그레이스케일 표준 디스플레이 함수

1. 본문

그레이스케일 표준 디스플레이 함수(Grayscale Standard Display Function, GSDF)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM) 표준의 일부로 정의된 함수입니다. 이 함수는 디지털 이미지의 픽셀 값을 휘도(Luminance) 값으로 변환하여, 사람이 이미지를 볼 때 일관된 밝기와 대비를 인지할 수 있도록 합니다.
GSDF의 목적 및 중요성

• 일관성 유지: 서로 다른 디스플레이 장치(모니터, 프린터 등)에서 동일한 이미지를 보더라도, 사람이 인지하는 밝기와 대비가 최대한 일관되게 유지되도록 합니다. 이는 특히 의료 영상 분야에서 중요합니다. 진단의 정확성을 위해 미묘한 밝기 차이도 정확하게 표현되어야 하기 때문입니다.
• 인간 시각 시스템 고려: GSDF는 인간 시각 시스템의 특성을 고려하여 설계되었습니다. 인간의 눈은 밝기 변화에 비선형적으로 반응하므로, GSDF는 이러한 비선형성을 반영하여 이미지의 밝기 단계를 조절합니다.
• 표준화: 의료 영상 장비 및 소프트웨어 간의 호환성을 보장합니다. GSDF를 따르면, 서로 다른 제조사의 장비에서도 동일한 이미지를 일관되게 표시할 수 있습니다.

GSDF의 작동 원리GSDF는 Barten 모델이라는 인간 시각 모델을 기반으로 합니다. Barten 모델은 특정 휘도에서 인간이 구별할 수 있는 최소 휘도 차이(Just Noticeable Difference, JND)를 정의합니다. GSDF는 이 JND를 이용하여 디지털 이미지의 각 픽셀 값을 해당 픽셀이 표시해야 할 휘도 값으로 변환합니다.

• JND 인덱스: GSDF는 1023개의 JND 인덱스를 사용하며, 각 인덱스는 특정 휘도 수준에 해당합니다.
• 휘도 계산: GSDF는 다음 공식을 사용하여 JND 인덱스(j)를 휘도(L)로 변환합니다 (단위: 칸델라/제곱미터, cd/m²):

```

Ln(L_j) = a + b*j + c*Ln(j) + d*(Ln(j))^2 + e*(Ln(j))^3 + f*(Ln(j))^4 + g*(Ln(j))^5 + h*(Ln(j))^6 + k*(Ln(j))^7 + m*(Ln(j))^8

```

여기서 a, b, c, d, e, f, g, h, k, m은 상수입니다.
GSDF의 적용GSDF는 주로 의료 영상 분야에서 사용되지만, 인간 시각 시스템에 최적화된 이미지 표현이 필요한 다른 분야(예: 사진, 영화)에서도 활용될 수 있습니다. GSDF 보정(calibration)은 의료용 디스플레이의 품질 관리 및 정확한 영상 표현을 위해 필수적입니다.
DICOM과 GSDFDICOM 표준은 의료 영상의 교환 및 관리를 위한 표준입니다. DICOM 표준의 파트 14에서 GSDF에 대한 상세한 지침을 제공합니다. 여기에는 그레이스케일 디스플레이 기능 보정 및 품질 보증 테스트 수행 방법이 포함됩니다.
컬러 디스플레이DICOM Part 14는 그레이스케일 디스플레이에 대한 지침만 제공합니다. 컬러 의료 영상의 증가로 인해, DICOM GSDF를 확장한 CSDF (Color Standard Display Function)가 제안되었으며, 컬러 이미지의 정확도를 높이는 데 도움이 될 것입니다.