• 대한기계학회논문집B
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• 제29권11호
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• pp.1182-1188
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• 2005

An x-ray PIV (Particle Image Velocimetry) technique was developed to measure quantitative information on flows inside opaque conduits and on opaque-fluid flows. At first, the developed x-ray PIV technique was applied to flow in an opaque Teflon tube. To acquire x-ray images suitable for PIV velocity field measurements, refraction-based edge enhancement mechanism was employed using detectable tracer particles. The optimal distance between with the sample and detector was experimentally determined. The resulting amassed velocity field data were in reasonable agreement with the theoretical prediction. The x-ray PIV technique was also applied to blood flow in a microchannel. The flow pattern of blood was visualifed by enhancing the diffraction/interference -bas ed characteristic s of blood cells on synchrotron x-rays without any contrast agent or tracer particles. That is, the flow-pattern image of blood was achieved by optimizing the sample (blood) to detector distance and the sample thickness. Quantitative velocity field information was obtained by applying PIV algorithm to the enhanced x-ray flow images. The measured velocity field data show a typical flow structure of flow in a macro-scale channel.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.45-46
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• 2003

The x-ray micro-imaging technique was employed to measure the size and velocity of micro-bubbles moving in an opaque tube simultaneously. Phase contrast images were obtained at interfaces of micro-bubbles between water and air due to different refractive index. Micro-bubbles of $20\~120{\mu}m$ diameter moving upward in an opaque tube $(\phi=2.7mm)$ were tested. For two different working fluids of tap water and DI water, the measured velocity of micro-bubbles is roughly proportional to the square of bubble size.

• 한국가시화정보학회지
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• 제3권1호
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• pp.20-25
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• 2005

An x-ray PIV (Particle Image Velocimetry) technique was developed fur measuring quantitative information on flows inside opaque conduits and/or opaque-fluid flows. To check the performance of the x-ray PIV technique developed, it was applied to a liquid flow in an opaque Teflon tube. To acquire x-ray images suitable for PIV velocity field measurements, the refraction-based edge enhancement mechanism was employed with seeding detectable tracer particles. The amassed velocity field data obtained were in a reasonable agreement with the theoretical prediction. The x-ray PIV technique was also applied to get velocity fields of blood flow and to measure size and velocity of micro-bubbles simultaneously, and to visualize the water refilling process in bamboo leaves. The x-ray PIV was found to be a powerful transmission-type flow imaging technique fur measuring quantitative information of flows inside opaque objects and various opaque-fluid flows.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.258-266
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• 2015

현대 방사선치료는 고선명 X선 투사영상을 이용하여 환자 및 종양의 위치를 확인하는 기술이 요구되지만, 3차원 영상 촬영을 위한 피폭량 및 영상정보의 급격한 증가는 환자에게 추가적인 부담이 될 수 있다. 본 연구에서는 영상의 구조 정보를 효과적으로 추출할 수 있는 Structural similarity (SSIM) 인자를 도입하여 매일 촬영하는 환자의 2차원 X선 영상간 차이를 자동 분석하여 환자의 위치 정확성의 검증 가능성을 제시하였다. 먼저 종양을 모사하기 위하여 구형 전산 팬텀의 크기와 위치를 변화시키면서 각각의 투사 영상을 시뮬레이션하고, SSIM 인자를 통해 영상 간 차이를 검출하여 분석하였다. 또한 12일간 매일 촬영한 방사선 치료 환자의 2차원 X선 영상들 간 차이를 동일한 방법으로 검출하였다. 그 결과 산출된 팬텀 변화에 따른 SSIM 값은 0.85~1 범위로, 관심영역(ROI)을 영상 전체가 아닌 팬텀으로 한정하였을 때는 0.006~1 범위로 나타나서 ROI 적용 시 민감도가 크게 상승하는 것을 확인하였다. 또한 임상 영상의 SSIM은 0.799~0.853 범위의 값을 나타냈으며 영상 간 차이가 SSIM 분포 상에 검출되는 것을 확인하였다. 본 연구결과는 소요 시간 및 피폭 등의 우려로 매일 사용하기 어려운 3차원 영상기법 대신 간단한 2차원 영상만을 이용하여 객관적이고 정량적인 환자 위치 정확성의 자동 평가 기법을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권4호
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• pp.48-53
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• 2010

Water-uptake through roots, is an essential process of the water flow in plants. Its visualization is very useful for understanding sap flow dynamics at whole plant level. In this study, the tips of Arabidopsis' root hairs were excised and exposed to repeated dehydration and rehydration processes. The water-refilling through individual xylem vessels was visualized using the synchrotron X-ray micro-imaging technique. The high temporal resolution ($2\;{\mu}m$) and beam intensity of the X-ray source allowed to acquisition of consecutive X-ray images of the water-refilling process up to 10 frames/sec. Various flow patterns were observed and the ascending speed of the water-air interfaces was analyzed. The relation between the water-rising height and ascending speed was also analyzed. The present results would provide better alternative for investigating sap flows in roots.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권3호통권96호
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• pp.198-207
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• 1999

This paper presents an accurate algorithm for geometric calibration of X-ray imaging system. Calibration is a very important process for improving an imaging system performance. There has been a lot of previous works using linear camera modeling technique, where lens distortion is neglected and/or center of distortion is assumed to be known. Geometrical distortion of image intensifier, however, is very large and its center of distortion should be calculated. This paper presents a new calibration method to estimate the intensifier position and orientation, scale factor, distortion coefficient, magnification factor, and center of distortion using the least square method. We investigate the properties of the algorithm by computer simulation. Simulation results show that the parameters can be estimated accurately using the proposed algorithm.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.347-354
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• 2009

암석의 물성을 정확히 예측하기 위해서는 물성에 일차적인 효과를 미치는 공극구조에 대한 이해가 매우 중요하며, 정확한 공극구조와 물성시뮬레이션을 이용한 다양한 물성예측 및 변화양상의 정량적 상관관계는 많은 지구물리분야에 응용할 수 있다. 최근 비파괴 구조해석방법, 특히 X선 토모그래피를 이용한 고분해능 스캔 등이 상용화되고 컴퓨터의 성능이 향상됨에 따라 실제의 공극구조를 이용하여 투수율을 예측하는 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 이러한 연구를 투수율뿐만 아니라 속도와 전기전도도의 영역으로 확장하려는 시도를 하였다. 하지만 토모그래피 방법에서 발생하는 smoothing 효과에 의해 공극구조가 왜곡되고 계산된 물성에 오차가 발생하여, 영상처리기법(sharpening filtering 및 인공신경망 분류법)을 사용하여 smoothing 효과를 제거하는 방법을 시도하였다. 그 결과 가시적으로 향상된 공극구조를 얻을 수 있었고, 투수율 및 전기전도도의 계산값도 이론적 모델링과 유사한 정도의 정확도를 얻을 수 있었다. 하지만 속도의 경우에는 smoothing 효과의 제거에도 불구하고 오차도 상대적으로 크고 향상정도도 매우 미미하였다. 박편과 토모그래피에서 얻어진 공극구조의 비교 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 사암의 경우에는 토모그래피에서 얻어진 해상도가 너무 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 이유로 smoothing 효과가 제거되어도 속도예측의 향상은 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 제시된 방법은 토모그램의 smoothing 효과를 효율적으로 제거하였으며 이는 토모그래피방법으로 공극구조를 획득할 때 유용하게 사용될 것으로 기대된다. 또한 속도예측의 경우 토모그램의 해상도가 매우 중요한 인자로 판명되었으며 투수율 예측에 일반적으로 사용되는 해상도보다 최소 세 배 이상의 높은 해상도가 요구되는 것으로 파악되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권12호
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• pp.247-253
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• 2013

본 연구의 목적은 Direct DR(Digital Radiography), Indirect DR, I.I(Image Intensifier) DR에서 X선 광자 검출 방식에 따른 선량측정 및 획득된 영상을 정량적이고 객관적인 측정을 통해 DR System을 비교 평가 하는 것이다. Rando phantom을 사용하여 입사표면선량을 측정하였으며, 측정된 입사표면선량 값을 통해 PCXMC 프로그램을 사용하여 유효선량과 방사선 조사로 인한 위험을 평가하였다. 21cm 아크릴 phantom을 사용하여 SNR(Signal to Noise Ratio), NPS(Noise Power Spectrum), CNR(Contrast to Noise Ratio)을 측정하였으며, 측정값은 통계학적 분석기법을 사용하여 유의성을 평가하였다. 입사표면선량, 주요장기선량, 유효선량 모두 direct DR이 가장 낮게 측정되었으며, direct DR 선량을 기준으로 I.I type DR은 약 1.3배, indirect DR은 약 2.4배 높은 선량 비율로 측정되었다. 방사선량에 따른 위험도 역시 동일한 비율로 측정되었다. SNR 측정 결과 direct DR측정값을 기준으로 I.I DR은 약 7.25배, indirect DR이 약 1.48배 낮은 비율로 측정되었다. CNR 측정 결과 direct DR 측정값을 기준으로 I.I DR은 약 1.16배 높고, indirect DR이 약 0.87배 낮은 비율로 측정되었다. 따라서 a-selenium 검출소자를 사용하여 X선 광자를 검출하는 방식인 direct DR은 적은 선량으로 우수한 화질의 영상을 구현함으로써 선량에 민감한 소아나 생식선이 포함된 검사 등에 유용할 것으로 사료된다. 또한 많은 진단 정보를 위한 영상 평가가 요구되는 경우에는 indirect DR이 유용할 것으로 판단된다.

• 방송공학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.1-12
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• 2020

의료분야에서 질환별 유병률 차이로 인한 데이터 수적 불균형은 흔하게 발생되는 문제로 인공지능 학습 성능을 저하시켜 개발의 어려움을 초래한다. 최근 이러한 데이터 수적 불균형문제를 해결하기 위한 한 방법으로 적대적 생성 신경망(GAN) 기술이 도입되었고 다양한 분야에 성공적으로 적용되어왔다. 그러나 수적 불균형에 의해 저하된 성능 문제를 해결하는데 있어서 기존 연구들의 영상 해상도가 아직 충분하지 않고 영상 내 구조가 전역적으로 일관성 있게 모델링 되지 않아 좋은 결과를 얻기 어렵다. 본 논문에서는, 흉부 X선 영상 데이터의 수적 불균형문제를 해결하기 위하여 고해상도 영상을 생성할 수 있는 주목 메커니즘 기반 멀티 스케일 조건부 적대적 생성 네트워크를 제안한다. 해당 네트워크는 질환제어 조건변수에 의해 하나의 네트워크만으로 다양한 질환 영상을 생성할 수 있어 각 클래스별로 학습을 하는 비효율성을 줄였고, 자기 주목 메커니즘을 통해 영상 내 장거리 종속성 문제를 해결하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권6호
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• pp.659-664
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• 2004

It is important to measure precisely the size and velocity of micro-bubbles used in various field. The synchrotron X-ray micro-imaging technique was employed to measure the size and velocity of micro-bubbles moving in an opaque tube simultaneously. Phase contrast images were obtained at interfaces of micro-bubbles between water and air due to their different refractive indices. The X-ray micro-imaging technique was found to measure an optical fiber with an accuracy of 0.2%. Micro-bubbles of 20∼60$\mu\textrm{m}$ diameter moving upward in an opaque tube (${\Phi}$＝2.7mm) were tested to measure bubble size and up-rising velocity. For DI water, the measured velocity of micro-bubbles is nearly proportional to the square of bubble size, agreed well with the theoretical result. In addition, the synchrotron X-ray micro-imaging technique can measure accurately the size and velocity of several overlapped micro-bubbles.