• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권10호
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• pp.3993-4006
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• 2024

Compton imaging excels at visualizing gamma rays in the range of several hundred kiloelectronvolts to several megaelectronvolts. However, this technique has limitations in the imaging of low-energy gamma rays. In contrast, collimatorless imaging technique determines the location of a source by analyzing the distribution of interactions. Because the collimatorless imaging technique excels at imaging low-energy gamma rays that are easily shielded by detector components, it can compensate for the shortcomings of the Compton imaging technique. In this study, we propose a dual-mode imaging technique that selects the imaging method depending on the target gamma-ray energy and fuses them during reconstruction. The collimatorless imaging method demonstrated high angular resolution at low energy levels, whereas the Compton image surpasses it starting from 200 keV within its reconstructible range. The angular resolution of the dual-mode image was between those of the two methods. The trend of the positional error of gamma ray energy was similar to that of the angular resolution, and the dual-mode method exhibited the lowest average error of 0.7°. The dual imaging method exhibited higher efficiency, figure of merit, and signal-to-noise ratio by utilizing events from both imaging modalities. In addition, we investigated the geometrical effects of various structures.

• 한국임상수의학회지
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• 제30권4호
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• pp.268-272
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• 2013

The purpose of this study was to assess the effects of reconstruction kernel, and slice thickness on the accuracy of spiral CT-based volume assessment over a range of object sizes typical of synthetic simulated tumor. Spiral CT scanning was performed at various reconstruction kernels (soft tissue, standard, bone), and slice thickness (1, 2, 3 mm) using a phantom made of gelatin and 10 synthetic simulated tumors of different sizes (diameter 3.0-12.0 mm). Three-dimensional volume assessments were obtained using an automated software tool. Results were compared with the reference volume by calculating the percentage error. Statistical analysis was performed using ANOVA and setting statistical significance at P < 0.05. In general, smaller slice thickness and larger sphere diameters produced more accurate volume assessment than larger slice thickness and smaller sphere diameter. The measured volumes were larger than the actual volumes by a common factor depending on slice thickness; in 100HU simulated tumors that had statistically significant, 1 mm slice thickness produced on average 27.41%, 2 mm slice thickness produced 45.61%, 3 mm slice thickness produced 93.36% overestimates of volume. However, there was no statistically significant difference in volume error for spiral CT scans taken with techniques where only reconstruction kernel was changed. These results supported that synthetic simulated tumor size, slice thickness were significant parameters in determining volume measurement errors. For an accurate volumetric measurement of an object, it is critical to select an appropriate slice thickness and to consider the size of an object.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권2C호
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• pp.213-221
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• 2004

본 논문에서는 저지연 특성을 갖는 2 채널 FIR QMF 뱅크를 시간 영역에서 가중 함수를 이용해서 설계하는 새로운 방법을 제안한다. QMF 뱅크를 설계할 때에 본 논문에서 사용한 가중 함수는 QMF의 반복 설계 과정에서 얻어진 이전의 필터 계수 벡터를 이용하여 계산한다. 그리고 기존의 방법에서는 왜곡이 생기는 주파수 대역은 천이 대역에서 왜곡이 생기는 특정 주파수 대역을 이용하지만 본 논문에서는 통과 대역과 저지 대역 에지 주파수를 이용한다. 통과 대역과 저지 대역 에지 주파수를 이용함으로써 왜곡이 생기는 특정 주파수 대역을 조사할 필요가 없는 장점이 있다. QMF 뱅크 설계에 적용하기 위해서 제안된 방법의 성능 결과를 기존의 방법과 비교하였으며, 가중 함수와 통과 및 저지 대역 에지 주파수를 이용한 제안된 방법이 가중 함수를 계산하기 때문에 기존의 방법에 비해 연산 성능은 떨어지지만 재생 오차는 최대 0.001[dB], 통과 대역 리플은 0.003[dB] 그리고 백색 잡음에 대한 SNR은 71[dB], 스텝 입력에 대한 SNR은 32[dB] 증가했다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1023-1030
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• 2020

임의의 그래프 신호를 복원하기 위해 그래프상의 일부 노드로 구성된 샘플링 집합내의 노드들의 신호값만을 사용하게 되는 경우, 이를 위한 최적의 샘플링 집합 선택 문제에 대해 연구한다. 고도의 계산량을 요구하는 고유값 분해 (eigen decomposition)를 사용하지 않고, 노드를 선택하는 과정에서의 신호 변화값의 차이를 비용함수로 제시한다. 구체적으로, 기존 방식의 비용함수인 신호 복원오차를 최소화하는 대신에 본 연구에서는 신호 변화값의 차이를 비용함수로 채택하여 이를 최소화하는 간단하고 고속의 탐욕 (greedy) 샘플링 집합선택 알고리즘을 제안한다. 기존의 고속알고리즘과 성능평가 비교를 위해 다양한 그래프 신호에 대한 폭넓은 실험을 진행하여, 기존 방식 대비 신호복원 성능감소를 약 7% 이내로 유지하면서 실행시간을 10배이상으로 단축하였음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권5C호
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• pp.487-495
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• 2007

에러가 존재하는 전송 환경에서 압축된 영상을 전송하는 경우, 일정한 화질을 유지하기 위해서는 에러 은닉 기법이 필요하다. 본 논문에서는 블록 기반의 영상 압축에 있어서 공간적 에러 은닉 기법을 제안한다. 제안된 기법은 공간 영역에서 슬라이스 단위의 에러가 발생했을 경우, 에러가 발생한 블록에 이웃하는 상 하 블록의 경계 화소를 이용하여 손상된 블록의 상 하 외곽 영역의 세밀한 에지 방향성을 찾아 각각 부분 복원을 한다. 그리고 복원되지 않은 내부 영역은 이웃한 경계 화소를 이용하여 블록 내의 전체적인 에지 방향성을 찾아 적응적으로 최종 복원 영상을 만들어 내는 2단계의 경계 정합 기법이다. 이 기법은 기존의 에러 은닉 방식보다 복잡도가 낮을 뿐만 아니라 에지를 흐름을 잘 복원하여 객관적 주관적으로 우수한 복원 영상을 얻게 해준다.

• 한국음향학회지
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• 제19권1호
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• pp.97-102
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• 2000

부대역 코딩은 데이터의 압축을 위해 신호의 주파수를 부대역 필터로 통과시켜 서로 상관이 없는 주파수대역으로 분할하여 각 대역의 신호의 에너지에 적합한 비트 할당을 사용하여 인코딩한다. 실제로 부대역 신호의 코딩은 PCM, DPCM이 사용되는 데 고압축의 전송속도를 얻기 위해서 벡터양자기를 사용하였다. 대부분의 연구자들은 부호화기의 오차에만 주안점을 두고 전체 필터대역의 회복오차와 이 오차가 필터대역에 의존되는 것에는 연구가 진행되지 않았다. 본 논문은 벡터양자기를 사용한 부대역 코덱의 분석과 최적구현의 새로운 접근방법을 제공하여 준다. 본 논문에서는 부대역 코덱에서 벡터양자기의 코드 북의 크기와 벡터크기 그리고 대역필터계수에 의존되는 전체 시스템의 회복오차인 Mean Squared reconstruction Error(MSE)를 계산하였다. 본 논문에서는 각 대역의 구조에서 이 MSE로 양자화를 모델링하고 주어진 전송속도, 필터길이, 입력신호 상관모델의 함수인 이 MSE를 최소화하는 최적의 Finite Impulse Response(FIR) 필터를 구현하였다. 최적구현의 예로 2-채널의 paraunitary 필터뱅크의 4-tap 필터계수를 구하였다. 이 paraunitary 최적의 필터 계수들을 Monte Carlo 모의시험을 사용하여 구하였다. 이 논문은 벡터양자기를 사용한 부대역 코덱의 분석방법을 제공하여 주어서 그 활용도가 기대된다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권9호
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• pp.143-147
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• 2016

최근 디지털 단층영상합성 시스템 (digital tomosynthesis system, DTS)은 일반 X-ray의 영상 중첩현상과 전산화단층촬영장치 (computed tomography, CT)의 높은 선량의 문제점을 해결하기 위하여 개발되었다. 본 연구의 목적은 흉부 촬영용 디지털 단층영상합성 시스템 (chest digital tomosynthesis, CDT)의 재구성 알고리즘 개발 및 화질과 선량 평가를 수행하는 것이다. 영상의 재구성은 필터 후 역투영 (filtered back-projection, FBP)을 모델링하였고, 팬텀 영상을 획득하기 위한 X-선과 검출기 사이의 각도를 ${\pm}10^{\circ}$, ${\pm}15^{\circ}$, ${\pm}20^{\circ}$, 그리고 ${\pm}30^{\circ}$로 구성하였다. 영상의 화질 평가는 평균 제곱근 편차 (root mean square error, RMSE)와 신호대 잡음 변화율 (signal difference-to-noise ratio, SDNR)로 수행하였고, 선량 평가는 ${\pm}20^{\circ}$의 범위에서 유효선량으로 수행하였다. 결과적으로, 모든 각도에서 Slice thickness 필터를 적용한 팬텀영상이 가장 우수한 RMSE와 SDNR 결과를 나타내었고, 최종 유효 선량은 0.166 mSv로 측정되었다. 결론적으로, 개발한 CDT 재구성 알고리즘의 유용성을 증명하였고, 최종 유효 선량을 측정하여 CDT의 기초 실험 데이터를 구축할 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제30권1호
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• pp.56-65
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• 2009

Compton imaging is often recognized as a potentially more valuable 3-D technique in nuclear medicine than conventional emission tomography. Due to inherent computational limitations, however, it has been of a difficult problem to reconstruct images with good accuracy. In this work we show that the row-action maximum likelihood algorithm (RAMLA), which have proven useful for conventional tomographic reconstruction, can also be applied to the problem of 3-D reconstruction of cone-beam projections from Compton scattered data. The major advantage of RAMLA is that it converges to a true maximum likelihood solution at an order of magnitude faster than the standard expectation maximiation (EM) algorithm. For our simulations, we first model a Compton camera system consisting of the three pairs of scatterer and absorber detectors placed at x-, y- and z-axes, and generate conical projection data using a software phantom. We then compare the quantitative performance of RAMLA and EM reconstructions in terms of the percentage error. The net conclusion based on our experimental results is that the RAMLA applied to Compton camera reconstruction significantly outperforms the EM algorithm in convergence rate; while computational costs of one iteration of RAMLA and EM are about the same, one iteration of RAMLA performs as well as 128 iterations of EM.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권2호
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• pp.133-142
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• 1998

Bayesian SPECT 영상재구성에 있어서 정교한 형태의 사전정보를 사용할 경우 bias 및 variance와 같은 통계적 차원에서의 정량적 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, "thin plate" 와 같은 고차의 smoothing 사전정보는 "membrane"과 같은 일반적인 다른 사전 정보에 비해 bias를 개선시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 장점은 영상재구성 알고리즘에 내재하는 hyperparameters의 값을 최적으로 선택하였을 경우에만 적용된다. 본 연구에서는 thin plate와 membrane의 두가지 대표적인 사전정보를 포함하는 영상재구성 알고리즘의 정량적 성능에 대해 집중 고찰한다. 즉, 알고리즘에 내재하는 hyperparameters 가 통계적 차원에서 bias와 variance에 어떠한 영향을 미치는지 관찰한다. 실험에서 Monte Carlo noise trials를 사용하여 bias와 variance를 계산하며, 각 결과를 ML-EM 및 filtered backprojection으로부터 얻어진 bias 및 variance와 비교한다. 결론적으로 thin plate와 같은 고차의 사전정보는 hyperparameters의 선택에 민감하지 않으며, hyperparameters 값의 전 범위에 걸쳐 bias를 개선시킴을 보인다. 걸쳐 bias를 개선시킴을 보인다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.169-177
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• 2006

이 논문의 목적은 X선의 감쇠를 이용한 측정에서 발생하는 여러 종류의 잡음을 효과적으로 제거하는데 적합한 영상재구성 방법을 제안하는 것이다. 구체적으로, X선의 방출기와 검출기의 필연적인 기계적 오류에 의해 발생하는 원형모양 오류와 전반적인 관측오차와 푸리에 변환기반 재구성 과정에서 나타나는 줄무늬 모양 잡음을 효과적으로 제거하기 위해 웨이블렛 방법을 제안한다. 원형모양 오류를 프로젝션에서 제거하기 위해 해당 잡음이 각도방향으로 강한 상관관계를 가지고 있음을 이용하여, 평균화된 정보에서 해당 잡음의 강도를 추정하고 이를 웨이블렛 축소법을 통해 제거하는 방법을 제안한다. 또한, 전반적인 잡음 제거와 영상재구성을 위해 웨이블렛-배규렛 분해법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 푸리에 변환을 기반으로 하는 방법에 비해 원형모양 오류와 영상재구성에 있어서 우수한 영상을 제공함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.