• Journal of Magnetics
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• 제21권4호
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• pp.593-598
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• 2016

In order to reduce the amount of noise component in X-ray imaging system, various reduction techniques were frequently used in the field of diagnostic imaging. Although the previous techniques -such as median, Wiener filters and Anscombe noise reduction technique - were able to reduce the noise, the edge information was still damaged. In order to cope with this problem, total variation (TV) noise reduction technique has been developed and researched. The purpose of this study was to evaluate and compare the image quality using normalized noise power spectrum (NNPS) and contrast-to-noise ratio (CNR) through simulations and experiments with respect to the above-mentioned noise reduction techniques. As a result, not only lowest NNPS value but also highest CNR values were acquired using a TV noise reduction technique. In conclusion, the results demonstrated that TV noise reduction technique is proved as the most practical method to ensure accurate denoising in X-ray imaging system.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권3호
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• pp.719-722
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• 2019

Gamma-ray images generally suffer from a lot of noise because of low photon detection in the gamma camera system. The purpose of this study is to improve the image quality in gamma-ray images using a gamma camera system with a fast nonlocal means (FNLM) noise reduction algorithm with an acceleration function. The designed FNLM algorithm is based on local region considerations, including the Euclidean distance in the gamma-ray image and use of the encoded information. To evaluate the noise characteristics, the normalized noise power spectrum (NNPS), contrast-to-noise ratio (CNR), and coefficient of variation (COV) were used. According to the NNPS result, the lowest values can be obtained using the FNLM noise reduction algorithm. In addition, when the conventional methods and the FNLM noise reduction algorithm were compared, the average CNR and COV using the proposed algorithm were approximately 2.23 and 7.95 times better than those of the noisy image, respectively. In particular, the image-processing time of the FNLM noise reduction algorithm can achieve the fastest time compared with conventional noise reduction methods. The results of the image qualities related to noise characteristics demonstrated the superiority of the proposed FNLM noise reduction algorithm in a gamma camera system.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제37권4호
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• pp.140-146
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• 2016

The ultrasound imaging in medical diagnosis has become a popular modality because of its safe, noninvasive, portable, relatively inexpensive, and provides a real-time image formation. However, usefulness of ultrasound imaging is at times limited due to the presence of signal-dependent noise like as speckle. Therefore, noise reduction is very important, as various types of noise generated limits the effectiveness of medical image diagnosis. This paper introduces a speckle noise reduce algorithm using total variation denoising (TVD) in Laplacian pyramid. With this method, speckle is removed by TVD of bandpass ultrasound images in Laplacian pyramid domain. For TVD in each pyramid layer, a ${\lambda}$ is selected by trial-and-error method. The visual comparison of despeckled 'in vivo' ultrasound images from pancreas shows that the proposed method could effectively preserve edges and detailed structures while thoroughly suppressing speckle. For a Simulated B-mode image, contrast-to-noise-ratio (CNR) and signal-to-noise-ratio (SNR) were obtained like 4.65 dB and 14.11 dB, respectively. The results show that the proposed method can conduct better than some of the existing methods in terms of the CNR and the SNR.

• 전자공학회논문지SC
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• 제49권1호
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• pp.29-38
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• 2012

의료 영상의 획득하는 과정에서 발생하는 잡음은 영상판독 및 진단을 방해하는 요소로 작용한다. 이러한 잡음으로 오염된 영상으로부터 원본영상을 복원하기 위하여 R.O.F(L.Rudin, S Osher, E. Fatemi)에 의해서 제안된 총변이 최적화 알고리즘은 정규화와 합도의 균형을 맞춰 잡음을 제거할 수 있는 방법이다. 그러나 잡음 제거율을 높이기 위한 반복연산을 수행하는 과정에서 발생하는 경계영역의 몽롱화 현상은 피할 수 없다. 본 논문에서는 총변이 최적화 알고리즘의 제어 파라미터를 잡음 분산과 영상의 지역분산 특성에 따라서 가변적으로 변환시켜 치아영상의 경계 영역의 왜곡을 최소화하고 전체 영상의 잡음을 제거하고자 하였다. CBCT 치아영상 464장을 대상으로 제안된 알고리즘을 적용한 결과, 기존의 R.O.F가 제안한 방법에 비해 PSNR측면에서 약 3dB 정도 향상됨을 보였다. 또한 처리된 결과영상을 3D 볼륨으로 재구성하여 비교한 결과, 기존의 방법보다 치아모델의 경계영역이 더 잘 보존됨을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권11호
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• pp.1413-1421
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• 1997

A new control method to alleviate the impulsive noise at the exit of high-speed railway tunnel was applied to the compression wave at the entrance of the tunnel. This method uses the interaction phenomenon of unsteady expansion wave and unsteady compression wave. Unsteady expansion wave was assumed to be made instantaneously by the simple theory of shock tube. Total Variation Diminishing method was employed to solve the axisymmetric unsteady compressible flow field with a specified compression wave. Numerical results show that the maximum pressure gradient of the propagating compression wave decreases with increase of the wave length of the unsteady expansion wave. It is found that the impulsive noise reduction can be obtained when the unsteady expansion wave with a large wave length is emitted just before the train enters the tunnel. The present results give the possibility to reduce the impulsive noise at the exit of tunnel.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.707-712
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• 2018

CT의 검사 건수는 크게 증가하고 있으며, 이에 따른 방사선 피폭도 늘어나고 있는 실정이다. 반복된 두부 CT검사는 수정체 및 갑상선에 영향을 줄 수 있다. 대부분의 병원에서는 두부 CT검사로 영상 정보 증가와 영상 질 향상에 대한 관심에 비해 주요장기 방사선 피폭에 대한 관심은 부족한 경향이 있다. 사용 프로토콜은 병원마다 다른 경향이 있고 업무과중으로 피폭선량을 고려할만한 여건은 부족한 편이다. 피폭감소를 고려한 저관전압 CT를 사용할 경우 임펄스 잡음이 발생한다. 본 연구에서는 잡음이 발생한 CT 영상에 대해 제안한 방법을 적용하여 화질 개선 정도를 분석하였다. 제안하는 영상개선 방법은 임펄스잡음후보 화소에 대해서만 총변량 최적화 방법을 적용하였다. 실험결과 에지 정보가 잘 보존되는 특징이 있었고 임펄스 잡음을 효과적으로 제거 할 수 있었다. 관전압과 회전시간에 따라 획득된 영상들에 대해서 매우 잘 작동하였다. 본 연구에서 제안하는 방법을 적용한다면 화질 걱정 없이 검사 프로토콜을 피폭 최저조건으로 설정하여 사용할 수 있고 CT에 적용시 도움이 될 것으로 판단한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권4호
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• pp.252-260
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• 2012

최근 Computed tomography (CT) 조사선량의 인체에 대한 부정적 영향이 부각됨에 따라 선량을 줄이는 연구가 활발히 진행되고 있고, 이로 인하여 소 동물에 관한 연구는 점점 임상전의 연구로서 필수적으로 여겨지고 있다. 최근에는 피폭 선량을 줄일 수 있는 방법으로서 이론적으로 투영 데이터가 충분하지 않을 때 정확하게 영상을 재구성 하는 것이 가능한 Total Variation (TV) minimization 알고리즘이 각광받고 있다. 이에 본 연구에서는 micro-CT (DRGem, Harmony80H series, Korea) 시스템에서 획득한 적은 수의 투영 데이터를 가지고 TV minimization에 기초한 반복적 영상 재구성 알고리즘과 기존의 Feldkamp-Davis-Kress (FDK) 알고리즘을 사용하여 영상을 재구성하고 두 알고리즘의 영상 화질을 비교 및 평가하였다. TV minimization 알고리즘의 효과를 평가하기 위해서, 먼저 서로 다른 농도의 조영제, 물, 공기가 들어있는 원통형 팬톰을 제작하였고, micro-CT를 사용하여 영상을 획득하였다. Tube와 검출기 일회전 당 최대 400개의 투영 데이터를 획득할 수 있으며, TV minimization 알고리즘의 영상 복원의 정도를 평가하기 위해서 20, 50, 90, 180장의 적은 투영 데이터를 추출하였다. 영상 비교평가를 위한 참고 영상(FDK-reference 영상)은 마찬가지로 400개의 투영데이터를 이용하여 FDK 알고리즘으로 재구성하였고, 20, 50, 90, 180장의 투영데이터를 가지고 TV minimization 알고리즘, FDK 알고리즘을 이용하여 재구성한 영상과 FDK-reference 영상의 프로파일, Contrast-to-noise ratio (CNR), Universal quality index(UQI)를 각각 비교평가 하였다. 또한, 소 동물에 관한 연구를 위하여 mouse 영상에 관하여 프로파일과 UQI를 분석하여 비교평가 하였다. 결과적으로 90개의 투영데이터를 사용하여 재구성한 원통형 팬톰 영상을 분석하였을 때, TV minimization 영상(TV-90) 및 FDK 영상(FDK-90)의 CNR과 UQI를 비교하였을 때 FDK-90보다 TV-90에서 CNR이 0.21, UQI가 0.18 증가하였다. 원통형 팬톰 영상과 같은 조건에서 mouse 영상을 사용하였을 때, UQI는 FDK-90보다 TV-90에서 0.08 증가하였다. 결론적으로 본 연구결과는 기존의 micro-CT의 투영 데이터의 사분의 일이 되는 투영데이터를 사용하여 영상을 재구성하여 비교평가 한 결과 투영영상 데이터의 수가 제한되는 경우에 FDK 알고리즘보다 TV minimization 알고리즘이 X-ray 조사시간을 줄임으로서 피폭선량을 줄이는데 효과적으로 기여할 것으로 기대된다. 특히, 조사시간의 단축은 물체의 움직임으로 인한 영상 화질의 저하를 감소시키는데 기여할 것으로 사려된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37A권11호
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• pp.961-971
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• 2012

This article is concerned with effective numerical techniques for partial differential equation (PDE)-based image restoration. Numerical realizations of most PDE-based denoising models show a common drawback: loss of fine structures. In order to overcome the drawback, the article introduces a new time-stepping procedure, called the method of nonflat time evolution (MONTE), in which the timestep size is determined based on local image characteristics such as the curvature or the diffusion magnitude. The MONTE provides PDE-based restoration models with an effective mechanism for the equalization of the net diffusion over a wide range of image frequency components. It can be easily applied to diverse evolutionary PDE-based restoration models and their spatial and temporal discretizations. It has been numerically verified that the MONTE results in a significant reduction in numerical dissipation and preserves fine structures such as edges and textures satisfactorily, while it removes the noise with an improved efficiency. Various numerical results are shown to confirm the claim.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.679-684
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• 2023

정맥의 천자는 병리학적 검사를 위한 혈액 샘플을 획득하기 위해 널리 사용되고 있다. 바늘을 사용한 침습적인 정맥 천자 방법이 반복되서 시행되면 환자가 받는 고통이 증가되는 문제가 있어 본 연구팀은 사전에 소형 근적외선 (near-infrared, NIR) 영상 시스템을 개발하였다. 획득된 NIR 영상의 화질 개선을 위하여 본 연구에서는 노이즈 제거에 효율적으로 잘 알려진 비지역적 평균 (non-local means, NLM) 알고리즘을 모델링하여 시스템에서의 적용 가능성을 분석하고자 한다. 개발된 NIR 영상 시스템은 dichroic 및 long-pass filter를 적외선 (infrared, IR)이 통과하여 최종적으로 CMOS 센서 모듈로 검출되는 원리를 기반으로 구성하였다. 제안하는 NLM 알고리즘은 노이즈를 제거시키고자 하는 픽셀을 주변 픽셀들간의 거리들을 고려한 값으로 대체하는 원리를 기반으로 모델링하였다. 850 nm의 중심 파장을 가진 NIR 영상을 획득 후 NLM 알고리즘을 적용하여 히스토그램 평활화를 통해 최종 정맥 영역을 분할하였다. 결과적으로 NLM 알고리즘을 적용한 정맥의 NIR 영상의 coefficient of variation은 평균 0.247로 기존의 filtering 방법들과 비교하여 우수한 결과값으로 도출되었다. 또한 NLM 알고리즘의 dice similarity coefficient 값은 기존의 median filter와 total variation 방법에 비하여 각각 62.91 및 9.40% 향상된 값이 획득되었다. 결론적으로 NLM 알고리즘은 NIR 영상 시스템으로 획득한 정맥의 정확한 분할이 가능하게 할 수 있음을 증명하였다.

• 핵의학기술
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• 제25권2호
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• pp.15-24
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• 2021

SPECT/CT는 보급 초기에 뛰어난 보정방법과 융합영상을 기반으로 한 정성적 기능이 주목받았고, 최근 동반진단치료(Theranostics)등의 도입으로 그 정량적 기능에 대한 관심과 활용이 증가되는 추세이다. PET/CT와 달리 SPECT/CT의 절대 정량화는 조준기의 종류, 검출기 회전과 같은 조건들이 영상획득과 재구성 방법 등에 까다로운 요소로 작용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 SPECT/CT 촬영조건 중 투영상수와 투영상당 획득시간에 따른 총 획득시간(검사시간)의 증·감이 방사능농도 추정치에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 부피 9,293 ml의 원통형 팬텀에 멸균수를 가득 채운 후 99mTcO4- 91.76 MBq를 희석하여 총 획득시간 600 sec(10 sec/frame × 120 frames, matrix size 128 × 128)의 조건으로 기준영상을 촬영하였고, 체적감도와 교정인자를 확인하였다. 기준영상을 중심으로 총 획득시간을 60(-90%), 150(-75%), 300(-50%), 450(-25%), 900(+50%), 1200(+100%) sec/frame으로 증·감시켜 비교영상을 획득하였고, 각 영상별 세부조건은 투영상당 획득시간(sec/frame)을 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 15.0, 20.0 sec/frame(투영상수 120frames 고정)로, 투영상수를 12, 30, 60, 90, 180, 240 frames(투영상당 획득시간 10 sec/frame 고정)로 설정하였다. 획득된 각 영상에서 관심체적을 통하여 측정한 계수를 바탕으로 정성적 평가로서 CNR(Contrast to Noise Ratio)의 변동률(%)을 확인하였고, 방사능농도 추정치의 변동률(%)을 통해서는 정량적 평가를 시행하였다. 이때 방사능농도 추정치(cps/ml)와 실제 방사능농도(Bq/ml)의 관계는 회복계수(RC_Recovery Coefficients)를 지표로 비교·분석하였다. 투영상수 변화에 따른 결과[CNR 변동률(%), 방사능농도 추정치 변동률(%), RC]는 총 획득시간 증감률(%) -90%에서 [-89.5%, +3.90%, 1.04], -75%에서 [-77.9%, +2.71%, 1.03], -50%에서 [-55.6%, +1.85%, 1.02], -25%에서 [-33.6%, +1.37%, 1.01], +50%에서 [+33.7%, +0.71%, 1.01], +100%에서 [+93.2%, +0.32%, 1.00]이었으며, 투영상당 획득시간 변화에 따른 결과는 총 획득시간 증감률(%)-90%에서 [-89.3%, -3.55%, 0.96], -75%에서 [-73.4%, -0.17%, 1.00], -50%에서 [-49.6%, -0.34%, 1.00], -25%에서 [-24.9%, 0.03%, 1.00], +50%에서 [+49.3%, -0.04%, 1.00], +100%에서 [+99.0%, +0.11%, 1.00]이었다. SPECT/CT에서 총 획득시간의 증·감에 따라 획득된 총 계수와 그에 따른 영상품질(CNR)은 비례하여 변화하는 양상을 보였지만, 절대 정량화를 통한 정량적 평가에서는 모든 실험조건에서 5% 미만(-3.55에서 +3.90%)의 변화를 보여 큰 영향을 받지 않고 정량적 정확성(RC 0.96에서 1.04)을 유지하였다. 검사시간의 증가보다는 단축을 우선하여 고려하였을 때 총 획득시간 감소는 정성적 기능에 있어서 기존에도 배제할 수 없었던 사항이지만 정량적 기능은 큰 손실 없이 적용 가능하여 임상적으로 실효성이 있다고 판단된다. 다만 총 획득시간의 증·감 시 동일한 검사시간이라면 투영상수의 변경보다는 투영상당 획득시간의 변경이 정성적, 정량적으로 조건변화에 따른 변동 폭이 적은 것으로 나타났다.