초박형 라이트필드 카메라 시스템은 이미지 센서 위에 렌즈 어레이를 부착하는 방식으로 만들어진다. 이러한 초박형 라이트필드 카메라는 하나의 이미지 센서를 여러 개의 sub-aperture가 나눠쓰는 방식으로 되어있어 개별 이미지의 분해능이 낮으며, sub-aperture 이미지들을 융합해 추가적인 분해능 향상이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 초박형 라이트필드 카메라 시스템을 개발했으며, 개발된 카메라 시스템을 위한 실시간 분해능 향상 알고리즘을 개발, 실험을 통해 검증했다. 개발된 초박형 라이트필드 카메라는 두께 2mm, 24개(6×4)의 551×551 해상도의 sub-aperture로 구성되어 있으며, 임베디드 컴퓨팅 보드를 사용해 휴대가 가능하도록 제작되었다. 실시간 분해능 향상 알고리즘은 임베디드 컴퓨팅 보드의 GPU에서 병렬처리를 통해 라플라시안 피라미드 기반의 이미지 융합 알고리즘을 수행한다. 실험을 통해 검증한 결과로, 개발 시스템은 MTF50값이 평균 35% 정도 개선되었으며, 10.65fps의 처리속도로 실시간 처리가 가능함을 확인했다.
공초점 자가 간섭 현미경은 측정 광학계에 복굴절 물질을 사용하여 반사된 빛에 대해 간섭 현상을 일으키는 것을 특징으로 한다. 이 간섭을 자가 간섭이라고 부르는데, 이는 시편의 한 점에서 반사되어 나온 빛이 간섭을 일으키기 때문에 붙여진 이름이다. 공초점 자가 간섭 현미경의 점 확산 함수는 종래의 공초점 현미경의 점 확산 함수와 자가 간섭의 곱으로 나타나며, 자가 간섭의 주기가 종래의 공초점 현미경의 점 확산 함수의 중심폭보다 작은 경우 점 확산 함수의 중심폭이 작아져서 수평 방향으로의 분해능이 향상되게 된다. 이러한 분해능 향상 정도를 측정하기 위하여 지름이 100nm 인 금으로 된 비드를 사용하였다. 측정된 결과는 전산모사한 결과와 잘 일치하며 공초점 자가 간섭 현미경에서 2배의 분해능 향상을 보여준다.
신호 대 잡음비가 낮은 환경에서 센서 어레이에 입사된 입력 신호 사이의 지연시간 추정(Time Delay Estimation, 이하 TDE)은 높은 분해능이 요구된다. 본 연구에서는 높은 분해능의 TDE를 구하기 위해 상호상관함수(Cross-Correlation)에 평균 차 함수(Average Magnitude Difference function, AMDF)의 역수를 가중한 MCC (Modified Cross-Correlation)알고리즘을 제안한다. 모의신호를 사용한 수치 시뮬레이션 실험으로 종래의 AMDF, Cross-Correlation 알고리즘과 본 연구에서 제안한 MCC 알고리즘의 분해능을 비교 분석하였다 각 알고리즘의 TDE 결과에 대해 STFT(Short Time fourier Transform)에 의한 시간 주파수 해석을 한 결과 MCC알고리즘을 사용하여 TDE 분해능이 향상되었음을 보고한다.
본 논문에서는 임의 배열 안테나에 입사하는 협대역 인코히런트 신호의 도래각(DOA)을 추정하기 위한 분해능 향상 방안을 제시한다. 도래각 추정 알고리즘의 분해능은 배열 안테나의 크기에 의존하므로 배열 안테나의 크기를 증가시키면 분해능을 향상시킬 수 있지만, 실환경 하에서 배열 안테나의 물리적인 크기를 증가시키는 것은 실용적이지 못하다. 따라서 원 배열 안테나의 소자 간격을 가상적으로 확장시켜 크기가 서로 다른 가상 확장 배열 안테나들을 구성하고 이들의 공간 스펙트럼을 평균함으로서 분해능을 향상시키는 방안을 제안한다. 등간격 원형 배열 안테나에 입사된 인코히런트 신호에 표준 MUSIC 알고리즘과 제안 방식을 적용하여 제안 방식이 우수한 분해능 성능을 나타냄을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 보였다.
OCT(Optical Coherence Tomography)는 실시간에 생체의 단면을 절개하지 않고도 고해상도의 단층 이미지를 얻을 수 있다는 장점을 지니고 있다. 이러한 면에서 OCT는 현재 사용되고 있는 여러 image modality들의 낮은 분해능을 해결할 수 있는 진보된 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 OCT에서 가능한 이미지의 분해능은 수 $\mu$m 정도까지 보고되고 있다. (1) 이러한 OCT의 분해능은 사용하는 광원에 의해서 결정된다. (중략)
EXAES 분석은 Normalized absorption spectrum의 Fourier transform을 기초로 분석되고 있기 때문에 EXAFS 분석에서의 R-space 분해능은 흡수 스펙트림에서 넓은 에너지 영역에서 EXAFS 신호가 얻어질수록 증가된다. 그러나 EXAFS 스펙트럼의 신호는 에너지가 증가함에 따라 지수적으로 감소하기 때문에 매우 한정된 범위의 스펙트럼이 측정되고 따라서 EXAFS 분석은 R-space에서의 분해능은 매우 제한적이다. 이것을 극복하기 위하여 신호 처리에서 Regularization방법을 도입하여 R-space에서의 분해능이 기존의 EXAES보다 현저히 증가될수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 파장 0.248$\mu$m의 KrF Eximer Laser를 광원으로 하고 NA가 0.65인 광학계를 사용하는 리소그래피 시스템에서, 환형(annular)조명과 4구(quadrupole)조명의 조건들을 바꾸어 가며 구현하고자 하는 패턴의 분해능과 초점심도 향상에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 그 결과, 환형 조명에서는 원형 마스크와 광학적 근접효과를 보정하기 위해 보조 패턴을 삽입한 마스크의 경우, 최적의 분해능과 초점심도를 보이는 조명조건이 다름을 알 수 있었다. 또한, 사구 조명의 경우에는 일반적으로 사용되는 45$^{\circ}$위치의 X자형 배치를 주요 패턴의 방향에 따라 적절히 바꾸어 주면 분해능과 초점심도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 인체에 무해하며 고분해능의 단층영상과 저가격 및 소형으로 제작이 가능하여 전세계적으로 많은 연구가 진행중인 광영상 단층촬영기(Optical coherence tomography system : OCT)의 분해능 향상에 관한 것이다. 고분해능 단층영상을 얻기 위하여 펨토초 레이저를 이용한 OCT 시스템을 구성하였다. 펨토초레이저의 펄스폭을 측정하기 위하여 자체상관법(Autocorrelator function)를 이용하여 펄스폭을 측정하였으며, 이론식과 기준시편을 이용한 측정으로 실제 분해능을 측정하였다. 또한 SLD(superluminescent diode) 광원과의 비교분석을 통해 분해능이 약 1.5배 향상됨을 확인하였으며 단층영상 비교의 경우 보다 선명한 단층영상을 얻을 수 있을 것이다.
현재 분해능 향상을 위한 프로그램인 Wide beam reconstruction (WBR: UltraSPECT, Israel) 을 사용하고 있다. WBR에 속해있는 Xact-Bone은 Planar영상과 Single photon emission computed tomography (SPECT) 영상의 분해능과 대조도를 향상시켜 상당한 영상의 질 향상에 도움을 준다고 보고 되어있다. 본 연구는 Xact-Bone의 임상적용에 대한 유용성을 알아보고자 한다. Xact-Bone에서의 유용성 평가는 분해능 평가와 Contrast Ratio를 비교분석하였다. Planar영상에서의 분해능 평가는 capillary tube를 이용하여 Full width at half maximum (FWHM)을 구하였고, Contrast Ratio분석은 2010년 1월부터 2010년 10월까지 bone scan 검사를 위해 본원에 내원한 50명의 환자 Xact-Bone의 사용 전 후 영상에서 Bone and Soft tissue (B/S) ratio 값을 비교 평가하였다. SPECT영상에서의 분해능 평가는 Triple Line Source Phantom을 이용하여 FWHM을 구하였고, Contrast Ratio 비교 분석은 NEMA IEC Body Phantom과 Standard Jaszczak Phantom을 이용하여 획득한 영상을 각각 Filtered backprojection (FBP), Orderd subset expectation maximization (OSEM), Xact-Bone으로 재구성하여 비교하였다. Planar영상에서의 유용성 평가는 capillary tube를 이용한 실험결과, FWHM은 기존의 Planar영상보다 WBR의 Xact-Bone 프로그램을 이용한 재구성 영상에서 약 20% 향상되었으며, B/S ratio값도 약 15% 향상되었다. SPECT영상의 유용성 평가는 Triple line Source Phantom을 이용한 실험결과, FWHM은 Xact-Bone이 FBP, OSEM 기법보다 각각 20%, 10% 향상되었다. 또한 NEMA IEC body Phantom을 이용한 Contrast Ratio 비교분석결과 각각 20%, 10% 향상되었고, Standard Jaszczak Phantom을 이용한 Contrast Ratio 비교분석 결과는 각각 90%, 50% 향상되었다. WBR의 Xact-bone 프로그램을 이용한 Planar 영상에서는 사용하지 않은 경우와 비교하였을 경우 상당한 영상의 분해능과 Contrast Ratio가 향상됨을 알 수 있었고, SPECT영상에서 기존의 FBP, OSEM 영상재구성 방법보다 분해능, Contrast Ratio가 향상됨을 알 수 있었다. 이에 WBR의 Xact-Bone을 이용함으로써 영상의 질적 향상이 기대되는 바이다. 하지만, 새로운 소프트웨어 도입시 병원의 특성에 맞는 protocol 과 임상적용이 필요하다고 사료된다.
본 논문에서는 임의 배열 안테나에 입사하는 다중 협대역 인코히런트 신호를 분리 추정하기 위한 분해능 향상 알고리즘을 제안한다. 도래각 추정 알고리즘의 분해능은 배열 안테나 개구면의 크기에 좌우되므로 분해능을 좋게 하기 위해서는 개구면을 크게 해야 한다. 그러나 실환경하에서 배열 안테나의 개구면 크기를 증기시키는 것은 비 실용적이므로 배열 안테나의 센서간격을 가상적으로 확장시킴으로서 개구면의 크기를 증가시키고 적절한 변환 행렬을 사용하여 이 가상 배열 안테나의 스티어링 행렬을 구하는 방안을 제시한다. 시뮬레이션을 통하여 비교분석한 결과 등간격 협대역 인코히런트 신호가 원형배열 안테나에 입사되었을 경우에 제안된 방법이 표준 MUSIC보다 뛰어난 분해성능을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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