• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권4호
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• pp.253-259
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• 2004

본 연구에서는 디지털 X-선 영상시스템의 최적화 설계를 위하여 몬테카를로 방법을 이용한 영상모의실험용 코드를 visual $C^{++}$ 프로그래밍 언어를 사용하여 개발하였다. 디지털 X-선 영상시스템으로 Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체 및 광센서 어레이를 고려하였으며, 일반적인 실험 환경을 모사하기 위해 2차원 평행 그리드를 포함시켰다. X-선과 피사체, 그리드 및 섬광체와의 반응, 그리고 섬광체에서 발생된 빛의 거동 및 광센서 어레이에서의 수집을 몬테카를로 방법을 이용하여 모사하였다. Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체의 두께는 66$\mu\textrm{m}$로 설정하였으며, 광센서 어레이의 픽셀 피치는 48$\mu\textrm{m}$ 그리고 픽셀의 포맷은 256${\times}$256으로 가정하였다. 다양한 모의실험조건에서 X-선 영상을 획득한 후 객관적인 영상시스템의 성능평가 지표인 SNR(signal-to-noise ratio), MTF(modulation transfer function), NPS(noise power spectrum), DQE(detective quantum efficiency) 등을 계산하였으며, 이를 통해 화질을 평가하였다. 본 연구에서 개발된 영상모의실험 코드는 다양한 디지털 X-선 영상시스템에 대해 여러 설계변수들에 대한 성능을 예측함으로써 영상시스템 최적설계에 활용될 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.283-287
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• 2011

본 연구는 고해상도 디지털 X선 영상 검출기 적용을 위해 미세 $Gd_2O_2S$:Tb 형광체 분말을 저온 액상법을 이용하여 합성하였다. 제조된 형광체 분말을 이용하여 입자침전법을 이용하여 형광체 필름을 제작하여 발광특성을 조사하였다. 측정결과, Tb 첨가농도에 따른 상대적인 발광량 측정결과 5 wt%의 첨가농도에서 가장 높은 발광효율을 보였으며, 첨가농도가 증가할수록 소광현상에 의한 발광강도가 급격히 감소하는 경향을 보였다. 또한 270 ${\mu}m$ 두께의 $Gd_2O_2S$:Tb에서 2945 pC/$cm^2$/mR의 발광 강도를 가졌으며, 발광 강도가 거의 포화되는 것을 관찰할 수 있었다. 끝으로 제조된 형광체의 영상획득 성능을 평가하기 위해 상용화된 CMOS 센서를 이용하여 X선 영상을 획득하여 MTF, NPS를 측정하여 DQE 평가를 수행하였다. 측정결과, DQE(0)의 값은 37%로 다소 낮은 값을 보였다. 향후 필름 제조 공정상의 문제점을 해결한다면, DQE를 개선할 수 있을 것으며, 고해상도 의료 방사선 영상 시스템 적용에 유용하게 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 치과방사선
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• 제28권2호
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• pp.387-413
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• 1998

Image resampling is of particular interest in digital radiology. When resampling an image to a new set of coordinate, there appears blocking artifacts and image changes. To enhance image quality, interpolation algorithms have been used. Resampling is used to increase the number of points in an image to improve its appearance for display. The process of interpolation is fitting a continuous function to the discrete points in the digital image. The purpose of this study was to determine the effects of the seven interpolation functions when image resampling in digital periapical images. The images were obtained by Digora, CDR and scanning of Ektaspeed plus periapical radiograms on the dry skull and human subject. The subjects were exposed to intraoral X-ray machine at 60kVp and 70 kVp with exposure time varying between 0.01 and 0.50 second. To determine which interpolation method would provide the better image, seven functions were compared; (1) nearest neighbor (2) linear (3) non-linear (4) facet model (5) cubic convolution (6) cubic spline (7) gray segment expansion. And resampled images were compared in terms of SNR(Signal to Noise Ratio) and MTF(Modulation Transfer Function) coefficient value. The obtained results were as follows ; 1. The highest SNR value(75.96dB) was obtained with cubic convolution method and the lowest SNR value(72.44dB) was obtained with facet model method among seven interpolation methods. 2. There were significant differences of SNR values among CDR, Digora and film scan(P<0.05). 3. There were significant differences of SNR values between 60kVp and 70kVp in seven interpolation methods. There were significant differences of SNR values between facet model method and those of the other methods at 60kVp(P<0.05), but there were not significant differences of SNR values among seven interpolation methods at 70kVp(P>0.05). 4. There were significant differences of MTF coefficient values between linear interpolation method and the other six interpolation methods (P< 0.05). 5. The speed of computation time was the fastest with nearest -neighbor method and the slowest with non-linear method. 6. The better image was obtained with cubic convolution, cubic spline and gray segment method in ROC analysis. 7. The better sharpness of edge was obtained with gray segment expansion method among seven interpolation methods.

• 한국광학회지
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• 제30권2호
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• pp.37-47
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• 2019

야간 감시를 위해 원적외선에서 사용하는 4개의 구면 및 비구면 거울을 갖는 반사식 전방위 비전 시스템 광학계를 제안한다. 이 반사식 전방위 비전 시스템은 유사 카세그레인식 수광부 반사경 시스템과 역 유사 카세그레인식 결상부 반사경 시스템으로 설계되었으며, 그에 따른 설계 과정과 성능 분석을 상세히 제시한다. 이 비전 시스템의 반화각과 F-수는 각각 $40{\sim}110^{\circ}$와 1.56으로 설정하였다. 그리고 원적외선 파장 영역에서 비전 시스템을 사용하기 위해서 상의 크기가 원적외선용 마이크로 볼로미터의 크기와 가능한 같아야 하므로 상의 크기를 $5.9mm{\times}5.9mm$에 맞추어 설계를 진행하였다. 최적화 설계 후 $40{\sim}110^{\circ}$의 반화각 범위에서의 상 크기의 비율은 48.86%이며, 나이퀴스트 주파수인 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선의 변조전달함수 값이 0.381에 도달하였다. 또한 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선 영역에 대한 공차의 누적 확률은 99.75%였다. 또한 역 유사 카세그레인식 구조의 결상부 부경을 온도 변화에 따른 변조전달함수 값을 개선시키는 보상자로 선택하여 반사식 전방위 비전 시스템의 운용 온도 범위인 $-32^{\circ}C$에서 $+55^{\circ}C$의 온도 범위에서 비열화 해석 및 보상화 과정을 진행하였다.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제15권2호
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• pp.102-110
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• 2015

The main source of noise in computed tomography (CT) images is a quantum noise, which results from statistical fluctuations of X-ray quanta reaching the detector. This paper proposes a neural network (NN) based hybrid filter for removing quantum noise. The proposed filter consists of bilateral filters (BFs), a single or multiple neural edge enhancer(s) (NEE), and a neural filter (NF) to combine them. The BFs take into account the difference in value from the neighbors, to preserve edges while smoothing. The NEE is used to clearly enhance the desired edges from noisy images. The NF acts like a fusion operator, and attempts to construct an enhanced output image. Several measurements are used to evaluate the image quality, like the root mean square error (RMSE), the improvement in signal to noise ratio (ISNR), the standard deviation ratio (MSR), and the contrast to noise ratio (CNR). Also, the modulation transfer function (MTF) is used as a means of determining how well the edge structure is preserved. In terms of all those measurements and means, the proposed filter shows better performance than the guided filter, and the nonlocal means (NLM) filter. In addition, there is no severe restriction to select the number of inputs for the fusion operator differently from the neuro-fuzzy system. Therefore, without concerning too much about the filter selection for fusion, one could apply the proposed hybrid filter to various images with different modalities, once the corresponding noise characteristics are explored.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제23권6호
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• pp.609-617
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• 2020

Non-destructive inspection using X-rays is used as a method to check the inside of products. In order to accurately inspect, a X-ray image requires a higher spatial resolution. However, the reduction in pixel size of the X-ray detector, which determines the spatial resolution, is time-consuming and expensive. In this regard, a DMM has been proposed to obtain an improved spatial resolution using the same X-ray detector. However, this has a limitation that the motion blur phenomenon, which is a decrease in spatial resolution. In this paper, motion blur was removed by applying Non-Blind Deconvolution to the DMM image, and the increase in spatial resolution was confirmed. DMM and Non-Blind Deconvolution were sequentially applied to X-ray images, confirming 62 % MTF value by an additional 29 % over 33 % of DMM only. In addition, SSIM and PSNR were compared to confirm the similarity to the 1/2 pixel detector image through 0.68 and 33.21 dB, respectively.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권2호
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• pp.72-78
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• 2016

중합체 겔 선량계의 치료방사선 선량 평가를 위해 CCD 카메라와 LED 광원을 결합하여 소형 광학컴퓨터단층촬영 스캐너를 제작하였다. LED에서 나온 평행 빔은 아쿠아리움, 겔 팬텀, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 후 CCD 카메라로 영상이 수집되었으며, MATLAB을 이용하여 영상을 재구성하였다. 겔 선량계는 구동 모타와 LabVIEW를 이용하여 $0.72^{\circ}$씩 회전시키었으며, 1회전 당 500장의 슬라이스 영상을 얻는데 걸린 시간은 20분 이내였다. 제작한 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 공간주파수 4.5 lp/mm에서 MTF값은 72%이었다. 중합체 겔 선량계의 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 선형상관계수 $r^2$ 값은 0.987이었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권3호
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• pp.241-249
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• 2018

We report a midinfrared dual-field-of-view (FOV) optical system design for an airborne electro-optical targeting system. To achieve miniaturization and weight reduction of the system, it has a common aperture and fore-optics for three different spectral wavelength bands: an electro-optic (EO) band ($0.6{\sim}0.9{\mu}m$), a midinfrared (IR) band ($3.6{\sim}4.9{\mu}m$), and a designation laser wavelength ($1.064{\mu}m$). It is free to steer the line of sight by rotating the pitch and roll axes. Our design co-aligns the roll axis, and the line of sight therefore has a fixed entrance pupil position for all optical paths, unlike previously reported dual-FOV designs, which dispenses with image coregistration that is otherwise required. The fore-optics is essentially an achromatized, collimated beam reducer for all bands. Following the fore-optics, the bands are split into the dual-FOV IR path and the EO/laser path by a beam splitter. The subsequent dual-FOV IR path design consists of a zoom lens group and a relay lens group. The IR path with the fore-optics provides two stepwise FOVs ($1.50^{\circ}{\times}1.20^{\circ}$ to $5.40^{\circ}{\times}4.32^{\circ}$), due to the insertion of two Si lenses into the zoom lens group. The IR optical system is designed in such a way that the location and f-number (f/5.3) of the cold stop internally provided by the IR detector are maintained when changing the zoom. The design also satisfies several important performance requirements, including an on-axis modulation transfer function (MTF) that exceeds 10% at the Nyquist frequency of the IR detector pitch, with distortion of less than 2%.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권4호
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• pp.163-171
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• 2011

본 연구에서는 피사체에 의한 산란, 초점에 의한 흐림, 기하학적 확대도 그리고 검출기의 특성이 반영된 유효검출양자효율(effective detective quantum efficiency, eDQE)과 유효선량을 평가하여 소아 흉부 X선 촬영 시 선량의 최적화를 위한 조사조건의 영향을 평가하였다. 100, 110, 120, 150, 180 cm의 FDD (focus-to-detector distance)일 때 관전압을 40 kVp에서 90 kVp까지 10 kVp씩 증가시켜가며 동일한 유효선량일 때 eDQE를 평가하였다. 그 결과 eDQE는 다른 관전압과 비교 시60 kVp에서 가장 높은 값을 보였다. 특히, 동일한 유효선량일 때 그리드가 없을 경우 상대적으로 매우 높은 eDQE를 나타냈다. 이는 그리드에 의한 산란선의 감소가 그리드에서 흡수된 유효 광자의 손실을 보상하지 못하기 때문이다. 그리드 가 없을 경우 FDD가 증가할수록 향상된 유효변조전달함수(effective modulation transfer function, eMTF)로 인하여 eDQE는 증가하였다. 국내 대형병원들의 대부분은 15개월 소아의 흉부 X선 촬영 시 그리드와 함께 100 cm의 짧은 FDD를 사용하고 있다. 그 결과 대부분의 경우는 국내 환자선량권고량(diagnostic reference level, DRL) $100{\mu}Gy$을 초과하였다. 이는 5세 소아 흉부 X선 촬영 시 150 cm에서 180 cm 사이의 긴 FDD를 사용하지만, 15개월을 모사하고 있는 표준 소아팬텀의 흉부 X선 촬영의 경우 100 cm의 짧은 FDD를 사용했기 때문이다. 따라서, 나이에 따른 소아의 흉부 X선 촬영을 시행하기 위한 적절한 조사조건이 확립되어야 한다. 본 연구 결과는 나이에 따른 소아 선량의 권고량을 설립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국광학회지
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• 제29권4호
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• pp.166-172
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• 2018

본 논문에서는 우주의 진공환경에서 반사경 코팅이 흡수한 습기를 방출하면서 나타나는 경면 형상의 변화를 예측하기 위한 새로운 방법론을 제안한다. 직경 50 mm, 두께 1.03 mm의 원형 시편과 간섭계를 통해 진공환경에서 나타나는 시편 형상 변화량을 측정하고 제르니케 프린지 다항식(Zernike fringe polynomial) 곡률항으로 나타내었다. 그 결과 습기 방출에 따른 코팅 스트레스는 152.7 Mpa로 계산되었다. 계산된 스트레스는 1.25 mm 두께 시편의 수치모사 모델에 적용하여 변화된 형상의 곡률항을 측정결과의 표준편차 이내($78.9{\pm}5.9nm$)로 예측할 수 있음을 검증하였다. 이 방법론을 2019년에 발사 예정인 차세대중형위성의 직경 600 mm 쌍곡면경에 적용, 습기 방출에 의한 경면 형상 변화를 계산하여 반사경의 초점거리가 약 $2.005{\mu}m$ 만큼 ?아짐을 예측하였다. 초점거리 변화는 광학 탑재체의 MTF를 한계공간주파수(Nyquist frequency)에서 2.3% 가량 낮추지만, 요구 사양을 만족하여 우주에서도 문제없이 운용 가능함을 확인하였다.