JPEG 표준안을 이용한 의료 영상 압축

Medical Image Compression Using JPEG International Standard

JPEG(Joint Photographic Experts Group) 표준안은 디지털 정지 압축을 위하여 국제표준화기구(ISO/SC29/WG10)와 국제전신전화 자문회의(CCITT SG VIII)에 의해서 제안되었다. JPEG 표준안은 전자영상, 컴퓨터 그래픽, 멀티미디어 등과 관련하여 널리 응용되고 있으나, 의료 영상분야에서는 JPEG 압축의 손실 특성 때문에 사용이 매우 제한적이었다. 본 논문에서는 JPEG 표준안을 핵자기 공명 단층 영상 (256 gray levels, $256{\times}256$ size) 압축에 적용하여 그 성능을 조사하였다. 이를 위하여 JPEG 표준안 중 DCT에 기반을 둔 순차식 부호화 압축을 C-Cube Microsystems의 CL550 chip을 사용하여 구현하였고, 점진식 및 무손실 부호화 방식은 특별한 Hardware 없이 Software로 구현하여 실험하였다. 본 실험을 통하여 핵자기 공명 단층 시험 영상에 대해 거의 왜곡없이 약 10-20 정도의 압축률이 얻어짐을 확인할 수 있었다. 특히 JPEG으로 압축하였을 경우 재구성한 영상과 원영상과의 에러 신호가 random noise에 가깝게 나타남으로써 특별한 artifact가 없는 것도 JPEG의 큰 장점으로 부각된다. 한편 JPEG의 점진식 및 게층식 부호화 방식은 압축률과 신호대 잡음비에 있어서는 순차식과 동일하나, 거대한 영상 데이터 베이스 내에서의 빠른 탐색과 비교적 속도가 느린 공중망을 통한 원격 진단에 유용한 특성을 갖는다.

The Joint Photographic Experts Group (JPEG) standard was proposed by the International Standardization Organization (ISO/SC 29/WG 10) and the CCITT SG VIII as an international standard for digital continuous-tone still image compression. The JPEG standard has been widely accepted in electronic imaging, computer graphics, and multi-media applications, however, due to the lossy character of the JPEG compression its application in the field of medical imaging has been limited. In this paper, the JPEG standard was applied to a series of head sections of magnetic resonance (MR) images (256 gray levels, $256{\times}256$ size) and its performance was investigated. For this purpose, DCT-based sequential mode of the JPEG standard was implemented using the CL550 compression chip and progressive and lossless coding was implemented by software without additional hardware. From the experiment, it appears that the compression ratio of about 10 to 20 was obtained for the MR images without noticeable distortion. It is also noted that the error signal between the reconstructed image by the JPEG and the original image was nearly random noise without causing any special-pattern-related artifact. Although the coding efficiency of the progressive and hierarchical coding is identical to that of the sequential coding in compression ratio and SNR, it has useful features In fast search of patient Image from huge image data base and in remote diagnosis through slow public communication channel.