• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.431-435
• /
• 2008

Quantitative information of a three dimensional(3D) kinematics of joint is very useful in knee joint surgery, understanding how knee kinematics related to joint injury, impairment, surgical treatment, and rehabilitation. In this paper, an automated 2D/3D image matching technique was developed to estimate the 3D in vivo knee kinematics using dual X-ray images. First, a 3D geometric model of the knee was reconstructed from CT scan data. The 3D in vivo position and orientation of femoral and tibial components of the knee joint could be estimated by minimizing the pixel by pixel difference between the projection images from the developed 3D model and the given X-ray images. The accuracy of the developed technique was validated by an experiment with a cubic phantom. The present 2D/3D image matching technique for the estimation of in vivo joint kinematics could be useful for pre-operative planning as well as post-operative evaluation of knee surgery.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제14권9호
• /
• pp.2083-2090
• /
• 2010

본 논문에서는 고속 이동 컨테이너 화물을 효율적으로 검색하기 위한 스테레오 방사선 영상 기반 3차원 형상화 연구에 관하여 기술하였다. 스테레오 방사선 영상은 X-선 발생장치, 선형 방사선 센서 그리고 이동 스테이지로 구성한 일련의 장치로부터 실물을 대상으로 획득하였다. 두 개의 방사선 센서는 검색 대상체의 정류된 X-선 영상을 얻도록 설계 및 제작되었다. 스테레오 X-선 영상을 이용하여 두 영상간의 대응점을 찾는 매칭 알고리즘을 구현하고, 대상체의 실제 3차원 형상을 복원과정을 연구하였다. 대상체는 컨테이너 화물을 모사하기 위해 평형 철재 상자 내부에 넣은 다음 시험하였다. 3가지 대상체에 대해 스캔시험과 3차원 복원과정을 차례로 진행하였으며, 방사선 영상의 정보부족으로 인한 한계를 극복하기 위해 에지정보를 기반으로한 영상복원을 시도하였다. 시험결과는 제안한 기술이 컨테이너 화물 검색에서 보다 효율적인 정보를 제공할 수 있음을 확인시켜 주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제74권2호
• /
• pp.283-296
• /
• 2020

The coupled hydro-mechanical loading conditions commonly occur in the geothermal and petroleum engineering projects, which is significantly important influence on the stability of rock masses. In this article, the influence of flaw inclination angle of fracture behaviors in rock-like materials subjected to both mechanical loads and internal hydraulic pressures is experimentally studied using the 3-D X-ray computed tomography combined with 3-D reconstruction techniques. Triaxial compression experiments under confining pressure of 8.0 MPa are first conducted for intact rock-like specimens using a rock mechanics testing system. Four pre-flawed rock-like specimens containing a single open flaw with different inclination angle under the coupled hydro-mechanical loading conditions are carried out. Then, the broken pre-flawed rock-like specimens are analyzed using a 3-D X-ray computed tomography (CT) scanning system. Subsequently, the internal damage behaviors of failed pre-flawed rock-like specimens are evaluated by the 3-D reconstruction techniques, according to the horizontal and vertical cross-sectional CT images. The present experimental does not only focus on the mechanical responses, but also pays attentions to the internal fracture characteristics of rock-like materials under the coupled hydro-mechanical loading conditions. The conclusion remarks are significant for predicting the rock instability in geothermal and unconventional petroleum engineering.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.1583-1590
• /
• 2011

기존 방사선 검색장치는 2차원 방사선 스캔 영상을 사용하기 때문에 정확성이 낮다는 것이 문제점으로 지적되어왔다. 본 연구에서는 컨테이터 X-선 검색 영상에 대한 스테레오 영상처리 기술의 적용 가능성을 분석하였다. 일반적 방사선 검색장치에 라인 센서 하나만을 추가하여 새롭게 고안한 스테레오 영상획득 장치로부터 검사 오브젝트의 좌우 시차 정보를 달리하는 두 장의 이차원 방사선 스캔영상을 획득하였다. 획득 영상에 대해서 매칭 알고리즘을 이용하여 3차원 오브젝트 복원하는 과정을 진행하였다. 오브젝트의 투과밀도 정보인 방사선 영상의 특성상 일반 스테레오 영상처리 알고리즘 적용은 한계가 발생하였다. 이를 극복하기 위해 먼저 이차원 영상의 에지정보에 기반한 3차원 영상복원을 시도하였다. 또한 새로운 볼륨복원 방식의 3차원 복원 알고리즘을 제안하였고, 실험을 통해 오브젝트 검색에서 개선된 형상복원 방법임을 확인하였다. 제안된 기술은 제한된 스캔환경에서 CT나 MRI 적용이 어려운 오브젝트에 대해 응용이 가능할 것이다.

• 한국CDE학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.297-305
• /
• 2010

Medical image acquisition techniques such as CT and MRI have disadvantages in that the numerous time and efforts are needed. Furthermore, a great amount of radiation exposure is an inherent proberty of the CT imaging technique, a number of side-effects are expected from such method. To improve such conventional methods, a number of novel methods that can obtain 3D medical images from a few X-ray images, such as algebraic reconstruction technique (ART), have been developed. Such methods deform a generic model of the internal body part and fit them into the X-ray images to obtain the 3D model; the initial shape, therefore, affects the entire fitting process in a great deal. From this fact, we propose a novel method that can generate a 3D vertebraic generic model based on the statistical database of CT scans in this study. Moreover, we also discuss a method to generate patient-tailored generic model using the facts obtained from the statistical analysis. To do so, the mesh topologies of CT-scanned 3D vertebra models are modified to be identical to each other, and the database is constructed based on them. Furthermore, from the results of a statistical analysis on the database, the tendency of shape distribution is characterized, and the modeling parameters are extracted. By using these modeling parameters for generating the patient-tailored generic model, the computational speed and accuracy of ART can greatly be improved. Furthermore, although this study only includes an application to the C1 (Atlas) vertebra, the entire framework of our method can be applied to other body parts generally. Therefore, it is expected that the proposed method can benefit the various medical imaging applications.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
• /
• pp.184-187
• /
• 2002

Two-dimensional (2-D) X-ray computerized tomography (CT) equipments are widely used in industrial and medical fields, and nowadays studies on reconstruction algorithm for 3-D cone-beam acquisition systems are active for better utilization. The authors recent-By have proposed a fast reconstruction aigorithm using tree-structured filter bank for 2-D C1, and shown the algorithm is applicable to an approximate reconstruction of 3-D CT. For exact 3-D CT reconstruction, however, we have to backproject 1-D signal into 3-D space. This paper proposes a fast implementation method for this back-projection by use of tree-structured filter bank. and shows the proposed method works approximately 700 times faster than the direct one with almost same reconstruction image quality.

• Composites Research
• /
• 제22권6호
• /
• pp.13-17
• /
• 2009

본 연구에서는 컴퓨터 단층촬영 장비의 크레이들에 대한 샌드위치 복합재 3차원 형상을 결정하였고, 유한요소해석을 통해 구조성능 기준을 만족하는 적층 패턴을 제안하였으며, 균일한 X선 투과 성능을 만족하는 생산공법을 제안하였다. 크레이들 설계는 다른 부품과의 공간, 고정 방법, 헤드레스트 부품과의 조립조건을 고려하였다. 정해진 위치에 135 kg 하중이 가해질 때, 크레이들 끝단부 처짐이 20 mm 이하인 기준을 만족하는 적층패턴을 결정하였다. 생산공법 측면에서 우선 카본 소재/폴리에스터 수지로 핸드레이업을 하였으나, 기포 및 과잉수지로 불균일한 X선 투과성능을 보였다. 이를 해결하기 위해 첫 번째 층은 동일소재를 인퓨전 공법으로 하고 나머지 층은 카본 소재/에폭시 수지의 프리프레그 적용으로 X선 투과성능을 개선하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
• /
• pp.1301-1302
• /
• 2008

In this study, the fracture strength for fracture mechanism porous calcium phosphate made from sintered with ${\beta}$-tricalcium phosphate obtained by wet precipitation procedure is analyzed using finite element method and experiment measurement. First, three $3{\times}3{\times}3mm^3$ and $5{\times}5{\times}5mm^3$ specimens are prepared and tomographic images of one $5{\times}5{\times}5mm^3$ specimen are obtained by micro focus X-ray CT. The compression tests using the specimens are carried out to measure the elastic modulus and fracture strength to analyze the fracture mechanism of porous calcium phosphate specimen. The tomographic images are reconstructed by 3D reconstruction program. The finite elements are directly built up in the reconstructed specimen. The numerical simulation for the compression tests is performed using the element. The mechanism of calcium phosphate of simulation are obtained by the compression tests using there cylindric specimen of height 19.5 mm and diameter 10 mm. From the results, the applicability of porous calcium phosphate is evaluated to care fracture and vacant bone of a patient as the reinforcement material.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
• /
• 제52권6호
• /
• pp.528-533
• /
• 2012

Objective : In the pediatric population the skull has not yet undergone ossification and it is assumed that the diagnostic rate of skull fractures by simple X-rays are lower than that of adults. It has been recently proposed that the diagnostic rates of skull fractures by 3-dimensional computer tomography (3D-CT) are higher than simple X-rays. The authors therefore attempted to compare the diagnostic rates of pediatric skull fractures by simple X-rays and 3D-CTs with respect to the type of fracture. Methods : One-hundred patients aged less than 12 years who visited the Emergency Center for cranial injury were subject to simple X-rays and 3D-CTs. The type and location of the fractures were compared and Kappa statistical analysis and the t-test were conducted. Results : Among the 100 pediatric patients, 65 were male and 35 were female. The mean age was $50{\pm}45$ months. 63 patients had simple skull fractures and 22 had complex fractures, and the types of fractures were linear fractures in 74, diastatic fractures 15, depressed fractures in 10, penetrating fracture in 1, and greenstick fractures in 3 patients. Statistical difference was observed for the predictive value of simple skull fractures' diagnostic rate depending on the method for diagnosis. A significant difference of the Kappa value was noted in the diagnosis of depressed skull fractures and diastatic skull fractures. Conclusion : In the majority of pediatric skull fractures, 3D-CT showed superior diagnosis rates compared to simple skull X-rays and therefore 3D-CT is recommended whenever skull fractures are suspected. This is especially true for depressed skull fractures and diastatic skull fractures.

• 터널과지하공간
• /
• 제29권3호
• /
• pp.184-196
• /
• 2019

본 연구에서는 화강암 시편에서 수압 파쇄법에 의해 생성된 미세균열의 3차원 형상을 X-ray CT 영상과 딥러닝을 이용하여 추출하였다. 실험으로 생성된 미세균열은 X-ray CT 영상 상에서 일반적인 영상처리방법으로는 추출하기 매우 어렵고 육안으로만 관찰이 가능한 형태를 지닌다. 하지만 본 연구에서 제안한 합성곱 신경망(Convolutional neural network) 기반 인코더-디코더(Encoder-Decoder) 구조의 딥러닝 모델을 통해 미세균열을 정량적으로 추출할 수 있었다. 특히 픽셀 단위의 미세균열 추출을 위해 인코딩 과정에서 소실되는 정보를 디코딩 과정으로 직접 전달하는 디코더 모델을 제안하였다. 또한, 딥러닝 기반 신경망 학습에 필요한 데이터의 수를 증가시키기 위해 이미지의 분할(Division), 회전(Rotation), 그리고 반전(Flipping) 등으로 데이터를 생성하는 영상 증대 방법을 적용하였으며 이때 최적의 조합을 확인하였다. 최적의 영상 학습 데이터 증대 방법을 적용하였을 때 검증 데이터뿐만 아니라 테스트 데이터에서의 성능 향상을 확인하였다. 학습 데이터의 원본 개수가 딥러닝 기반 신경망의 균열 추출 성능에 미치는 영향을 확인하고 딥러닝 기술을 사용하여 성공적으로 미세균열을 추출하였다.