Since 1988, pine wilt disease has spread over rapidly in Korea. It is not easy to detect the damaged pine trees by pine wilt disease from conventional remote sensing skills. Thus, many possibilities were investigated to detect the damaged pines using various kinds of remote sensing data including high spatial resolution satellite image of 2000/2003 IKONOS and 2005 QuickBird, aerial photos, and digital airborne data, too. Time series of B&W aerial photos at the scale of 1:6,000 were used to validate the results. A local maximum filtering was adapted to determine whether the damaged pines could be detected or not at the tree level from high resolution satellite images, and to locate the damaged trees. Several enhancement methods such as NDVI and image transformations were examined to find out the optimal detection method. Considering the mean crown radius of pine trees, local maximum filter with 3 pixels in radius was adapted to detect the damaged trees on IKONOS image. CIR images of 50 cm resolution were taken by PKNU-3(REDLAKE MS4000) sensor. The simulated CIR images with resolutions of 1 m, 2 m, and 4 m were generated to test the possibility of tree detection both in a stereo and a single mode. In conclusion, in order to detect the pine tree damaged by pine wilt disease at a tree level from satellite image, a spatial resolution might be less than 1 m in a single mode and/or 1 m in a stereo mode.
A depth of interaction(DOI) detector module using a block scintillator and a pixellated scintillator was designed, and layer discrimination ability was calculated using DETECT2000. The block scintillator was used to improve the sensitivity and the spatial resolution was improved by measuring the DOI. The DOI was measured by analyzing the signal characteristics of each channel of the changed distribution of light. The detector module was composed to the block scintillator in the top layer and the pixellated scintillator in the bottom layer, which changes the distribution of light generated from a scintillator interacting with a gamma ray. In the flood image, the top layer was able to acquire the image at the position similar to the position of the bottom layer because the bottom layer consist of the pixellated scintillator. By using the Anger algorithm, the 16 channel signal was reduced to 4 channels to facilitate the analysis of the signal characteristics. The layer discrimination was measured using a simple algorithm and the accuracy was about 84% for each layer. When this detector module is used in preclinical PET, the spatial resolution at the outside of the field of view can be improved by measuring the DOI.
In order to maximize the matching ratio between the scintillation pixel and the photosensor of the PET detector using a small number of photosensor, various arrays of scintillation pixels and four photosensors were used. The array of scintillation pixels consisted of six cases from 6 × 6 to 11 × 11. The distance between the photosensors was applied equally to all scintillation pixels, and the arrangement was expanded by reducing the size of scintillation pixel. DETECT2000 capable of light simulation was used to acquire flood images of the designed PET detectors. At the center of each scintillation pixel array, light generated through the interaction between extinction radiation and scintillation pixels was generated, and the light was detected through for four photosensors, and then a flood image was reconstructed. Through the reconstructed flood image, we found the largest arrangement in which all the scintillation pixels can be distinguished. As a result, it was possible to distinguish all the scintillation pixels in the flood image of 8 × 8 scintillation pixel array, and from the 9 × 9 scintillation pixel flood image, the two edge scintillation pixels overlapped and appeared in the image. At this time, the matching ratio between the scintillation pixel and the photosensor was 16:1. When a PET system is constructed using this detector, the number of photosensors used is reduced and the cost of the oveall system is expected to be reduced through the simplification of the signal processing circuit.
A depth-encoding detector module with silicon photomultipliers(SiPMs) using two layers of scintillation crystal array was designed, and the position measurement capability was verified using DETECT2000. The depth of interaction of the crystal pixels with the gamma rays was tracked through the image acquired with the combination of surface treatment of the crystal pixels and reflectors. The bottom layer was treated as a reflector except for the optically coupled surfaces, and the crystals of top layer were optically coupled each other except for the outer surfaces so that the light sharing was made easier than the bottom layer. Flood images were obtained through the combination of specular reflectors and random reflectors, grounded and polished surfaces of crystal pixels, and the positions at which layer images were generated were measured and analyzed. The images were reconstructed using the Anger algorithm, whose the SiPM signals were reduced as the 16-channels to 4-channels. In the combination of the grounded surface and all reflectors, the depth positions were discriminated into two layers, whereas it was impossible to separate the two layers in the all polished surface combinations. Therefore, using the combination of grounded surface crystal pixels and reflectors could improve the spatial resolution at the outside of the field of view by measuring the depth position in preclinical positron emission tomography.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.12
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pp.1704-1710
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2020
The high-energy X-ray imaging detector used for container inspection uses a thick scintillator to effectively acquire X-rays. X-ray incident on the scintillator is generally up to 9MeV. Therefore, to effectively collect X-ray, it is necessary to use a thick scintillator. To collect the light generated by the reaction between X-ray and scintillator, an optical-sensor must be combined with the scintillator. In this study, a study on the design conditions of the detector using a CdWO4 and a small sensor is described. To calculate the collected light according to the change of the scintillator thickness and the reflectance of surface, MCNP6 and DETECT2000 were used. As a result of calculating, it was confirmed that when the reflectance of the surface was low, it was appropriate to select a scintillator with a thickness of 15 to 20-mm, but as the reflectance increased, it was confirmed that it was appropriate to select a CdWO4 with a thickness of 25 to 30-mm.
In order to acquire an image in a positron emission tomography, it is necessary to draw the position coordinates of the scintillation pixels of the detector module measured at the same time. To this end, in a detector module using a plurality of scintillation pixels and a small number of photosensors, it is necessary to obtain a flood image and divide a region of each scintillation pixel to obtain a position of a scintillation pixel interacting with a gamma ray. Alternatively, when the number of scintillation pixels and the number of photosensors to be used are the same, the position coordinates for the position of the scintillation pixels can be directly acquired as digital signal coordinates. A method of using a plurality of scintillation pixels and a small number of photosensors requires a process of obtaining digital signal coordinates requires a plurality of photosensors and a signal processing system. This complicates the signal processing process and raises the cost. To solve this problem, in this study, we developed a method of obtaining digital signal coordinates without performing the process of separating the planar image and region using a plurality of flash pixels and a small number of optical sensors. This is a method of obtaining the position coordinate values of the flash pixels interacting with the gamma ray as a digital signal through a look-up table created through the signals acquired from each flash pixel using the maximum likelihood function. Simulation was performed using DETECT2000, and verification was performed on the proposed method. As a result, accurate digital signal coordinates could be obtained from all the flash pixels, and if this is applied to the existing system, it is considered that faster image acquisition is possible by simplifying the signal processing process.
In order to acquire an image from a gamma camera, linearity correction must be performed. To this end, digital coordinates are acquired by using a linearity map to accurately specify the location where the scintillator and gamma rays interact. In this study, a method for acquiring undistorted images and digital coordinates was developed using a lookup table and maximum likelihood position estimation without using a linearity map. The proposed method was verified by configuring a small gamma camera through DETECT2000 simulation. A gamma camera was constructed using a GAGG scintillator and a SiPM optical sensor, and a gamma-ray interaction was generated at the center of the scintillator, and a lookup table was prepared using the ratio of the signals obtained from the SiPM. Through the prepared lookup table and the maximum likelihood position estimation, the position of the signal obtained by the gamma-ray interaction was acquired as digital coordinates to compose an image. As a result, the linearity was maintained compared to the generally acquired image, the accuracy of the location where the gamma-ray interaction was generated was excellent, and the distance between the locations was uniform. Since the lookup table obtained through simulation is created using the ratio of the signal, it can be directly used in the experiment, and the position of the signal can be conveniently obtained with digital coordinates with corrected linearity without creating a linearity map.
Since preclinical positron emission tomography imaging is performed on small animals that are very small compared to the human body, a detector with excellent spatial resolution is required. For this purpose, a system was constructed using a detector using small scintillation pixels. Since the size of the currently developed and used photosensors is limited, excellent spatial resolution can be obtained when the minimum scintillation pixel and maximum array are used. In this study, the size of the photosensor is fixed and various scintillation pixel arrays are configured to match the size of the scintillation pixels, so that no overlap occurs in the flood image and the maximum scintillation pixel array in which all scintillation pixels are distinguished. For this purpose, DETECT2000, which can simulate a detector module composed of a scintillator and an photosensor, was used. A photosensor consisting of a 4 × 4 array of 3 mm × 3 mm pixels was used, and the scintillation pixel array was configured from 8 × 8 to 13 × 13, and simulations were performed. A flood image was constructed using the data obtained from the photosensor pixel, and the maximum scintillation pixel array that does not overlap the image was found through the flood image and the profile. As a result, the size of the scintillation pixel array in which all scintillation pixels are imaged without overlapping each other in the flood image was 11 × 11.
In preclinical positron emisson tomography(PET), spatial resolution degradation occurs outside the field of view(FOV). To solve this problem, a depth of interaction(DOI) detector was developed that measures the position where gamma rays and the scintillator interact. There are a method in which a scintillation pixel array is composed of multiple layers, a method in which photosensors are arranged at both ends of a single layer, a method in which a scintillation pixel array is constituted in several layers and a photosensor is arranged in each layer. In this study, a new type of DOI detector was designed by analyzing the characteristics of the previously developed detectors. In the two-layer detector, different sizes of scintillation pixels were used for each layer, and the array size was configured differently. When configured in this form, the positions of the scintillation pixels for each layer are arranged to be shifted from each other, so that they are imaged at different positions in a flood image. DETECT2000 simulation was performed to confirm the possibility of measuring the depth of interaction of the designed detector. A flood image was reconstructed from a light signal acquired by a gamma-ray event generated at the center of each scintillation pixel. As a result, it was confirmed that all scintillation pixels for each layer were separated from the reconstructed flood image and imaged to measure the interaction depth. When this detector is applied to preclinical PET, it is considered that excellent images can be obtained by improving spatial resolution.
A detector module measuring the depth of interaction(DOI) was designed to improve the spatial resolution of positron emission tomography(PET). The scintillation pixel array consists of two layers, and a light guide is inserted between the layers to make the light generated through the gamma-ray event different for each layer. There are four light guides, and one light guide is designed to be coupled to a 2 × 2 array of scintillation pixels. The light generated from the top layer is moved to the photosensor with a wider distribution through the light guide, and the light generated from the bottom layer is incident on the photosensor with a narrower distribution than the top layer. When a flood image is reconstructed based on the signals obtained from the photosensor by different distributions, scintillation pixels are imaged at different positions for each layer. To verify this, a DETECT2000 simulation tool that simulates the behavior of light in a scintillator was used. By designing a scintillation pixel array, a detector consisting of a light guide and a photosensor, a gamma ray event was generated in all scintillation pixels to obtain a flood imgae. As a result, it was confirmed that the top and bottom layers were imaged at different positions and completely separated. When this detector is applied to PET, it is considered that image quality can be improved through imporved spatial resolution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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