• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제11권5호
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• pp.211-220
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• 2022

최근 4차 산업혁명으로 촉발된 스마트공장에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 제조업에서는 강건한 성능의 딥러닝 기술을 바탕으로 생산성 향상과 품질 향상을 위해 다양한 연구를 진행 중이다. 본 논문은 타이어 제조공정의 육안검사 단계에서 타이어 표면 결함을 검출하는 방법에 관한 연구로서 3D 카메라를 통해 취득한 깊이 이미지를 이용한 타이어 표면 결함 검출 방법을 소개한다. 본 연구에서 다루는 타이어 표면 깊이 이미지는 타이어 표면의 얕은 깊이로 인해 발생되는 낮은 깊이 대비와 데이터 취득 환경으로 인해 기준 깊이 값의 차이가 발생하는 문제가 있다. 그리고 제조업의 특성상 검출 성능과 함께 실시간으로 처리될 수 있는 성능을 지닌 알고리즘이 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 타이어 표면 결함 검출 알고리즘이 복잡한 알고리즘 파이프라인으로 구성되지 않도록 상대적으로 단순한 방법들을 통해 깊이 이미지를 정규화하는 방법을 연구하였으며 검출 성능과 속도를 모두 만족할 수 있는 딥러닝 방법인 YOLO V3를 이용하여 일반적인 정규화 방법과 본 논문에서 제안하는 정규화 방법의 비교 실험을 진행하였다. 실험의 결과로 본 논문에서 제안한 정규화 방법으로 mAP 0.5 기준 약 7% 성능이 향상된 것을 확인하였으며 본 논문에서 제시한 방법이 효과적임을 보였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제16권1호
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• pp.72-86
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• 2023

본 연구의 목적은 예비교사가 상황에 따라 과학에 대해 어떤 인식론적 신념을 가지는지를 살피고, 교과독서를 통한 인식론적 신념의 변화양상을 심층적으로 탐색하는 것이다. 이를 위해 초등 예비교사들이 '파인만의 과학이란 무엇인가?'를 읽고 쓴 에세이 77편을 귀납적 분석법을 이용해 분석하였다. 연구 결과로, 기존에 예비교사가 지녔던 인식론적 신념을 '교과 학습에서의 과학', '일상생활에서의 과학'의 두 가지 상황으로 구분하고, 교과독서 후에 '과학자가 다루는 과학' 상황에서 형성된 인식론적 신념을 분석하였다. 각 상황은 '지식의 인상', '지식의 근원', '지식의 정당화', '지식의 가변성', '지식의 구조', '지식 습득 가치'를 하위 범주로 세분화하여 세련된 신념과 소박한 신념 수준에서 차이를 밝혔다. 그 결과로 파인만의 과학 강의가 예비교사에게 새로운 관점 정립, 기존의 인식론적 신념 재맥락화 측면에서 영향을 주었음을 도출하였다. 본 연구는 예비교사가 가지는 과학에 대한 인식론적 신념이 상황에 따라 상이할 수 있음을 밝히고, 교과독서를 통해 과학자가 다루는 과학에 대한 신념을 포괄하는 방향으로 인식론적 신념의 폭과 깊이가 확장될 가능성을 확인하였다는 점에서 의미가 있다.

• 토지주택연구
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• 제14권3호
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• pp.145-155
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• 2023

최근 건설산업 분야에 BIM 기술의 활용이 보편화되면서 3D 모델과 실제 시공 부위의 오류 확인 등을 위해 다양한 객체 탐지 알고리즘들이 활용되고 있다. 객체 탐지 기술은 건축물, 교량, 터널 등 건설시설물의 종류에 따라 객체 특성이 상이하므로 객체 탐지 기술도 적절한 방법을 사용할 필요가 있다. 또한 객체 탐지를 위해서는 초기 객체 이미지가 있어야 하며 이를 위해서도 드론, 스마트폰 등 다양한 방법으로 이미지 취득이 가능하다. 본 연구에서는 철도와 도로 시설의 터널 부위에 대하여 초기 이미지 구축을 위해 터널 내부 촬영에 최적화된 360° 카메라를 이용하여 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지로부터 실제 객체를 탐지하기 위한 객체 탐지 방법론으로 YOLO 알고리즘, SSD 알고리즘 및 R-CNN 알고리즘을 적용하여 방법론별 객체 탐지의 정확도를 비교 분석한다. 분석 결과 Faster R-CNN 알고리즘이 SSD, YOLO v5 알고리즘에 비해 높은 인식률 및 mAP 값을 가졌으며 인식률들의 최소·최대 값의 차이가 작아 균등한 검측 능력을 나타냈다. 이러한 연구는 철도와 도로 시설공사에 BIM 적용이 확산되고 있는 점을 고려하면 360° 카메라의 활용 방법 확대와 유지보수를 위한 터널 시설 부위의 객체 탐지 방법론 적용에 활용될 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권2호
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• pp.681-689
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• 2023

Purpose: Muons are characterized by a strong penetrating ability and can travel through thousands of meters of rock, making them ideal to image large volumes and substances typically impenetrable to, for example, electrons and photons. The feasibility of 3D image reconstruction and material identification based on a cosmic ray muons tomography (MT) system with triangular bar plastic scintillator detectors has been verified in this paper. Our prototype shows potential application value and the authors wish to apply this prototype system to 3D imaging. In addition, an MT experiment with the same detector system is also in progress. Methods: A simulation based on GEANT4 was developed to study cosmic ray muons' physical processes and motion trails. The yield and transportation of optical photons scintillated in each triangular bar of the detector system were reproduced. An image reconstruction algorithm and correction method based on muon scattering, which differs from the conventional PoCA algorithm, has been developed based on simulation data and verified by experimental data. Results: According to the simulation result, the detector system's position resolution is below 1 ~ mm in simulation and 2 mm in the experiment. A relatively legible 3D image of lead bricks in size of 20 cm × 5 cm × 10 cm used our inversion algorithm can be presented below 1× 10⁴ effective events, which takes 16 h of acquisition time experimentally. Conclusion: The proposed method is a potential candidate to monitor the cosmic ray MT accurately. Monte Carlo simulations have been performed to discuss the application of the detector and the simulation results have indicated that the detector can be used in cosmic ray MT. The cosmic ray MT experiment is currently underway. Furthermore, the proposal also has the potential to scan the earth, buildings, and other structures of interest including for instance computerized imaging in an archaeological framework.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권4호
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• pp.167-174
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• 2023

Background: A nondestructive test is commonly used to inspect the surface defects and internal structure of an object without any physical damage. X-rays generated from an electron accelerator or a tube are one of the methods used for nondestructive testing. The high penetration of X-rays through materials with low atomic numbers makes it difficult to discriminate between these materials using X-ray imaging. The interaction characteristics of neutrons with materials can supplement the limitations of X-ray imaging in material discrimination. Materials and Methods: The radiation image acquisition process for air-cargo security inspection equipment using X-rays and neutrons was simulated using a GEometry ANd Tracking (Geant4) simulation toolkit. Radiation images of phantoms composed of 13 materials were obtained, and the R-value, representing the attenuation ratio of neutrons and gamma rays in a material, was calculated from these images. Results and Discussion: The R-values were calculated from the simulated X-ray and neutron images for each phantom and compared with those obtained in the experiments. The R-values obtained from the experiments were higher than those obtained from the simulations. The difference can be due to the following two causes. The first reason is that there are various facilities or equipment in the experimental environment that scatter neutrons, unlike the simulation. The other is the difference in the neutron signal processing. In the simulation, the neutron signal is the sum of the number of neutrons entering the detector. However, in the experiment, the neutron signal was obtained by superimposing the intensities of the neutron signals. Neutron detectors also detect gamma rays, and the neutron signal cannot be clearly distinguished in the process of separating the two types of radiation. Despite these differences, the two results showed similar trends and the viability of using simulation-based radiation images, particularly in the field of security screening. With further research, the simulation-based radiation images can replace ones from experiments and be used in the related fields. Conclusion: The Korea Atomic Energy Research Institute has developed air-cargo security inspection equipment using neutrons and X-rays. Using this equipment, radiation images and R-values for various materials were obtained. The equipment was reconstructed, and the R-values were obtained for 13 materials using the Geant4 simulation toolkit. The R-values calculated by experiment and simulation show similar trends. Therefore, we confirmed the feasibility of using the simulation-based radiation image.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.977-983
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• 2023

국내 경제 및 과학의 발전으로 인하여 국민의 생활 수준은 높아졌다. 그에 따라 생명의 질 향상을 원한다. 즉, 인권을 보장하고 인간으로서 존엄과 가치를 추구한다. 그러므로 의학계는 인간의 생명을 연장하며, 건강한 삶을 유지하기 위해 도움을 준다. 인권을 수호하는 사회의학은 법의학이다. 법의학은 법의방사선학 영상으로 사망자 식별 및 원인을 분석한다. 법의방사선학은 방사선사가 의료영상을 획득하여 제공하는 것이다. 그러므로 방사선사는 법의학 관련 교과목을 이수하여 전문성을 가져야 한다. 최근 의과대학 및 간호대학에서는 의과대학 및 간호대학에서는 법의학, 법의간호학 등 다양한 교과목을 개설하여 운영 중이다. 그러나 방사선학과는 법의학 관련 교과목을 개설한 학교가 단 하나뿐이다. 향후 방사선사 및 방사선학과의 발전과 모색을 위해서는 법의학 교육을 고려하여야 한다. 이를 위해 방사선학과 학부 및 대학원에 법의학 교육의 필요성과 요구도를 조사하였다. 방사선학과 재학생들의 법의학 인식도는 2.977점으로 나타났으나, 방사선사가 법의학 교육 필요성은 3.759점으로 높게 나타났다. 또한, 재학생들의 법의학 교과목 요구도는 84.1%로 높게 나타나 대다수가 개설 운영이 필요하다고 응답하였다. 본 연구는 방사선학과 학부 및 대학원 재학생들의 법의학 관련 교과목 요구도를 알 수 있었으며, 교육의 다양성과 전문성을 모색할 필요가 있다. 법의학 및 방사선학 발전에 기초자료로 활용되길 기대한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권2호
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• pp.91-98
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• 2012

방사선치료 중 내부 장기의 움직임을 확인하고 이를 보정하는 것은 움직이는 종양에 정확히 방사선을 조사하는데 매우 중요한 역할을 한다. 실제 치료 중 획득한 연속촬영 전자조사 문(cine EPID) 영상을 이용해 치료 중 내부 장기 움직임을 추적하는 오프라인 기반 분석 시스템(IMVS, Internal-organ Motion Verification System using cine EPID)을 개발하였고 모형을 이용하여 개발된 시스템의 정확도와 유용성을 평가했다. IMVS는 cine EPID영상을 이용한 내부 장기 움직임 추적을 위해 내부 표지자를 이용한 유형 정합 알고리즘을 이용했다. 시스템의 성능평가를 위해 폐와 폐 종양을 묘사한 인체 모형과 이를 상하(SI, superior-inferior)방향으로 직선 운동시키는 구동 장치와 제어 프로그램을 고안했다. 모형을 4초 주기로 2 cm 직선 운동 시키면서 10 MV X선으로 3.3 fps, 6.6 fps속도로 cine EPID 영상($1,024{\times}768$ 해상도)를 획득했다. 획득된 cine EPID 영상은 IMVS를 이용하여 표적의 움직임을 추적하고 기존 외부 표지자를 이용한 비디오 영상 기반 추적시스템(RPM, Real-time Position Management, Varian, USA)으로부터 얻은 결과와 비교했다. 정량적 평가를 위해 두 시스템으로부터 움직임의 평균 주기(Peak-To-Peak), 진폭과 패턴(RMS, Root Mean Square)을 측정하여 비교했다. RPM과 IMVS로 측정한 폐 종양 모형의 움직임 주기는 각각 $3.95{\pm}0.02$ (RPM), $3.98{\pm}0.11$ (IMVS 3.3 fps), $4.005{\pm}0.001$ (IMVS 6.6 fps) 초로 실제움직임 주기인 4초와 잘 일치했다. IMVS로 획득한 모형 내부장기의 평균 움직임 진폭은 3.3 fps에서 $1.85{\pm}0.02$ cm, 6.6 fps에서 $1.94{\pm}0.02$ cm으로 실제 진폭 2 cm에 비해 각각 0.15 cm (오차 7.5%) 및 0.06 cm (오차 3%)의 차를 보였다. 움직임 신호의 일치성 평가를 위해 측정한 RMS는 0.1044 (IMVS 3.3 fps), 0.0480 (IMVS 6.6 fps)로 계획된 신호와 잘 일치 했다. cine EPID 영상을 이용하여 내부 표지자의 움직임을 추적하는 IMVS는 모형 실험에서 내부 장기의 움직임을 3% 오차 내에서 확인 가능했다. IMVS는 치료 중 내부장기 움직임을 측정하고 이를 사차원 방사선 치료계획과 비교하여 오차를 보정하는데 기여할 것으로 생각된다.

• 핵의학기술
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• 제15권2호
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• pp.53-59
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• 2011

최근 PET/CT 검사는 성인 암환자뿐만 아니라 소아 암환자에게도 많이 적용하고 있다. 그러나 소아 환자의 경우 성인에 비하여 방사성 감수성이 높아 피폭선량의 관리를 필요로 하고 있다. 그러므로 본 저자는 팬텀을 이용하여 소아 PET/CT 검사 시 감쇄보정 CT 선량과 영상을 평가하였다. 3대의 PET/CT 장비 (Discovery STe, BiographTruepoint 40, Discovery 600)로 소아 사이즈의 아크릴 팬텀과 이온 챔버 선량계 (Unfous Xi CT, Sweden)를 이용하여 CT 영상획득 조건 (10, 20, 40, 80, 100, 160 mA; 80, 100, 120, 140 kVp)을 변화시켜 심부선량과 $CTDI_{vol}$ 값을 평가하였다. 그리고 NEMA PET Phantom$^{TM}$을 이용하여 같은 CT 조건으로 PET 영상을 획득하여 감쇄보정 된 각 PET 영상을 SUV 값과 신호 대 잡음 비로 평가하였다. 심부선량은 일반적으로 소아복부 CT 조건 (100 kVp, 100 mA) 보다 최소 CT 조건 (80 kVp, 10 mA)에서의 심부선량은 약 92% 감소 되었고, $CTDI_{vol}$ 값은 약 88% 감소되었다. 각 CT 조건에 따라 감쇄 보정된 PET 영상은 SUV 값에 변화가 없었고, 신호 대 잡음 비도 영향을 받지 않았다. 팬텀을 이용한 소아 PET/CT 실험시 최저 선량 CT 조건 (80 kVp, 10 mA) 을 적용하여 감쇄보정을 진행한 PET 영상에는 영향 없었다. 소아 환자의 PET/CT 검사 시 CT 의 진단이 필요 없는 PET 영상만을 획득하고자 한다면, 소아 환자의 신체에 적절히 적용한 최저선량 CT 을 감쇄보정을 하여, 유효 선량을 성인에 비하여 약 90% 이상 감소시켜 피폭 선량 저감에 도움이 될 것이다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제22권1호
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• pp.1-9
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• 2018

Purpose: This study was designed to optimize the flip angle (FA) and scan timing of the hepatobiliary phase (HBP) using the 3D T1-weighted, gradient-echo (GRE) imaging with controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration (CAIPIRINHA) technique on gadoxetic acid-enhanced 3T liver MR imaging. Materials and Methods: Sixty-two patients who underwent gadoxetic acid-enhanced 3T liver MR imaging were included in this study. Four 3D T1-weighted GRE imaging studies using the CAIPIRINHA technique and FAs of $9^{\circ}$ and $13^{\circ}$ were acquired during HBP at 15 and 20 min after intravenous injection of gadoxetic acid. Two abdominal radiologists, who were blinded to the FA and the timing of image acquisition, assessed the sharpness of liver edge, hepatic vessel clarity, lesion conspicuity, artifact severity, and overall image quality using a five-point scale. Quantitative analysis was performed by another radiologist to estimate the relative liver enhancement (RLE) and the signal-to-noise ratio (SNR). Statistical analyses were performed using the Wilcoxon signed rank test and one-way analysis of variance. Results: The scores of the HBP with an FA of $13^{\circ}$ during the same delayed time were significantly higher than those of the HBP with an FA of $9^{\circ}$ in all the assessment items (P < 0.01). In terms of the delay time, images at the same FA obtained with a 20-min-HBP showed better quality than those obtained with a 15-min-HBP. There was no significant difference in qualitative scores between the 20-min-HBP and the 15-min-HBP images in the non-liver cirrhosis (LC) group except for the hepatic vessel clarity score with $9^{\circ}$ FA. In the quantitative analysis, a statistically significant difference was found in the degree of RLE in the four HBP images (P = 0.012). However, in the subgroup analysis, no significant difference in RLE was found in the four HBP images in either the LC or the non-LC groups. The SNR did not differ significantly in the four HBP images. In the subgroup analysis, 20-min-HBP imaging with a $13^{\circ}$ FA showed the highest SNR value in the LC-group, whereas 15-min-HBP imaging with a $13^{\circ}$ FA showed the best value of SNR in the non-LC group. Conclusion: The use of a moderately high FA improves the image quality and lesion conspicuity on 3D, T1-weighted GRE imaging using the CAIPIRINHA technique on gadoxetic acid, 3T liver MR imaging. In patients with normal liver function, the 15-min-HBP with a $13^{\circ}$ FA represents a feasible option without a significant decrease in image quality.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제36권4호
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• pp.313-318
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• 2013

핵의학과에서 $^{18}F$-FDG PET/CT 검사는 종양의 진단 뿐 아니라 치료병기를 설정하는데 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 정상 조직이나 양성 종양 간의 FDG 섭취를 초래하는 다양한 요인이 있어 정확한 진단에 혼란을 초래할 수 있다. 본 연구의 목적은 유방암환자에서 $^{18}F$-FDG PET/CT 지연 검사가 악성 종양과 양성 종양을 구별 하는데 있어 유용성을 가지고 있는지에 관하여 알아보고자 함에 있다. 본원을 내원하여 $^{18}F$-FDG PET/CT 검사를 받은 환자 중 방사선 치료나 화학 치료를 받은 환자를 제외한 액와림프절에 FDG섭취를 보인 27명의 환자를 대상으로 하였으며, $^{18}F$-FDG 투여 후 50분 후에 검사를 시행하였고 90분 후에 지연상을 획득했다. 종양의 병기 설정은 방사선 검사나 병리학적 검사를 바탕으로 확정된 결과를 바탕으로 분류 하였으며, 액와 림프절의 SUV는 Siemens사의 Syngo Aquisition Workplace로 측정하였다. 27명의 환자는 18명의 악성종양 군과 9명의 양성종양 군으로 분류하였고 악성종양 군은 액와림프절의 개수에 따라 1-3개는 N1, 4-9개는 N2, 10개 이상은 N3로 분류 하였다. 실험 결과는 평균${\pm}$표준편차로 표현하였고, SPSS (V.18 Inc., USA)를 사용하여 통계분석을 실행하였다. 50분 검사와 90분 검사 간의 비교 시, 악성종양 군의 RI-SUVmax는 양성종양 군에 비해 5배 이상의 증가를 보였다. N그룹에서의 RI-SUVmax는 N1에서 N3로 갈수록 점점 감소되는 경향을 보였지만 통계적 유의성을 확인 할 수 없었다. 그럼에도 불구하고 유방암 환자에서 RI-SUVmax는 액와림프절의 악성과 양성을 판단하는 좋은 지표가 되었고 이를 구별하는데 유용할 것으로 사료된다.