이방성 확산은 영상 분할 분야에서 광범위하게 사용되는 방식이다. 기존의 전통적인 이방성 확산 [1]-[6]에서는 이미지의 대각선 방향을 고려하지 않고 4 방향(동, 서, 남, 북)을 주로 이용하였다. 전통적인 이방성 확산(Diffusion)을 이용한 영상 분할은 확산이 반복될수록 윤곽선 정보를 적절히 유지 못하거나 잡음을 제거하지 못함으로써 웨터쉐드(Watershed) 알고리즘을 적용하는 경우 과다 분할을 피할 수 없다는 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 전통적인 이방성 확산의 이러한 단점을 보완하기 위하여 대각선 방향에 기반한 새로운 이방성 확산을 제안하고, 워터쉐드를 이용한 영상 분할 방법을 적용하였다. 실험 결과 본 논문에서 제안한 대각선 방향을 포함한 이방성 확산을 적용할 경우 기존의 방법과 비교하여 약 2배의 속도 향상을 가져왔으며, Circle 이미지의 경우 약 $0.45{\sim}2.33(dB)$정도 성능 향상된 화질을 보였다. 또한 기존의 방법보다 과다 분할이 줄어들고 영상이 매우 효과적으로 분할됨을 확인하였다.
현재 멀티미디어 기술의 발달로 인하여 영상의 전처리 및 후처리 과정을 이용한 수정 작업으로 고품질의 영상 표현 및 다양한 영상 처리가 가능하다. 영상 처리 기법 중에서 이방성 확산의 경우 영상의 스페클 노이즈 제거, 에지 검출, 영상 분할 등에 응용할 수 있는 효과적인 확산 필터링으로 활용되고 있다. 하지만 전통적인 이방성 확산은 십자형 커널을 기반으로 하고 있기 때문에 확산 필터링을 반복 적용하면 영상의 에지가 수평 및 수직 방향으로 집중되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 기존의 십자형 커널 기반의 이방성 확산 문제점을 해결하기 위하여 기울기의 방향성에 기반한 새로운 이방성 확산 방식을 제안한다. 제안된 방식은 십자형 커널을 확장하여 대각선 방향 정보를 포함한 8방향의 정방형 커널을 기반으로 작은 기울기를 갖는 방향으로 이방성 확산을 적용한다. 제안된 방식의 실험 결과 에지가 수평 및 수직 방향으로 집중되는 문제점을 해결하면서 임펄스성 노이즈를 제거하여 고품질의 영상을 획득할 수 있었다.
전송선로와 저장공간의 제약을 극복할 수 있는 영상압축기술이 발달함에 따라 인터넷과 멀티미디어 통신이 비약적으로 발전할 수 있었으며, 앞으로도 보다 높은 효율의 압축기술이 요구되고 있다. 현재 영상압축표준은 대부분 블록 DCT(Discrete Cosine Transform)를 기반으로 하고 있지만, 압축 이전에 영상을 블록으로 나누어 처리하게 되므로 블록효과가 발생하게 된다 본 논문에서는 이러한 블록효과를 제거하기 위해 확산을 이용한 방법을 제시한다. 확산의 정도를 자유로이 조절할 수 있는 새로운 형태의 이방성 확산 방정식을 제안하여 이를 블록효과를 제거하는데 적용한다. 이는 평탄한 영역에서의 경계에 대해서는 등방성 확산으로, 그렇지 않은 영역에 대해서는 경계에 수직인 방향으로만 확산이 일어나는 이방성 확산으로 자유로이 조절하여 적용할 수 있는 장점이 있다. 이를 이용하여 원 영상정보의 손실을 최소화하기 위해 영역에 따라 확산속도와 방향을 적응적으로 조절할 수 있는 알고리즘을 제안하고 기존의 블록효과 제거 알고리즘과 비교 실험을 통하여 제안한 알고리즘의 성능을 평가한다.
본 논문은 블록DCT(Discrete Cosine Transform) 기반의 영상 압축 과정에서 발생하는 블록효과(block artifact)를 제거하기 위해 ALM(Alvarez, Lions, and Morel) 확산 모델에 기반을 둔 새로운 이방성 확산(anisotropic diffusion)을 제안한다. 등방성 확산은 평탄 영역에 나타나는 블록 경계를 제거하는 역할을 하는 반면, 이방성 확산은 윤곽선 영역이나 텍스쳐 영역을 보존하는 역할을 하기 때문에, 제안된 확산 모델은 블록 효과를 제거하면서 윤곽선(edge)을 보존하기 위해 등방성 확산(isotropic diffusion)과 이방성 확산의 비율을 제어하는 확산비율 조절 매개 변수(RCP : rate control parameter)가 제안 되었다. 또한, 텍스쳐 영역의 과도한 평탄화를 막기 위해 속도 매개 변수(SAP : speed control parameter)를 고안하였으며, 이는 텍스쳐 영역의 확산 속도를 감소시기는 역할을 한다.
최근에 확산방정식을 영상처리에 응용하는 연구가 세계적으로 활발하다. 특히 이방성확산 방정식은 영상에서 잡음을 제거하면서도 경계선을 강화시키는 성질로 인하여 영상잡음제거의 알고리즘으로 각광을 받고있다. 그러나 2차원 이방성확산방정식을 그대로 동영상의 영상잡음제거에 적용할 경우, 각 프레임간의 밝기 차로 인한 깜빡임 현상(flickering artifact)과 프레임간 필터링으로 인한 고스트 현상(ghost artifact)이 나타난다 그러므로 본 논문에서는 2차원 이방성확산방정식을 시퀀스 축으로 확장시킨 3차원 이방성확산방정식을 제안한다. 제안한 3차원 이방성확산방정식은 2차원 이방성확산방정식보다 더 효율적으로 영상잡음을 제거할 뿐만 아니라, 깜빡임 현상과 고스트 현상도 효율적으로 제거한다는 것을 이론적으로 그리고 실험적으로 검증하였다.
본 논문은 수정된 이방성 확산 펄터를 이용한 영상 개선 방법을 제안하였다. 이를 위하여 최소 신뢰 스케일을 기반으로 하는 센서 잡음 추정과 스케일 스페이스 방법을 도입하였다. 이때 이방성 필터는 구해진 임계값 함수와 국부 기울기에 의해 수정되었다. 모의 실험을 통해 제안한 방법이 평탄 영역에서의 잡음을 거의 증폭시키지 않으면서도 뛰어난 에지 향상을 보임을 증명할 수 있었다.
본 연구는 원격탐사 영상분류 과정에 이방성 분산 복원의 적용을 제안하고 있다. 수정 이방성 분산 복원은 많은 원격탐사 영상에 나타나는 지리적 연결성을 대표하는 Markov random field에 기반한 확률적 모형을 사용하고 있고 반복적인 확산과정을 통해 영상복원을 수행한다. 제안 확산과정은 지리적 연결성과 연관된 응집력 계수를 위하여 brightness gradient의 함수를 사용하며 매 반복단계마다 adaptive하게 추정한다. 한반도의 위성 원격탐사 자료에 대한 실험을 실시하였고 제안된 수정 이방성 분산 복원의 적용은 실제 관측 자료에도 매우 효과적임을 알 수 있었다.
스퍼터링 중 500~600 Oe의 자기장을 인가한 상태에서 제조된 비정징 Sm-Fe 합금 박막에서 6$\times$104 J/m3 크기의 유도자기이방성이 형성되었다. 자장 증착에 이해유도자기이방성이 형성된 합금 박막은 이방성이 형성되지 않은 합금 박막에 비해 자구 구조에 무관한 "포화" 자기변형은 유사하지만, 측정 방향에 따른 자기변형의 이방성 비는 최대 35 정도로서 매우 크게 증가하였다. 이는 자기변형 박막의 디바이스 응용시 성능을 크게 향상시키므로, 실용적인 측면에서 매우 중요하다. 스퍼터링 중 자기장을 인가하지 않고 통상의 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된 비정질 Sm-Fe 합금 박막을 넓은 조성 범위에 걸쳐서 체계적으로 소자한 결과, 이러한 합금 박막에서도 미약하나마 스퍼터링 중의 누설 자계에 의해 증착 도중 유도자기이방성이 형성되는 것을 관찰하였으며, 최대의 유도자기이방성은 Sm 함량 25~30 원자%에서 얻어졌다. 또한 본 합금 박막의 유도자기이방성은 자장 중 열처리에 의해서도 형성되는 것을 관찰하였는데, 형성된 이방성의 크기는 자장 증착에 의해 제조된 시료보다 매우 작게 나타났다. 이는 자장 증착의 경우 원자의 표면 확산을 통한 원자의 이동에 의해 유도자기이방성이 형성되나, 증착 후 자장 열처리에 의한 경우는 체적 확산에 의해 유도자기이방성이 형성되기 때문으로 생각된다.때문으로 생각된다.
SF6 플라즈마를 이용한 텅스템 실리사이드 식각공정에서 전력, 압력, 전극간 거리, 기판온도 등의 공정변수와 CI2 첨가 기체가 식각율, 이방성, RIE Lag 등의 식각특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 입력 전력이 증가할수록 식각율이 증가하였고 RIE Lag는 감소하였다. 식각율은 150mtorr에서 최대가 되었는데 이는 이온과 반응성 라디칼의 공동작용효과가 가장 크게 나타나기 때문으로 생각된다. 또한 압력이 작아질수록 이온의 에너지가 증가하고 이온의 분산현상이 감소하여 RIE Lag이 감소되었다. 전극간 거리가 감소할수록 식각율은 증가하고 RIE Lag은 감소되었으나 이방성은 악화되는 것으로 나타났다. 기판 온도가 증가할수록 표면 반응이 활발해져 총 식각율은 증가하였으며 반응성 라디칼의 도랑 내부로의 확산이 용이하게 이루어져 RIE Lag가 감소하였으나 화학적 식각의 증가로 이방성은 악화되었다. 염소의 첨가량이 증가할수록 도랑 벽면에 보호막이 형성되어 식각율 및 RIE Lag은 감소하였으며 이방성은 향상되는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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