Recently, the demand for alpha imaging detectors for quantifying the distributions of alpha particles has increased in various fields. This study aims to reconstruct a high-resolution image from an alpha imaging detector by applying a super-spatial resolution method combined with the maximum-likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm. To perform the super-spatial resolution method, several images are acquired while slightly moving the detector to predefined positions. Then, a forward model for imaging is established by the system matrix containing the mechanical shifts, subsampling, and measured point-spread function of the imaging system. Using the measured images and system matrix, the MLEM algorithm is implemented, which converges towards a high-resolution image. We evaluated the performance of the proposed method through the Monte Carlo simulations and phantom experiments. The results showed that the super-spatial resolution method was successfully applied to the alpha imaging detector. The spatial resolution of the resultant image was improved by approximately 12% using four images. Overall, the study's outcomes demonstrate the feasibility of the super-spatial resolution method for the alpha imaging detector. Possible applications of the proposed method include high-resolution imaging for alpha particles of in vitro sliced tissue and pre-clinical biologic assessments for targeted alpha therapy.
La, Phu Hien;Jeon, Min Cheol;Eo, Yang Dam;Nguyen, Quang Minh;Lee, Mi Hee;Pyeon, Mu Wook
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.34
no.2
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pp.121-132
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2016
This study proposes an approach for simulating high spatial resolution satellite images acquired under arbitrary sun-sensor geometry using existing images and 3D (three-dimensional) data. First, satellite images, having significant differences in spectral regions compared with those in the simulated image were transformed to the same spectral regions as those in simulated image by using the UPDM (Universal Pattern Decomposition Method). Simultaneously, shadows cast by buildings or high features under the new sun position were modeled. Then, pixels that changed from shadow into non-shadow areas and vice versa were simulated on the basis of existing images. Finally, buildings that were viewed under the new sensor position were modeled on the basis of open library-based 3D reconstruction program. An experiment was conducted to simulate WV-3 (WorldView-3) images acquired under two different sun-sensor geometries based on a Pleiades 1A image, an additional WV-3 image, a Landsat image, and 3D building models. The results show that the shapes of the buildings were modeled effectively, although some problems were noted in the simulation of pixels changing from shadows cast by buildings into non-shadow. Additionally, the mean reflectance of the simulated image was quite similar to that of actual images in vegetation and water areas. However, significant gaps between the mean reflectance of simulated and actual images in soil and road areas were noted, which could be attributed to differences in the moisture content.
An efficient method for the unsupervised classification of high resolution imagery is suggested in this paper. It employs pixel-linking and merging based on the adjacency graph. The proposed algorithm uses the neighbor lines of 8 directions to include information in spatial proximity. Two approaches are suggested to employ neighbor lines in the linking. One is to compute the dissimilarity measure for the pixel-linking using information from the best lines with the smallest non. The other is to select the best directions for the dissimilarity measure by comparing the non-homogeneity of each line in the same direction of two adjacent pixels. The resultant partition of pixel-linking is segmented and classified by the merging based on the regional and spectral adjacency graphs. This study performed extensive experiments using simulation data and a real high resolution data of IKONOS. The experimental results show that the new approach proposed in this study is quite effective to provide segments of high quality for object-based analysis and proper land-cover map for high resolution imagery of urban area.
The imaging characteristics of a 2-D interferometric synthetic aperture radiometer, such as an angular resolution, depend largely on the type of an antenna array. In this paper, different array configurations of antenna are studied and compared with each array types to get more high resolution image in spatial. T-, X- and Y- types of antenna array are considered and the performances of each type are analyzed considering spatial resolution. The simulation results of candidate antenna types are presented in this paper. In case of Y-type the coverage area of the visibility function is wide and the angular resolution is high more than the others. X-type array shows the good performance for side lobe level.
Multispectral image data of high spatial resolution is required to obtain correct information on the ground surface. The multispectral image data has lower resolution compared to panchromatic data. PAN-sharpening fusion technique produces the multispectral data with higher resolution of panchromatic image. Recently the object-based approach is more applied to the high spatial resolution data than the conventional pixel-based one. For the object-based image analysis, it is necessary to perform image segmentation that produces the objects of pixel group. Image segmentation can be effectively achieved by the process merging step-by-step two neighboring regions in RAG (Regional Adjacency Graph). In the satellite remote sensing, the operational environment of the satellite sensor causes image degradation during the image acquisition. This degradation increases variation of pixel values in same area, and results in deteriorating the accuracy of image segmentation. An iterative approach that reduces the difference of pixel values in two neighboring pixels of same area is employed to alleviate variation of pixel values in same area. The size of segmented regions is associated with the quality of image segmentation and is decided by a stopping rue in the merging process. In this study, the image restoration and segmentation was quantitatively evaluated using simulation data and was also applied to the three PAN-sharpened multispectral images of high resolution: Dubaisat-2 data of 1m panchromatic resolution from LA, USA and KOMPSAT3 data of 0.7m panchromatic resolution from Daejeon and Chungcheongnam-do in the Korean peninsula. The experimental results imply that the proposed method can improve analytical accuracy in the application of remote sensing high resolution PAN-sharpened multispectral imagery.
In the satellite remote sensing, the operational environment of the satellite sensor causes image degradation during the image acquisition. The degradation results in noise and blurring which badly affect identification and extraction of useful information in image data. This study proposes a maximum a posteriori (MAP) estimation using Point-Jacobian iteration to restore a degraded image. The proposed method assumes a Gaussian additive noise and Markov random field of spatial continuity. The proposed method employs a neighbor window of spoke type which is composed of 8 line windows at the 8 directions, and a boundary adjacency measure of Mahalanobis square distance between center and neighbor pixels. For the evaluation of the proposed method, a pixel-wise classification was used for simulation data using various patterns similar to the structure exhibited in high resolution imagery and an unsupervised segmentation for the remotely-sensed image data of 1 mspatial resolution observed over the north area of Anyang in Korean peninsula. The experimental results imply that it can improve analytical accuracy in the application of remote sensing high resolution imagery.
In this paper, we propose a post-processing technique developed for the subjective improvement of color resolution in DCT-coded color images. The high frequency components caused by complex object parts are compressed and impaired through DCT-based image processing, so color distortions such as blurs in high saturated regions are observed. It's mainly due to the severe loss of color data as Cb and Cr. Generally, the activities of chroma elements in DCT domain correlate strongly with that of luminance as spatial frequency gets higher, and based on the relations between chroma and luma AC activities, we compensate destructed Cb, Cr coefficients using modifications from Y coefficients. Simulation results show that the proposed method enhances color resolution in high saturated region, and improves the visual quality.
Ultrasound is widely used in the medical field for non-destructive and non-invasive disease diagnosis. In order to improve the disease diagnosis accuracy of diagnostic medical images, improving spatial resolution is a very important factor. In this study, we aim to model the super resolution convolutional neural network (SRCNN) algorithm in ultrasound images and analyze its applicability in the medical diagnostic field. The study was conducted as an experimental study using Field II simulation and open source clinical liver hemangioma ultrasound imaging. The proposed SRCNN algorithm was modeled so that end-to-end learning can be applied from low resolution (LR) to high resolution. As a result of the simulation, we confirmed that the full width at half maximum in the phantom image using a Field II program was improved by 41.01% compared to LR when SRCNN was used. In addition, the peak to signal to noise ratio (PSNR) and structural similarity index (SSIM) evaluation results showed that SRCNN had the excellent value in both simulated and real liver hemangioma ultrasound images. In conclusion, the applicability of SRCNN to ultrasound images has been proven, and we expected that proposed algorithm can be used in various diagnostic medical fields.
In the satellite remote sensing, the operational environment of the satellite sensor causes image degradation during the image acquisition. The degradation results in noise and blurring which badly affect identification and extraction of useful information in image data. Especially, the degradation gives bad influence in the analysis of images collected over the scene with complicate surface structure such as urban area. This study proposes a multi-stage image restoration to improve the accuracy of detailed analysis for the images collected over the complicate scene. The proposed method assumes a Gaussian additive noise, Markov random field of spatial continuity, and blurring proportional to the distance between the pixels. Point-Jacobian Iteration Maximum A Posteriori (PJI-MAP) estimation is employed to restore a degraded image. The multi-stage process includes the image segmentation performing region merging after pixel-linking. A dissimilarity coefficient combining homogeneity and contrast is proposed for image segmentation. In this study, the proposed method was quantitatively evaluated using simulation data and was also applied to the two panchromatic images of super-high resolution: Dubaisat-2 data of 1m resolution from LA, USA and KOMPSAT3 data of 0.7 m resolution from Daejeon in the Korean peninsula. The experimental results imply that it can improve analytical accuracy in the application of remote sensing high resolution panchromatic imagery.
To achieve high resolution and sensitivity of positron emission tomography (PET) for small animals, the detector is constructed using very thin and long scintillation pixels. Due to the structure of these scintillation pixels, spatial resolution deterioration occurs outside the system's field of view. To solve this problem, we designed a detector that could improve spatial resolution by measuring the interaction depth and improve sensitivity by using a quasi-block scintillator. A quasi-block scintillator size of 12.6 mm x 12.6 mm x 3 mm was arranged in four layers, and optical sensors were placed on all sides to collect light generated by the interaction between gamma rays and the scintillator. DETECT2000 simulation was performed to evaluate the performance of the designed detector. Flood images were acquired by generating gamma-ray events at 1 mm intervals from 1.3 mm to 11.3 mm within the scintillator of each layer. The spatial resolution and peak-to-peak distance for each location were measured in an 11 x 11 array of flood images. The average measured spatial resolution was 0.25 mm, and the average distance between peaks was 1.0 mm. Through this, it was confirmed that all locations were separated from each other. In addition, because the light signals of all layers were measured separately from each other, the layer of the scintillator that interacted with the gamma rays could be completely separated. When the designed detector is used as a detector in a PET system for small animals, it is considered that excellent spatial resolution and sensitivity can be achieved and image quality can be improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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