In this paper, we propose calibration methods that can be applied to the markerless surgical robotic system for Intracerebral Hematoma (ICH) Surgery. This surgical robotic system does not require additional process of patient imaging but only uses CT images that are initially taken for a diagnosis purpose. Furthermore, the system applies markerless registration method other than using stereotactic frames. Thus, in overall, our system has many advantages when compared to other conventional ICH surgeries in that they are non-invasive, much less exposed to radiation exposure, and most importantly reduces a total operation time. In the paper, we specifically focus on the application of calibration methods and their verification which is one of the most critical factors that determine the accuracy of the system. We implemented three applications of calibration methods between the coordinates of robot's end-effector and the coordinates of 3D facial surface scanner, based on the hand-eye calibration method. Phantom tests were conducted to validate the feasibility and accuracy of our proposed calibration methods and the surgical robotic system.
논문에서는 EPIC(Electronic Potential Integrated Circuit) 센서를 이용한 Hand tracking 및 Calibration 알고리즘을 연구하였다. 주변의 전위차를 감지하는 EPIC 센서의 특성을 분석하고, 이러한 특성을 고려한 EPIC 센서들 간의 감지된 진폭의 차를 이용하여 이차원 좌표 변환을 구현하였다. 이에 추가적으로 주변 환경에 민감한 EPIC 센서의 특성을 고려한 Calibration 알고리즘을 구현하였으며, 효과적으로 목표물을 추적하도록 칼만 필터 알고리즘을 적용하였다. 구현된 알고리즘은 검증 및 분석을 위해 윈도우 어플리케이션 환경으로 구현하였으며 EPIC 센서의 아날로그 데이터를 추출하기 위해 DAQ(Data Acquisition) API 함수를 사용하였다, DAQ 하드웨어는 전기적 신호를 측정 및 생성할 수 있는 기능을 가지고 있으며, DAQ API를 통해 아날로그 또는 디지털 신호를 측정 및 생생할 수 있다. 측정된 아날로그 신호를 구현된 알고리즘을 통해 사용자의 손의 움직임에 따라 EPIC 센서에서 전위차를 감지함으로써 PC의 mouse cursor 움직임을 확인한다.
Calibrating a conceptual hydrologic model necessitates selection of a calibration period that produces the most reliable prediction. This often must be chosen randomly, however, since there is no objective guidance. Observation plays the most important role in the calibration or uncertainty evaluation of hydrologic models, in which the key factors are the length of the data and the hydro-climate conditions in which they were collected. In this study, we investigated the effect of the calibration period selected on the predictive performance and uncertainty of a model. After classifying the inflows of the Hapcheon Dam from 1991 to 2019 into four hydro-climate conditions (dry, wet, normal, and mixed), a conceptual hydrologic partitioning model was calibrated using data from the same hydro-climate condition. Then, predictive performance and post-parameter statistics were analyzed during the verification period under various hydro-climate conditions. The results of the study were as follows: 1) Hydro-climate conditions during the calibration period have a significant effect on model performance and uncertainty, 2) calibration of a hydrologic model using data in dry hydro-climate conditions is most advantageous in securing model performance for arbitrary hydro-climate conditions, and 3) the dry calibration can lead to more reliable model results.
This paper presents a study of water quality model applications in environmental impact statements which were submitted during recent years in Korea. Most of the applications have reported that the development projects would have significant impacts on the water quality, especially, of streams and rivers. The water quality models, however, were hardly used as an impact prediction tool. Even in the cases where models were used, calibration and verification studies were not performed and thus the predicted results would not be reliable. These poor model applications in environmental impact assessment can be attributable to the fact that there were no available model application guidelines as well as no requirements by the review agency. In addition, the expected waste loads were improperly estimated in most cases, especially in non-point sources, and the predicted parameters were not good enough to understand water quality problems expected from the proposed plans. The effects of mitigation measures were not analyzed in most cases. Again, these can be attributed to no formal guidelines available for impact predictions until now. A brief guideline is described in this paper, including model selection, calibration and verification, impact prediction, and analysis of effects of mitigation measures. The results of this study indicate that the model application should be required to overcome the current improper predictions of environmental impacts and the guidelines should be developed in detail and provided.
본 연구의 목적은 유한요소법에 의한 이차원 오염물 이송에 대한 등수역학적 수치모형을 개발하는 것으로서 개발된 모형을 이용하여 지류와 폐수처리장으로부터의 오염물이 주하도로 유입되는 경우에 대한 수질해석을 수행하였다. 본 연구에서는, 합리적인 매개변수산출을 위한 보정과 모형의 신뢰성과 정확도를 위한 검증을 수행하였다. 또한, 실제 유역인 한강하류부에 본 모형을 적용한 결과 하도를 따라서 실제적인 오염물 분포양상을 재현하였으며 계산값과 실측값의 비교에서 잘 일치하고 있었다.
WASP4 모형을 팔당호(八堂湖)에 적용하여 모형의 매개변수 추정을 수행하였다. 추정방법으로는 수질항목 및 매개변수들을 몇 개의 군으로 나누어, 각 군이 매개변수들을 시행착오법에 의하여 순차적으로 추정하는 방법을 사용하였다. 모의 수질항목으로서 엽록소 a, 질소 순환용소들, 인 순환요소들, BOD 및 DO 등을 포함하였으며, 복잡도 4에서 수질을 모의하였다. 1989년 및 1990년 월별 댐유입량 및 방류량 자료를 사용한 계절별 물수지 분석에 의하여 모형의 경계단에서의 유량 입력자료를 산정하여, 수질 측정자료의 계절별 평균치와 함께 계절별 매개변수의 추정 및 검증에 각각 사용하였다. 수질항목 및 관련 매개변수들을 계열별로 분류하여 추정하는 것이 많은 수의 매개변수 추정에 있어서 효율적인 방법임을 알 수 있었다. 모형의 보정 및 검증 결과, 유기물의 비점오염원(非點汚染源) 및 저면용출량(底面溶出量)에 대한 정량적 평가가 필요함을 알 수 있었다. 특히 경안천(慶安川) 유입수역에서의 저면용출량(底面溶出量)이 상당한 것으로 나타났다.
Most research on the inkjet printing technology has focused on the development of inkjet head itself, and of process, not on the landing accuracy of the droplets to a target. Thus, this paper presents the modeling and experimental verification on the static landing accuracy and precision of the droplets from the magnetostrictive inkjet head. A simple model based on the angle deviation of a nozzle tip and on a distance to a substrate is considered, assuming that there is no ambient effect. The angle deviation of the nozzle tip is determined by using its digital image with the aid of a pixel calculation program, and the distance to the substrate is set to 1 mm. Three experiments have planned and preformed. The first experiment is to collect the initial data for the landing distribution of the droplets. The second experiment is to collect the repeatability data of the stage used. Then, these data are used to rederive the equation for the final landing position of the droplet. The final experiment is to verify the equation and to show the calibration results. The respective landing accuracy of the droplet after calibration on the x-axis and on y axis has improved from $338.51{\mu}m$ and $-133.63{\mu}m$ to $7.06{\mu}m$ and $13.11{\mu}m$. The respective percent improvement on the x-axis and on y axis reaches about 98 and about 90. The respective landing precision of the droplet after calibration on the x-axis and on y axis has improved from ${\pm}182.6{\mu}m$ and ${\pm}182.88{\mu}m$ to ${\pm}24.64{\mu}m$ and ${\pm}42.76{\mu}m$. The respective percent improvement on the x-axis and on y axis reaches about 87 and about 77.
토양수분 저류구조를 갖는 4단 탱크모형에 SCE-UA전역최적화 기법을 사용하여 목적함수에 따라 보정자료 기간을 달리하여 대청댐 유역에 332회, 소양강댐 유역에 대해 472회의 보정 및 검증을 수행하였다. 그리고 증발산량 산정방법에 따른 매개변수 추정 영향을 검토하기 위해 소형 증발계 증발량, 1963 Penman, FAO-24 Penman-Monteith, FAO-56 Penman-Monteith 방법을 사용하였다. 토양수분 저류구조를 갖는 탱크모형은 표준 4단 모형보다 우수한 결과를 나타내었다. 토양수분 저류구조를 갖는 탱크모형의 매개변수 추정에 적합한 목적함수 두 가지를 확인하였다. 매개변수 추정을 위해 적절한 자료기간은 3년 정도이었으며, 평균강수량 이상인 해와 가물었던 해를 포함하는 것이좋은 결과를 보였다. 그리고 유출률이 적절하지 않은 해를 포함하는 경우에는 8년 이상으로 하는 것이 적절하다고 판단된다. 4가지 증발산량 산정 방법에 의해 추정된 증발산량을 입력으로 모형을 보정한 결과 유사한 매개변수를 나타내었으며, 1963 Penman 방법만이 근소하게 열등하였다.
본 연구의 목적은 PCM/FM 전송시스템에서 RF 대역제한을 위해 사용되는 가변 컷오프 선형위상 특성을 갖는 pre-modulation 필터를 설계, 시뮬레이션을 수행하며 이를 바탕으로 하드웨어를 구현하고 검증하는데 있다. 이러한 가변 컷오프 주파수 특성의 필터는 디지털 FIR 필터, DAC 시스템 및 가변 2차 LPF의 필터 블록으로 구성되며 각 스테이지별 진폭 주파수 응답 분석을 통해서 얻어진 진폭 감쇄 요구조건에 따라서 각 스테이지별로 설계되고 시뮬레이션이 수행된다. 수행된 결과에 따라서 하드웨어로 구현하였으며 제작이 완료된 가변 컷오프 필터의 보간을 위한 아날로그 변환부인 DAC 시스템과 가변 2차 LPF에 대해서는 시뮬레이션 과정에서 예상한 결과치와 일치하는지에 대한 검증과정이 필수적이며 이를 위해서 톤 발생기를 이용한 검증 방안을 제시한다. 검증 결과로부터 보다 정확한 주파수 응답 특성을 위해서 교정 작업을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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