본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상호 정보량 기반 비국부 전역 변형 저감화 기법을 이용한 영상 화질 개선 방법 및 장치는, 상호 정보량(mutual information, MI)의 조합을 기반으로 하는 새로운 유형의 비국부 전역 변형(non-local total variation, NLTV), 즉 상호 정보량 기반 비국부 전역 변형(MI-NLTV) 저감화 기법을 이용하여 영상의 화질을 개선할 수 있고, 특히, 저선량 CBCT(cone beam computed tomography) 영상의 성능을 향상시킬 수 있다.