossless 압축방식은 최근에 채택된 무손실 압축방법으로서 다른 무손실 압축방법보다 그 효 율성이 뛰어나다. JPEG 압축방법은 가장 많이 사용되는 손실 압축방법이지만 의료영상의 압축에 적용하는데 있어 서 비효율적이어서, DICOM의 압축 표준을 채택하는 소그룹인 Working Group4 는 의료영상에서 필요로 하는 기 능과 특징을 대부분 지원하며, 우수한 압축 효율성을 지니고 있는 JPEG2000 압축방식을 DICOM 표준에 적용하기 위하여 연구, 개발하였다. 그 결과 의료영상의 새로운 압축 표준으로 JPEG2000을 추가, 채택하게 되었고, 현재 DICOM supplement 61: JPEG2000 Transfer Syntaxes에 의료영상에서의 JPEG2000 압축방식의 적용 방법에 대하여 상세히 기술하고 있다. 본 연구의 목적은 기능적 디지털 의료영상 중의 하나인 PET 영상을 이용하여 각각 JPEG, JPEG2000 손실 압축방법을 적용하여 보고, 임상적인 평가를 통하여 압축방법과 비율별로 임상에서 판독에 영향을 미치지 않는 범위내의 압축비율을 알아보고자 하였다. 연세의료원에 설치되어있는 General Electric(GE) Advanced PET system으로 검사를 실시한 환자 21명 brain 영상을 획득하여 사용하였으며, 판독의에 의한 임상적 인 평가를 통하여 압축영상의 화질을 평가하였다. 이 결과 JPEG 압축방식을 이용한 PET brain 영상은 10:1 의 압 축비율까지, JPEG2000 압축방식을 이용한 PET brain 영상은 25:1 의 압축비율까지 그 영상의 화질이 매우 우수 하였다.
