[DIP] Image Quality 관련 정량화 지표들: Resolution, Contrast, SNR

Image Quality 관련 정량화 지표들

다음은 Image Restoration등에서 사용되는 Image Quality를 나타내는 정량적 지표들에 대한 간략한 소개임.

(image acquisition에 사용된 장비의 성능의 비교에도 사용됨)

 

참고로 이 문서에서 다룬 지표들과 달리 ideal image가 존재하는 경우엔

해당 ideal image와의 비교를 통해 얼마나 차이가 나는지를 정량화하는 경우도 있음.

이들 지표들에 대해선 다음 URL를 참고.

https://dsaint31.me/mkdocs_site/DIP/cv2/etc/dip_metrics/

BME228

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Spatial Resolution 관련 정량지표

Spaitla Resolution (공간 해상도) 는 image 의 세부 사항을 구분할 수 있는 능력을 나타냄.

Ability to
distinguish between closely spaced elements of detail.

 

일반적으로 단위 면적당 픽셀 수가 많을수록 세부 정보의 표현이 더욱 선명해짐.

Line Pairs per Milimeters (lp/mm)

2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] Line pairs per milimeters and Bar phantom

[DIP] Line pairs per milimeters and Bar phantom

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Full-Width-Half-Maximum (FWHM)

2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] FWHM

[DIP] FWHM

 

참고로 MTF를 통해 spatial resolution을 정량화하여 비교할 수도 있음.

단, MTF는 contrast와 보다 관련이 깊은 편이다. MTF는 아래 contrast 관련 파트에서 modulation 관련 URL에서 좀 더 자세히 다룸.

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Contrast 관련 정량지표

이미지의 pixel (또는 ROI)이 가질 수 있는 여러 다른 값들이 얼마나 확실하게 다르게 나타내어지는지 정도를 contrast라고 한다. 

값이 다른 pixel이 얼마나 확실하게 다르게 보이는지를 의미하며,

• contrast가 좋을 경우 다른 값을 가져야하는 pixel이 보다 더 확실하게 다르게 보이는 것을 의미함.
• 같은 조직이라도 어떤 질환이 있거나 상태가 다른 조직은 그렇지 않은 조직에 비해 다른 pixel intensity를 가지며, 보다 큰 값의 차이를 보일수록 contrast가 좋다고 할 수 있음.

다음으로도 정의 가능함.

Contrast refers to difference between
the image intensity of an object and
surrounding objects or background.

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Modulation 

특정 signal (or image)의 contrast를 정량적으로 나타낸 값 (전체를 다 고려).

2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] Modulation Transfer Function and Contrast

[DIP] Modulation Transfer Function and Contrast

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Local contrast

영상 전체에 대한 고려가 필요한 Modulation과 달리 특정지역의 contrast를 정량화.

2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] Local Contrast

[DIP] Local Contrast

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Signal-to-Noise Ratio (SNR)

이미지의 신호대잡음비(SNR)는 어떤 영상이 정량적으로 좋은 영상인지를 나타내는 주요 지표 중 하나임.

 

영상을 일종의 random variable들의 모음(collection of random variables)이라고 볼 경우,
해당 random variable은 두가지 component, (true) signal ($f$)와 noise($N$)로 구성된다고 할 수 있음.
(true) signal은 보통 deterministic (=non-random)이며 영상에서 나타내고자하는 값이며,
noise는 일종의 random fluctuation으로 측정 등에서 발생하는 일종의 에러라고 볼 수 있다.
결과적으로 영상은 (true) signal에 가까울수록 좋은 영상이다.

 

2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] Signal to Noise : Amplitude, Power, and Differential SNR

[DIP] Signal to Noise : Amplitude, Power, and Differential SNR

 

참고할 것은 PSNR (Peak SNR)의 경우, ideal image와의 차이가 얼마나 나는지를 나타내는데 많이 사용된다.

https://dsaint31.me/mkdocs_site/DIP/cv2/etc/dip_metrics/#peak-signal-to-noise-ratio-psnr

BME228