실시간 컬러: 의료 기술에서 컬러 보정이 중요한 이유는 무엇일까요?

“화상 처리에서 컬러의 역할은 무엇인가요?”라는 제목의 기사에서 우리는 이미 머신 비전에서 컬러 재현의 역할을 설명했습니다. 모노크롬 이미지만으로도 산업용 화상 처리에 충분한 경우가 많긴 하지만 의료 및 생명 과학에서는 매우 다양한 유형의 이미지 정보가 사용되며 이는 이 분야에서 색 충실도가 중요한 이유입니다.

현미경 검사, 피부과 및 안과 분야에서 디지털 방식으로 촬영한 이미지는 진단 프로세스에서 특히 효과적인 지원 수단입니다. 컬러는 종종 조직이 건강한 조직인지 아니면 이상 조직인지 판단하는 중요한 기준입니다.

안과에서의 컬러

안과에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다. 디지털 안저 카메라는 망막 검사에 사용됩니다. 의사가 환자의 눈 앞에 카메라를 위치시키고 이미지를 촬영합니다. 그런 뒤 분석용 소프트웨어의 도움을 받아 이 고해상도 이미지를 검사합니다. 이 이미지를 바탕으로 의사는 망막의 모세 혈관들이 완벽히 연결되어 있고 손상되지 않은 상태이거나 그렇지 않은 경우 추가 검사가 필요한지 감지할 수 있습니다. 이런 유형의 진단 프로세스는 시력감퇴와 같은 질병 예방에 도움을 줍니다. 컬러가 특정 조직의 상태에 관한 정보를 제공하기 때문에 이미지 재현뿐

아니라 높은 신뢰도의 연색은 여기에서 특히 중요합니다. 예를 들어 조직에 충분한 산소 공급이 이루어지지 않으면 변색될 수 있습니다. 연색의 신뢰성을 보장하려면 카메라를 제대로 보정해야 합니다.

카메라 컬러 보정

카메라 펌웨어의 컬러 연산 파이프라인 안에서의 변수 최적화를 컬러 보정이라 합니다. 소위 컬러 결함이 보정을 하게 되는 이유입니다. 보정 프로세스에서는 ColorChecker를 사용합니다. ColorChecker는 18개 색상 및 6단계 그레이 음영으로 이루어진 체스판 모양의 카드로서 정사각형이 서로 맞닿아 있는 형태입니다. 규정된 특정 조명 하에서 보면 개별 필드의 sRGB 값들은 알려져 있는 요소라서 ColorChecker가 카메라에 의해 감지된 컬러를 위한 기준 벤치마크 역할을 할 수 있게 합니다. 카메라의 색상 값은 특정 필드를 기준으로 측정되며 그런 뒤 색상 필드에 대해 알려진 실제 값과 비교할 수 있는 sRGB 값을 제공합니다. 색 공간에서 측정된 지점과 알려진 지점 간 길이를 컬러 결함(ΔE)이라 합니다. 보정 프로세스의 목표는 ColorChecker의 참조값에 비교한 컬러 결함(ΔE)을 최소화하는 방식으로 카메라 컬러 파이프라인의 개별 함수 블록을 변수화하는 것입니다.

컬러 보정 뒤 기존 컬러 프로필을 감안하기 위해 개별 컬러를 컬러 결함과 ‘비교해’ 추가 수정할 수 있습니다. 특히 가전용 카메라가 산업용 카메라로 대체되는 애플리케이션에서는 더욱 그렇습니다. 산업용 카메라는 가전 분야의 카메라에 비해 컬러 묘사에 엄청난 장점을 제공합니다. 이는 가전용 카메라의 컬러 파이프라인이 대개 변수화할 수 없는 블랙박스라는 사실 때문입니다. 이런 경우 컬러 파이프라인은 가능한 한 정밀하게 리얼리티를 묘사하는 것이 아니라 미적 이미지를 생성하도록 설계되어 있습니다. 이런 이유로 특히 의료 영상 및 진단 분야 애플리케이션에서 고급 컬러 기능이 내장된 산업용 카메라가 선호되고 있는 것입니다.

기술 동향

카메라의 컬러 표현은 계속 개선되고 있습니다. 기술 동향을 보면 전통적으로 모노크롬 센서만 사용되던 애플리케이션에 이제 컬러 카메라도 사용됩니다(예: 형광 현미경 검사). 다시 말해 카메라가 점점 더 다기능화되어가고 있습니다. 의료 및 생명 과학을 위한 특수 컬러 기능을 가진 카메라들은 개발자에게 카메라 펌웨어에서 변수화할 수 있는 함수 블럭(컬러 파이프라인)을 제공합니다.