MTF(modulation transfer function)는 광학 시스템의 성능을 평가하기 위하여 사용되는 중요한 파라미터 중 하나이다. 또한 열악한 우주 환경(방사능, 극한 열조건 및 전자기장 등), 대기 영향 및 시스템 성능의 저하 등으로 저하된 영상품질을 복원시켜주기 위한 파라미터로 사용될 수도 있다. 본 논문에서는 소형 지구관측위성인 DubaiSat-1이 발사된 후, 위성영상의 품질을 평가하기 위하여 MTF를 측정하였다. 일반적으로 MTF는 point source 혹은 knife-edge 방법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 측정되어왔다. 그러나 본 논문에서는 ISO에서 line source에 의한 MTF 측정을 표준화한 slanted-edge 방법을 이용하여 MTF를 측정하였다. Slanted-edge 방법은 전자 스틸 카메라(electronic still-picture camera)의 MTF를 측정하기 위한 ISO 12233 표준으로써, 라인스캐닝 망원경(line-scanning telescope)의 MTF를 추정하기 위하여 사용된 방법이다. 또한 PSF(point spread function) 기반으로 제작된 MTF 회선 커널(MTF convolution kernel)에 의한 MTF 보상(MTF compensation)과 영상의 노이즈 제거(image denoising)를 수행하여 영상의 품질 저하(degradation)를 완화시켰다.
인체의 유방은 조직 간의 엑스선 흡수차가 작기 때문에 엑스선관 Target/Filter의 적절한 조합으로 피사체의 대 조도를 높이는 일이 중요하다. 최근 장비들은 다양한 유방두께와 유선조직 밀도에 따라서 Target/Filter의 조합을 변화시켜 환자의 피폭 선량 경감 및 진단에 알맞는 화질을 얻고 있다. 본 실험은 Target/Filter의 조합에 따라 해상력 챠트를 이용하여 MTF 영상의 평가와 유방 팬톰 영상을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 아크릴 두께(2 cm, 3 cm, 4 cm)의 조합(Mo/Mo, Mo/Rh. Mo/Al, Rh/Rh, Rh/Al)에 따라 고유원자번호에 의해 엑스선 에너지에서 큰 차이를 보였다. 2. MTF 곡선에서 선예도를 나타내는 MTF 0.5에서의 Lp/mm 값은 아크릴 2 cm일 때 Mo/Mo은 2.4 Lp/mm, 4 cm일 때 Mo/Rh은 2.63 Lp/mm, 6 cm일 때 Rh/Rh은 2.9 Lp/mm로 높게 나타났다. 3. 분해능을 나타내는 MTF 값은 아크릴 2 cm일 때 Mo/Mo은 6.0 Lp/mm, 4cm일 때 Rh/Al은 4.60 Lp/mm, 6 cm일 때 Rh/Al은 6.03 Lp/mm로 MTF 값이 높게 나타났다. 4. 시각적 식별이 가능한 2.5 Lp/mm에서 MTF 값은 2 cm일 때 Mo/Mo은 0.48 Lp/mm, 4 cm일 때 Mo/Rh은 0.53 Lp/mm, 6 cm일 때 Rh/Rh은 0.59 Lp/mm로 높게 나타났다. 5. 유방 팬톰 영상평가에서는 Mo/Mo일 때 12점, Mo/Rh일 때 11점, Rh/Rh일 때 10.5점, Mo/Al일 때 10점, Rh/Al일 때 9점 순으로 나타났다.
엑스선 의료영상이 디지털 시스템으로 발전함에 따라 의료영상의 평가 방법 또한 디지털 시스템에 맞춰 새롭게 개선되었으며 그 중 MTF(Modulation Transfer Function) 측정법은 Fujita이론에 기초한 에지법으로 ISO에 규정되었다. 에지법의 기초인 Fujita이론은 MTF 측정을 위해 슬릿의 각도를 디지털 검출기의 픽셀 열에 대하여 $1^{\circ}{\sim}2^{\circ}$ 기울여 영상을 획득한 후 LSF를 합성하는 것으로 샘플링 간격은 각도에 따라 크게는 1/54배, 작게는 1/28배 감소하게 된다. 본 연구에서 사용된 장비는 Simens사의 MAMMOMAT Inspiration으로 비정질 셀레늄(amorphous selenium) 기반의 $0.085{\times}0.085mm^2$ 의 픽셀 사이즈를 갖는 검출기를 이용하여 presampling MTF를 측정하였다. 측정 방법은 Fujita의 슬릿법와 동일한 방법인 와이어법를 이용하였으며 측정된 영상에서 얻은 픽셀값을 이용하여 엑셀에서 이산 푸리에 변환을 시행하였다. 실험 결과 Fujita이론 대비 약 3배 이상의 샘플링 간격(sampling interval)의 경우 해상도 평가 지수인 10% MTF에서 약 85% 이하의 정확도를 보였으며 선예도 평가 지수인 50% MTF에서 약 93% 이하의 정확도를 나타내었다. 하지만 샘플링 간격이 Fujita 이론 대비 2배 정도 늘어난 경우는 50%와 10% MTF 모두 96% 이상의 정확도를 가진다는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 변조전달함수(Modulation transfer function, MTF)를 이용한 컴퓨터 방사선영상의 감도 노출 분류에 따른 공간분해능을 평가하여 컴퓨터 방사선영상 획득의 기초자료로 제시하고자 하였다. 본 실험에서는 $100{\mu}mm$ 픽셀의 영상판을 이용하여 엣지법의 MTF를 측정하였다. 방사선 선질은 IEC 61267에서 권고하고 있는 RQA5를 이용하였다. X-선이 조사된 영상판은 감도 노출 분류를 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1200으로 각각 설정한 후 디지털 영상화하였다. 최종 획득된 영상들은 공인된 영상분석 프로그램인 image J와 Origin 8.0을 이용하여 MTF 50%와 10%를 구하여 평가하였다. 그 결과 감도 노출 분류 200에서 가장 우수한 MTF 50%($1.979{\pm}0.114lp/mm$)와 MTF 10%($3.932{\pm}0.041$)의 공간주파수를 구하였다. 따라서 골절 등과 같이 높은 공간분해능을 요구하는 질병진단에 유용할 것으로 사료된다.
MTF 메시지는 C4I 체계와 같은 국방 메시지 시스템에서 필요한 정보를 상호 교환하거나 다른 시스템으로 정보를 전달하고자 할 때 사용되는 정형화되고 표준화된 메시지 포맷이며, XML은 다양한 검색 지원 및 하드웨어나 소프트웨어에 종속되지 않는 장점을 바탕으로 인터넷 기반에서 전자정보의 효율적 표현과 교환에 최적의 수단으로 평가 받고 있다. 미군은 MTF에 이러한 XML 기반 기술과 결합한 XML-MTF를 도입하여 지속적인 개량과 발전을 도모하고 있으나, 우리 군은 자체 MTF 체계를 보유하지 않고 있으며 또한, 여러 C4I 체계가 Web 기반으로 이동함에 따라 한$\cdot$미간 효율적인 연합작전 수행을 위해 MTF의 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 MTF 메시지의 기본구조 및 본문 구성, 작성규칙을 분석하며, 이러한 결과를 바탕으로 XML 변환을 위한 엘리먼트 명칭과 기본적인 매핑(Mapping) 규칙을 제안한다 또한, 제안된 매핑 규칙을 적용하여 MTF 메시지 샘플을 XML 문서로 직접 변환해 봄으로써 MTF 메시지가 XML 문서로 변환이 가능함을 보이고, 이를 기반으로 MTF 메시지를 생성하고 이를 자동으로 XML 문서로 변환하는 XML-MTF 변환 프로그램을 구현한다.
본 연구의 목적은 디지털방사선시스템의 영상 품질을 비교하고 평가함에 있다. 영상의 정량적인 분해능을 나타내는 변조전달함수, 노이즈 특성을 나타내는 잡음력 스펙트럼을 이용하여 영상 품질평가를 하였다. IEC61267 선질을 사용하여 IEC62220-1에서 제시하는 기하학적인 조건과 실제 임상에서 사용되어지는 기하학적인 조건을 사용하여 부가필터 및 그리드, 임상선량을 이용하여 edge 팬텀을 사용하여 MTF값을 측정하였다. Grid, Filter, SID, kVp, mAs에 따른 MTF 결과는 임상조건 100, 180cm 와 IEC62220-1 기하학적인 조건 150cm에서 MTF 공간주파수 측정값은 비슷하게 나타났으며, 오히려 임상조건 100, 180cm에서 공간주파수가 높은 경우도 있었다. NPS 결과는 선량이 증가함에 따라 감소함을 나타내었다. IEC61267 선질을 이용한 영상품질평가에서는 IEC62220-1기하학적인 조건을 이용한 품질평가보다 임상조건 기하학적인 조건을 사용한 영상의 품질이 좋았다. IEC 와 임상조건에서의 MTF와 NPS는 크게 차이가 나지 않았음을 알 수 있었다. 그러므로 향후 IEC 표준에서 제시하는 영상품질 평가보다는 임상 조건을 적용한 영상품질 평가방법을 적용하기 위해서 부가필터사용 유 무, 그리드사용 유 무, SID변화, 선질, 선량 등의 파라메터를 적절히 이용하여 가장 적은 선량으로 공간분해능이 좋고, NPS가 감소하는 방법들을 찾는다면 향후 실제 임상에서 사용되고 있는 디지털방사선시스템을 최적의 품질로 유지할 수 있는 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
광학기기가 대상물체를 영상으로 완벽하게 재현할 수는 없으므로 이러한 광학기기의 특성을 평가하는 방법으로서 변조전달함수(MTF)가 보편적으로 사용된다. 그런데 한편으로 렌즈의 수차가 적어지면 광학시스템 구경의 회절과 수차 사이의 반응이 매우 복잡해지므로 기존의 MTF의 방법으로는 광학기기를 평가하기가 어렵다. 이 경우에는 렌즈의 수치구경, 탈초점, 광경로차 및 위상차를 고려한 MTF를 구해야 한다. 본 논문에서는 이러한 방법으로서 가장 보편적으로 알려진 베셀함수를 이용하여 이의 타당성을 검증하고 실례를 통하여 이를 보여주고자 하였다.
본 연구에서는 디지털 의료용 X선을 이용하여 소듐냉각고속로 금속연료봉 내부의 소듐 충전상태를 평가하고자 하였다. 의료용 X선은 디지털방사선(digital radiography, DR)시스템을 사용하였다. 최상의 공간분해능을 도출하기 위해 X선관의 초점크기와 디지털영상후처리 방법을 변화시켰다. 이때 텅스텐을 이용한 에지방법의 변조전달함수(modulation transfer function, MTF)를 사용하여 선예도(0.5 MTF)와 해상도(0.1 MTF) 를 평가하였다. 그 결과 소초점에서 영상후처리의 대조도를 강화시킨 조건에서 3.871 lp/mm (0.1 MTF)와 3.290 lp/mm (0.5 MTF)의 공간분해능을 얻었다. 결론적으로 이러한 결과는 디지털 의료용 X선을 이용하여 소듐냉각고속로 금속연료봉 내부의 소듐 충전상태를 관찰할 수 있었다.
위성의 성능은 위성 생산물에 의해 평가될 수 있다. 위성 기술 수준이 진입 단계인 경우 대부분의 노력이 위성 작동 및 안전성에 집중되지만, 위성 기술이 적정 수준 이상으로 확보된 이후에는 위성 성능 및 임무 성공에 개발 노력이 집중된다. 특히 광학 위성의 경우 사용자에게 전달되는 위성 영상 품질이 임무 성공 여부와 직접적으로 관련되어 있다. 본 논문은 위성 설계 단계에서 위성 영상 품질 평가에 사용될 수 있는 MTF가 반영된 가상영상을 제작하는 방법을 제시하는 것을 내용으로 한다.
디지털방사선영상시스템의 영상 품질을 비교하기 위해 영상의 정량적인 분해능을 나타내는 변조전달함수(MTF), 노이즈 특성을 나타내는 잡음력 스펙트럼(NPS)을 이용하여 영상 품질평가를 하였다. IEC61267 선질을 사용하여 IEC62220-1에서 제시하는 기하학적인 조건과 실제 임상에서 사용되어지는 기하학적인 조건을 사용하여 그리드 및 부가필터, 임상선량을 이용하여 edge 팬텀을 사용하여 MTF, NPS값을 측정하였다. 그리드사용 유 무, 부가필터사용 유 무, kV, 임상선량(mAs), 영상검출기까지의 거리에 따른 MTF 결과는 임상조건 100cm, 180cm과 IEC62220-1 기하학적인 조건 150cm에서 MTF 공간주파수 측정값은 비슷하게 나타났으며, 오히려 임상조건 100cm에서 공간주파수가 높게 나타나는 경우도 있었다. NPS 결과는 선량(mAs)이 증가함에 따라 감소함을 나타내었다. IEC61267 선질을 이용한 영상품질평가에서는 IEC62220-1기하학적인 조건을 이용한 품질평가보다 임상조건 기하학적인 조건을 사용한 영상의 품질이 좋았다. 본 논문의 영상특성 평가 연구 결과들을 바탕으로 향후 IEC 표준의 영상평가에서 제시하는 평가방법보다는 임상 조건을 적용한 영상특성 평가방법을 적용한다면 실제 임상의 디지털방사선영상시스템의 영상품질을 적절하게 유지할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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