• 한국정밀공학회지
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• 제30권9호
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• pp.991-999
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• 2013

Lower limbs deformity is a congenital disease and can also be occurred by an acquired factor. This paper suggests a new technique for surgical planning of Corrective Osteotomy for Lower Limbs (COLL) using 2D-3D medical image registration. Converting to a 3D modeling data of lower limb based on CT (computed tomography) scan, and divide it into femur, tibia and fibula; which composing the lower limb. By rearranging the model based on the biplane 2D images of X-ray data, a 3D upright bone structure was acquired. There are two ways to array the 3D data on the 2D image: Intensity-based registration and feature-based registration. Even though registering Intensity-based method takes more time, this method will provide more precise results, and will improve the accuracy of surgical planning.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.303-315
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• 2007

본 논문에서는 비디오에서의 특징점 추적을 통해 얻은 2차원 좌표를 이용하여 3차원 구조를 계산하고 부분적으로 복원된 형상들을 점진적으로 융합하여 전체 형상을 생성하는 기법을 제안한다. 영상의 각 프레임에서 공통적으로 추적된 특징점들을 이용하여 형상을 추정한다. 3차원 좌표 추정 방법으로 개선된 직교분해기법을 사용하였다. 개선된 직교분해기법에서는 3차원 좌표를 복원함과 동시에 카메라의 위치와 방향을 계산할 수 있다. 복원된 부분 형상의 융합을 통해 입체적인 전체 형상을 만든다. 복원된 부분 데이터들의 서로 다른 좌표계를 기준 좌표계로 변환하여 하나의 전체 형상으로 융합한다. 형상 추정 과정과 융합 과정이 통합적으로 수행되며 반복적 최적화 작업을 수행하지 않고 선형적으로 이루어진다. 이는 기존 융합 방법인 ICP(Iterative Closest Point) 방법보다 융합 속도를 향상시켜 빠른 형상 복원이 가능하다. 융합 시간은 평균 0.01초 이내의 수행 속도를 보이며 융합의 오차는 평균 1.0mm 이하의 오차를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.312-320
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• 2020

3D 스캐닝과 역설계 기술은 기계/제조 분야에서 먼저 시작하였다. 건설 분야에서는 BIM(Building Information Modeling) 기반 3D 모델링 활용 환경이 조성되어 3D 스캐닝 기술을 이용하여 공장 사전제작, 구조물 시공 검측, 플랜트 시설물, 교량, 터널 구조물 검측 등 건설 전반에 활용하고 있다. 스캔 방식 중 고정식 LiDAR는 이동식 LiDAR에 비해 정확도와 밀도가 높으나 정합 시간과 데이터 처리에 오랜 시간이 걸린다. 하지만, 인테리어, 건축물 관리와 같이 상대적으로 높은 정확도가 필요하지 않은 분야에서 사용자가 편리하게 이동하며 스캔할 수 있는 방법이 생산적이고 효율적이다. 이 연구는 자유롭게 이동하면서 실시간 점군 정합을 지원하는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)기반 스캔백팩 시스템 개발 시 고려사항을 도출한다. 본 연구를 통해 모바일 스캔 기술을 이용한 스캔 생산성 개선을 위해, SLAM기반 스캔백팩(Scan Backpack) 장치 개발을 위한 프레임웍, 시스템 및 컴포넌트 구조를 제안하고, 프로토타입을 통해 개발 시 고려사항을 도출한다. 프로토타입 개발은 SLAM 및 스캔백팩 2단계로 수행해, 고려사항을 도출하고, 수행 결과를 분석하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제53권4호
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• pp.254-263
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• 2023

Objective: The evidence on the accuracy of bite registration using intraoral scanners is sparse. This study aimed to develop a new method for evaluating bite registration accuracy using intraoral scanners. Methods: Two different types of models were used; 10 stone models and 10 with acrylic resin teeth. A triangular frame with cylindrical posts at each apex (one anterior and two posteriors) was digitally designed and manufactured using three-dimensional (3D) printing. Such a structure was fitted in the lingual space of each maxillary and mandibular model so that, in occlusion, the posts would contact their opposing counterparts, enforcing a small interocclusal gap between the two arches. This ensured no tooth interference and full contact between opposing posts. Bite registration accuracy was evaluated by measuring the distance between opposing posts, with small values indicating high-accuracy. Three intraoral scanners were used: Medit i500, Primescan, and Trios 4. Viewbox software was used to measure the distance between opposing posts and compute roll and pitch. Results: The average maximum error in interocclusal registration exceeded 50 ㎛. Roll and pitch orientation errors ranged above 0.1 degrees, implying an additional interocclusal error of around 40 ㎛ or more. The models with acrylic teeth exhibited higher errors. Conclusions: A method that avoids the need for reference hardware and the imprecision of locating reference points on tooth surfaces, and offers simplicity in the assessment of bite registration with an intraoral scanner, was developed. These results suggest that intraoral scanners may exhibit clinically significant errors in reproducing the interocclusal relationships.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.486-492
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• 2006

본 논문에서는 비디오에서의 특징점 추적을 통해 얻은 2D 좌표를 이용한 3D 구조를 추정하는 방법과 네 점 이상의 공통점을 이용한 융합 방법을 제안한다. 영상의 각 프레임에서 공통되는 특징점을 이용하여 형상을 추정한다. 영상의 각 프레임에 대한 특징점의 추적은 Lucas-Kanade 방법을 사용하였다. 3D 좌표 추정 방법으로 개선된 직교분해기법을 사용하였다. 개선된 직교분해기법에서는 3D 좌표를 복원함과 동시에 카메라의 위치와 방향을 계산할 수 있다. 복원된 부분 데이터들은 전체를 이루는 일부분이므로, 융합을 통해 완성된 모습을 만들 수 있다. 복원된 부분 데이터들의 서로 다른 좌표계를 기준 좌표계로 변환함으로써 융합할 수 있다. 융합은 카메라의 모션에 해당하는 카메라의 위치와 방향에 의존된다. 융합 과정은 모두 선형으로 평균 0.5초 이하의 수행 속도를 보이며 융합의 오차는 평균 0.1cm 이하의 오차를 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권7호
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• pp.2191-2208
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• 2022

Motion blur in PET (Positron emission tomography) images induced by respiratory motion will reduce the quality of imaging. Although exiting methods have positive performance for respiratory motion correction in medical practice, there are still many aspects that can be improved. In this paper, an improved 3D unsupervised framework, Res-Voxel based on U-Net network was proposed for the motion correction. The Res-Voxel with multiple residual structure may improve the ability of predicting deformation field, and use a smaller convolution kernel to reduce the parameters of the model and decrease the amount of computation required. The proposed is tested on the simulated PET imaging data and the clinical data. Experimental results demonstrate that the proposed achieved Dice indices 93.81%, 81.75% and 75.10% on the simulated geometric phantom data, voxel phantom data and the clinical data respectively. It is demonstrated that the proposed method can improve the registration and correction performance of PET image.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.83-95
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• 2018

목 적 : 폐암의 호흡동조방사선치료(Respiratory Gated Radiotherapy, RGRT)계획수립 후 표적 주변에 위치하고 있는 정상장기의 경우에는 움직임과 용적변화가 고려되지 않은 상태에서 선량평가가 이루어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 적응형방사선치료(Adaptive Radiotherapy, ART)에서 많이 사용되는 변형영상정합(Deformable Image Registration, DIR)을 이용하여 호흡동조방사선치료 시 특정 위상에서의 정상장기의 움직임을 반영한 4차원-선량평가를 진행하였으며, 3차원 선량평가와의 차이를 연구하였다. 또한, 폐암의 치료계획평가 시 환자 호흡에 따른 정상장기의 움직임과 용적변화에 대한 분석 및 고려가 필요한 지 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 호흡동조방사선치료를 받은 폐암 환자 10명을 대상으로 하였다. Eclipse(Ver 13.6 Varian, USA)로 최고 위상 CT영상에 그려진 구조물을 모든 위상영상에 Propagation($Eclipse^{TM}$)이나 Segmentation Wizard($Eclipse^{TM}$)의 메뉴로 동일하게 설정하였으며, Center-to-Center 방식으로 구조물의 움직임 및 용적을 분석하였다. 또한, 4차원 선량평가를 위해 VELOCITY 프로그램(VELOCITY Ver 4.0, Varian, USA)을 이용하여 각 위상의 영상과 선량분포를 최고 위상 CT영상에 변형하였으며, 선량을 합산하여 정상장기의 4차원 선량평가를 실시하고, 3차원 선량평가와 비교분석을 하였다. 또한, 4차원 선량분포의 검증을 위해 $QUASAR^{TM}$ Phantom(Modus Medical Devices)과 $GAFCHROMIC^{TM}$ EBT3 Film(Ashland, USA)을 사용하여 4차원 감마분석을 시행하였다. 결 과 : 들숨과 날숨 구간의 움직임은 우측 폐가 축 방향 $0.989{\pm}0.34cm$로 가장 컸으며, 척수가 측 방향 -0.001 cm로 가장 작았다. 30~70 % 구간의 움직임은 식도가 축 방향 $0.52{\pm}0.21cm$로 가장 컸으며, 척수가 전후방향 $0.013{\pm}0.01cm$로 가장 작았다. 용적은 우측 폐가 33.5 %로 가장 큰 변화율을 보였다. 3차원 선량평가와 4차원 선량평가에서의 PTV 선량균질지수(Conformity Index, CI) 값과 처방선량지수(Homogeneity Index, HI) 값의 차이는 각각 최대 0.076, 0.021, 최소 0.011, 0.0으로 평가되었다. 정상장기의 경우 4차원 선량평가에서 0.0045~2.76 % 차이를 보였다. 모든 환자의 4차원 감마통과율은 평균 $98.1{\pm}0.42%$로 확인되었고, 모두 기준 95 %를 통과하였다. 결 론 : 모든 환자의 PTV 선량균질지수 값은 4차원 선량평가 시 더 유의한 값임을 확인할 수 있었으며, 처방 선량지수는 두 선량평가에서 차이를 보이지 않았다. 호흡에 의한 움직임이 고려된 4차원 선량분포에서 PTV 경계부분이 채워져 3차원 선량분포에서보다 선량이 더욱 균질한 것을 확인할 수 있었다. 정상장기의 4차원 선량평가에서 0.004~2.76 % 차이가 있었으며, 척수를 제외한 모든 정상장기에서 두 평가방법의 차이유의를 확인할 수 있었다. 정상장기의 3차원 선량평가 시 과소평가가 이루어 질 수 있다는 사실을 본 연구를 통해 알 수 있었으며, 호흡에 의한 정상장기의 선량변화가 예상되는 경우 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가를 고려할 수 있을 것이다. 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가는 환자의 호흡에 의한 정상장기의 움직임과 용적 변화를 반영하는 조금 더 현실적인 선량평가방법이 될 것이라고 사료된다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 1999년도 학술대회
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• pp.47-52
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• 1999

복잡한 모델이나 사실적인 모델을 짧은시간에 생성하기 위해서 기존 자유곡면(NURBS)이나 다각형(Polygon) 모델러를 사용하여 제작하는데 한계가 있다. 또한, 최근디지털 컨텐츠 산업의 급격한 발전과 컴퓨터 그래픽스 기술의 발전과 함께 삼차원 스캐너를 이용한 모델생성이 중요한 연구분야로 자리잡고 있다. 이 논문에서는 국내 최초로 한국 전자통신연구원이 개발에 성공한 모아레 방식의 삼차원 스캐너 시스템(RTRI Moire Scanner)의 삼차원 입체정보 처리 소프트웨어인Moireware의 설계 및 구현에 대해 설명하려고 한다. 본 시스템은 스캐너에서 얻어진다면 데이터 및 텍스췌 정보의 효율적인 정합, 가공, 편집 및 다양한 3차원 그래픽 파일 포맷을 제공한다.

• Spatial Information Research
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• 제17권4호
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• pp.469-481
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• 2009

늘어나는 인구로 인한 토지의 효율적 이용요구 증가, 빠르게 성장하는 건축, 토목기술의 발달로 인간의 생활 공간은 지표에서 지상, 지하로 확대되었다. 기존의 2차원 지적 시스템으로는 이러한 추세를 효과적으로 반영하지 못함을 인식하여, 3차원 지적에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 연구에서는 소유권의 법적 안전 보장이라는 지적의 주요한 목적을 위해 한국의 현황에 적합한 3차원 지적 데이터 모델을 제시한다. 제시하는 3차원지적 데이터 모델은 3차원 지적 객체 모델과 3차원 지적 기하학적 모델로 구성되며, 데이터 구축 시 고려될 데이터 구조를 제시하였다. 3차원 지적 객체 모델은 분석된 3차원 권리와 사례 연구로부터 도출된 객체들을 기반으로 설계하였다. 3차원 지적 기하학적 모델은 국제 표준인 ISO19107 공간 스키마를 기반으로 한국의 3차원 지적에 맞게 수정되었다. 3차원 지적 데이터 구조는 점, 선, 면, 입체 요소를 기본 요소로 한다. 본 연구는 서울시의 "유비쿼터스 입체지적 기반조성" 사업의 일부분으로 수행되었으며 전체 연구의 최종 목표는 1) 토지정보의 효율적인 제공 및 관리, 2) 지상 및 지하 공간시설물에 대한 권리 설정 및 범위 표시, 3) 유비쿼터스 기반의 지적정보 서비스, 4) 도시 개발 사업 등에 대한 유비쿼터스 지적 기반의 구축, 5) 토지공간의 권리관계 규정과 이에 따른 등록 및 관리 방안 마련이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권1호
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• pp.32-38
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• 2019

Purpose: The objective of this study is to evaluate the geometrical accuracy of a patient-specific bolus based on a three-dimensional (3D) printed mold and casting method. Materials and Methods: Three breast cancer patients undergoing treatment for a superficial region were scanned using computed tomography (CT) and a designed bolus structure through a treatment planning system (TPS). For the fabrication of patient-specific bolus, we cast harmless certified silicone into 3D printed molds. The produced bolus was also imaged using CT under the same conditions as the patient CT to acquire its geometrical shape. We compared the shapes of the produced bolus with the planned bolus structure from the TPS by measuring the average distance between two structures after a surface registration. Results and Conclusions: The result of the average difference in distance was within 1 mm and, as the worst case, the absolute difference did not exceed ${\pm}2mm$. The result of the geometric difference in the cross-section profile of each bolus was approximately 1 mm, which is a similar property of the average difference in distance. This discrepancy was negligible in affecting the dose reduction. The proposed fabrication of patient-specific bolus is useful for radiation therapy in the treatment of superficial regions, particularly those with an irregular shape.