과학연구

웨블레트령역에서 꼬쉬분포에 기초한 수축함수를 리용한 초음파화상의 얼룩잡음제거방법

 2021.4.21.

위대한 령도자 김정일동지께서는 다음과 같이 교시하시였다.

《기초과학부문들을 발전시켜야 나라의 과학기술수준을 빨리 높일수 있고 인민경제 여러 분야에서 나서는 과학기술적문제들을 원만히 풀수 있으며 과학기술을 주체성있게 발전시켜나갈수 있습니다.》 (김정일선집》 증보판 제10권 485페지)

얼룩잡음제거는 초음파화상의 시각적인 질을 개선하여 음향탐지와 병진단능력을 높이는데서 매우 중요하다. 띠염웨블레트변환에 기초한 화상잡음제거의 한가지 효과적인 기술은 베이시얀 MAP(최대사후)추정자를 리용하는것이다. 최대사후추정자를 리용하여 얼룩잡음을 효과적으로 제거하기 위하여서는 잡음없는 초음파화상과 얼룩잡음의 웨블레트곁수들에 대한 합리적인 확률밀도함수에 기초하여 수축함수를 옳바로 선정하는것이 중요하다.

첨단기술개발원 연구집단에서는 웨블레트령역에서 초음파화상의 얼룩잡음을 효과적으로 제거하기 위하여 꼬쉬분포에 기초한 닫긴 형식의 수축함수를 유도하고 초음파화상의 얼룩잡음제거성능을 고전적인 방법들과 비교평가하기 위한 연구사업을 진행하였다.

여러 저자들이 꼬쉬분포가 잡음없는 초음파화상의 웨블레트곁수들의 모형화에 적합한 대칭특성과 단봉형특성을 가진다는것을 보여주었으며 꼬쉬분포에 기초한 닫긴 형식의 수축함수를 리용하여 얼룩잡음을 제거하였다. 선행문헌들에서 Bhuiyan와 Sahu가 유도한 베이시얀최대사후추정자의 해석적인 풀이는 잡음없는 웨블레트곁수들의 최대사후추정에 대한 3차방정식을 풀어서 얻어야 한다. 그러나 Bhuiyan와 Sahu는 이 3차방정식을 풀어서 베이시얀최대사후추정자의 해석적인 풀이를 얻지 못하였다. 또한 다른 저자들도 얼룩잡음이 가우스분포인 경우에 꼬쉬분포를 리용한 다른 최대사후추정자의 해석적인 풀이를 구체적으로 상세하게 제기하지 못하였다.

우리는 웨블레트령역에서 초음파화상의 얼룩잡음을 효과적으로 억제하기 위한 베이시얀최대사후추정자의 해석적인 풀이인 새로운 닫긴 형식의 수축함수를 제기하기 위하여 로그변환한 잡음없는 초음파화상과 얼룩잡음의 웨블레트곁수들을 모형화하는데 각각 꼬쉬사전분포와 가우스확률밀도함수를 리용하였다. 우리는 먼저 웨블레트잡음제거방법에 리용하는 꼬쉬분포에 기초한 닫긴 형식의 수축함수인 CauchyShrinkGMAP를 해석적으로 유도하고 잡음분산과 최대사후추정자의 파라메터를 추정하였다.

다음 우리는 CauchyShrinkGMAP를 리용한 웨블레트령역에서 초음파화상의얼룩잡음제거성능을 중간려파기와 위너려파기, 굳은턱값처리, 유연턱값처리, GaussShrinkGMAP수축함수를 리용한 얼룩잡음제거방법들과 비교하여 평가한다. 실험들은 여러가지 얼룩잡음준위에서 잡음섞인 기준초음파화상과 실지 의학초음파화상에 대하여 진행하였다. 실험결과는 제기한 방법으로 얻은 MSE(평균두제곱오차)가 가장 작고 PSNR(봉우리신호대잡음비)값이 가장 높으며 상관곁수, SSIM(구조적류사성첨수)값이 1에 가장 가깝다는것을 보여준다.

이리하여 우리가 제기한 CauchyShrinkGMAP수축함수를 리용한 얼룩잡음제거방법은 다른 얼룩잡음제거방법들보다 초음파화상의 얼룩잡음제거에 보다 합리적이다.

웨블레트령역에서 꼬쉬분포에 기초한 수축함수를 리용한 초음파화상의 얼룩잡음제거방법을 전방향어군탐지기와 어로용 그물감시기와 같은 초음파전자기구에 도입하여 신호 대잡음비를 개선하고 목표발견확률을 높일수 있다.

우리는 웨블레트령역에서 꼬쉬분포에 기초한 닫긴 형식의 수축함수를 리용한 얼룩잡음제거방법을 의학초음파화상에 적용한 결과를 가지고 2020년에 SCI급국제잡지사"International Journal of Wavelet, Multiresolution and Information Processing"(Vol.18, No.4, 2020, pp.1~25)에 "Despeckling method of ultrasound images using closed-form shrinkage function based on cauchy distribution in wavelet domain"이라는 제목으로 발표하였다.