• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제10권2호
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• pp.86-94
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• 2009

This paper deals with the creation of a new, low-cost point/position tracking system that can measure deformations in engineering structures with simple commercially widespread cameras. Though point tracking systems do exist today, such as Stereo Pattern Recognition (SPR) and Projection Moir$\acute{e}$ Interferometry (PMI) systems, they are far too costly to use to analyze small, simple structures because complex optical components such as large flashes, high-resolution cameras and data acquisition systems with several computers are required. We developed a point tracking system using commercial cameras. This system used IR LEDs and commercial IR CCD cameras to minimize the interference posed by other extraneous light sources. The main algorithm used for this system is an optical point tracking algorithm, which is composed of the point extraction algorithm and the point matching algorithm for 3-D motion estimation. a series of verification tests were performed. Then, the developed point tracking system was applied to measure deformations of an acrylic plate under a mechanical load. The measured deformations of the acrylic plate matched well with the numerical analysis results. The results indicate that the developed point tracking system is reliable enough to measure continuous deformed shapes of various engineering structures.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권6호
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• pp.604-612
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• 2017

An effective and precise method using a scanning white-light interferometer (SWLI) for three-dimensional surface measurements, in particular for roughness measurements, has been proposed. The measurement of a microscopically sloped area using an interferometer has limitations, due to the numerical aperture of the lens. In particular, for roughness measurements, it is challenging to obtain accurate height data for a sloped area using the interferometer, due to diffraction of the light. Owing to these optical limitations of the interferometer for roughness measurements, the Ra measurements performed using an interferometer contain errors. To overcome the limitations, we propose a method consisting of the following two steps. First, we evaluate the height data and set the invalid height area to be blank, using the characteristics of the modulus peak, which has a low peak value for signals that have low reliability in the interferogram. Next, we interpolate the blank area using the adjacent reliable area. Rubert roughness standards are used to verify the proposed method. The results obtained by the proposed method are compared to those obtained with a stylus profilometer. For the considered sinusoidal samples, Ra ranges from $0.053{\mu}m$ to $6.303{\mu}m$, and we show that the interpolation method is effective. In addition, the method can be applied to a random surface where Ra ranges from $0.011{\mu}m$ to $0.164{\mu}m$. We show that the roughness results obtained using the proposed method agree well with profilometer results. The $R^2$ values for both sinusoidal and random samples are greater than 0.995.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.253-263
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• 2013

광학측정기법 중 주파수 스캐닝 간섭계는 기존 3차원 측정기법과 비교하여 광학 하드웨어 구조가 측정과정동안 고정되어 있어, 대물렌즈나 대상물체의 수직 스캐닝 없이 단지 광원의 주파수만 특정한 주파수 밴드내에서 스캐닝 하여 대상물체에 주사되므로, 우수한 광학 측정 성능을 보인다. 광원의 주파수를 변경하여 간섭계를 통해 간섭 영상을 획득한 후, 밝기 영상 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하고, 고속 푸리에 변환을 통한 주파수 분석을 이용하여 대상 물체의 높이 정보를 계측한다. 하지만, 대상물체의 광학적 특성에 기인한 광학노이즈와 주파수 스캐닝동안 획득되는 영상의 수에 따라 증가하는 영상처리시간은 여전히 주파수 스캐닝 간섭계의 문제이다. 이를 위해, 1) 편광기반 주파수 스캐닝 간섭계가 광학 노이즈에 대한 강인성을 확보하기 위해 제안되어진다. 시스템은 주파수 변조 레이저, 참조 거울 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 대상 물체 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 편광 광분배기, 이미지 센서 앞단의 편광기, 광섬유 광원 앞단의 편광기, 편광 광분배기와 광원의 편광기 사이에 위치하는 ${\lambda}/2$ 판으로 구성된다. 제안된 시스템을 이용하여, 편광을 기반으로한 간섭이미지의 대조대비를 조절할 수 있다. 2) 신호처리 고속화 방법이 간섭계 시스템을 위해 제안되며, 이는 그래픽 처리 유닛(GPU)과 같은 병렬처리 하드웨어와 계산 통합 기기 구조(CUDA)와 같은 프로그래밍 언어로 구현된다. 제안된 방법을 통해 신호처리 시간은 실시간 처리가 가능한 작업시간을 얻을 수 있었다. 최종적으로 다양한 실험을 통해 제안된 시스템을 정확도와 신호처리 시간의 관점으로 평가하였고, 실험결과를 통해 제안한 시스템이 광학측정기법의 실적용을 위해 효율적임을 보였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제36권5호
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• pp.367-376
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• 2011

치아우식증의 조기 발견은 외과적 삭제를 피하면서, 적절한 치료를 할 수 있는 좋은 기회를 제공한다. 광간섭단층촬영술은 최근 각광받기 시작한 3차원 이미지 기술로서, 안과에서 광학적 생검의 목적으로 빈번히 이용되는 것을 필두로 다양한 의학 분야에 적용되어 왔고, 최근 초기 우식증의 발견에 전도유망하여 다양한 연구가 진행 중이다. 이 기술은 저 상관도 간섭계의 원리에 근거하고 있으며, 장점으로는 비침습적이고, 방사선을 사용하지 않으며, 3차원 이미지 구축이 가능하다는 점이다. 본 연구에서는 광간섭단층촬영술의 원리와 개략적인 개발 과정에 대한 기술과 함께 치아우식증에 관한 연구들에 대하여 고찰해 보았고, 이를 통해 이 기술의 응용 가능성을 확인하였다. 그럼에도 불구하고, 임상적인 유용성을 입증하기 위해서는 몇 가지 기술적 문제를 해결해야 하고, 보다 많은 생체 내 실험이 뒷받침되어야 할 것이다.

• 한국광학회지
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• 제34권3호
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• pp.117-123
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• 2023

반사경의 광학면이 넓어질수록 높은 공간 주파수 형상이 광학계의 성능에 큰 영향을 주므로, 대형 반사경 성능 평가에서 이를 측정할 수 있어야 한다. 따라서 높은 주파수의 형상을 샘플링할 수 있는 고해상도 형상 측정 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 반사경의 고해상도 형상 측정을 위한 회전 프리즘 정합 간섭계(rotational prism stitching interferometer, RPSI)라는 새로운 방법을 제안한다. RPSI는 기존에 사용되고 있는 상용 간섭계에 빔 확장 렌즈, 이송 거울, 회전 프리즘 등을 추가하여 구성되었으며, 간섭계를 움직이지 않고 원통 좌표계를 기준으로 전체 구경을 아우르는 부분 구경 형상들을 측정한다. 측정된 부분 구경들은 최소자승법을 이용한 부분 구경 정합법을 이용하여 정합되며, 빔확장 렌즈 배율의 제곱만큼 높은 샘플링 밀도로 전체 구경 형상 정보를 복원 가능하다. 3배율을 가지는 RPSI를 이용하여 직경 40 mm의 구면 반사경 형상을 측정하였고, 간섭계 단독으로 측정한 전체 구경 형상과 비교 검증하였다. 약 1 nm RMS의 근소한 차이로 유사한 형상을 잘 복원할 수 있었으며, 간섭계 단독으로 사용한 형상 측정 결과보다 렌즈의 배율의 제곱배만큼 향상된 샘플링 밀도로 형상 측정이 가능함을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권3호
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• pp.545-552
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• 2018

지반접지선은 남극 빙하 및 빙붕의 취약성을 나타내는 가장 핵심적인 척도로 물질균형의 증거로 사용된다. 본 연구에서는 SAR와 레이더 고도계 위성을 이용하여 빙하와 빙붕의 고해상도 수치고도모델을 제작하고, 이를 이용하여 동남극의 Campbell 빙하의 지반접지선의 위치를 추정하고 시공간적 변화를 관찰하였다. 2013년 6월 21일과 2016년 9월 10일에 획득된 TanDEM-X 와 TerraSAR-X 자료와 촬영날짜 대비 15일 이내의 CryoSat-2 레이더 고도계 자료의 조합을 이용하여 고해상도 수치고도모델을 제작 후 지반접지선을 추정하였으나 3년 동안 큰 변화를 관찰하지 못하였다. 지반접지선 추정 시 사용된 얼음의 평균 밀도는 정확하게 알려져 있기 않기 때문에 얼음의 밀도를 변화시킨 지반접지선의 변화를 분석하였다. DDInSAR로 추정된 지반접지선과는 공간적으로 큰 차이가 있었지만 광학위성의 표면 특징을 이용하여 추정된 지반접지선과는 얼음의 밀도가 약 $880kg/m^3$일 때 가장 유사하였다. 본 연구는 해저지형의 수직적 정확도에 따라서 결과의 신뢰도가 변할 수 있지만 얼음의 지반접지선 지역의 유체정역학적 얼음 두께가 더욱 큰 영향을 끼칠 것으로 고려되며 동일한 오차를 포함한 두 시기의 지반접지선을 비교하였기 때문에 상대적 변화는 의미가 있다고 고려된다.

• 한국광학회지
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• 제21권1호
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• pp.21-25
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• 2010

본 논문에서는 백색광 주사 간섭계의 측정시 외부 잡음이나 진동에 의한 간섭무늬 신호 왜곡으로 인하여 높이 영상에 발생하는 점 노이즈 제거를 위해, 데이터 처리 과정에서 높이 영상에 잡음 제거 필터를 적용하여 백색광 간섭계의 잡음 제거 성능을 향상시켰다. 백색광 간섭계의 높이 영상에 산포되어 있는 점 노이즈의 제거 방법으로 주로 사용되는 미디안(median) 필터는 점 노이즈 제거에 좋은 성능을 보이지만, 특정 경우 노이즈 제거 성능이 좋지 못하여 본 논문에서는 비교 평균 필터(Comparative Mean filter)를 제안하였다. 비교 평균 필터는 중심 화소 수치와 주변의 화소 수치를 비교하여 노이즈를 판별하고, 노이즈를 참조구간 화소 수치의 평균값으로 대체하는 필터이다. 비교평균 필터는 높이영상에서 노이즈 판별을 통한 보정과정으로 인하여 복원 영상의 선명도를 유지하면서 점 노이즈 제거에 좋은 성능을 보인다. 표면이 거칠고 굴곡이 심한 시료를 측정한 결과 후처리 하지 않은 경우와 비교하여 잡음성 화소를 약 1/3로 감소시키는 성능 향상이 있었다.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• 제10권1호
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• pp.32-42
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• 2018

PURPOSE. The purpose of this study was to derive and compare the inherent color (hue angle, chroma), translucency ($TP_{SCI}$), surface gloss (${\Delta}E^*_{SCE-SCI}$), and surface roughness ($R_a$) amongst selected shades and brands of three hybrid CAD/CAM blocks [GC Cerasmart (CS); Lava Ultimate (LU); Vita Enamic (VE)]. MATERIALS AND METHODS. The specimens (N = 225) were prepared into square-shaped ($12{\times}12mm^2$) with different thicknesses and shades. The measurements of color, translucency, and surface gloss were performed by a reflection spectrophotometer. The surface roughness and surface topography were assessed by white light interferometry. RESULTS. Results revealed that hue and chroma values were influenced by the material type, material shade, and material thickness (P < .001). The order of hue angle amongst the materials was LU > CS > VE, whereas the order of chroma was VE > CS > LU. $TP_{SCI}$ results demonstrated a significant difference in terms of material types and material thicknesses ($P{\leq}.001$). $TP_{SCI}$ values of the tested materials were ordered as LU > CS > VE. ${\Delta}E^*_{SCE-SCI}$ and $R_a$ results were significantly varied amongst the materials (P < .001) and amongst the shades (P < .05). The order of ${\Delta}E^*_{SCE-SCI}$ amongst the materials were as follows $LU>VE{\geq}CS$, whereas the order of $R_a$ was $CS{\geq}VE>LU$. CONCLUSION. Nano-ceramic and polymer-infiltrated-feldspathic ceramic-network CAD/CAM materials exhibited different optical, inherent color and surface parameters.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.361.1-361.1
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• 2016

Due to their high sensitivity, fast response, small energy consumption and ease of integration, nanoelectromechanical systems (NEMS) have attracted much interest in various applications such as high speed memory devices, energy harvesting devices, frequency tunable RF receivers, and ultra sensitive mass sensors. Since the device performance of NEMS is closely related with the mechanical and flexural properties of the material in NEMS, analysis of the mechanical and flexural properties such as intrinsic tensile stress and Young's modulus is a crucial factor for designing the NEMS structures. In the present work, the intrinsic mechanical properties of highly stressed silicon nitride (SiN) beams are investigated as a function of the beam length using two different techniques: (i) dynamic flexural measurement using optical interferometry and (ii) quasi-static flexural measurement using atomic force microscopy. The reliability of the results is analysed by comparing the results from the two different measurement techniques. In addition, the mass density, Young's modulus and internal stress of the SiN beams are estimated by combining the techniques, and the prospect of SiN based NEMS for application in high sensitive mass sensors is discussed.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권12호
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• pp.1968-1976
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• 2006

Recombinant E. coli ACV 1003 (recA:: lacZ) was used to measure low concentrations of DNA-damaging chemicals, which produce $\beta$-galactosidase via an SOS regulon system. Very low $\beta$-galactosidase activities of less than 0.01 unit/ml, $\beta$-galactosidase produced through an SOS response corresponding to the 10 ng/ml (ppb) of DNA damaging chemicals in the environment, can be rapidly determined by using an alternative interferometric biosensor with optically flat thin films of porous silicon rather than by the conventional time-consuming Miller's enzyme assay as well as the ELISA method. fu order to enhance the sensitivity in the interferometry, it needs to obtain more uniform distribution and higher biolinking efficiency, whereas interferometric sensing is rapid, cheap, and advantageous in high throughput by using a multiple-well-type chip. In this study, pore size adjusted to 60 nm for the target enzyme $\beta$-galactosidase to be bound on both walls of a Si pore and a calyx crown derivative was apllied as a more efficient biolinker. Furthermore, anti-$\beta$-galactosidase was previously functionalized with the biolinker for the target $\beta$-galactosidase to be specifically bound. When anti-$\beta$-galactosidase was bound to the calyx-crown derivative-linked surface, the effective optical thickness was found to be three times as high as that obtained without using anti-$\beta$-galactosidase. The resolution obtained was very similar to that afforded by the time-consuming ELISA method; however, the reproducibility was still unsatisfactory, below 1 unit $\beta$-galactosidase/ml, owing to the microscopic non-uniform distribution of the pores in the etched silicon surface.