본 논문에서는 어안렌즈의 교정(calibration)과 기하학적 왜곡을 보정하기 위해서 광학 시뮬레이터에 적합한 나선형 패턴을 제안하고, 이를 이용하여 별도의 수학적 모델링이 필요 없는 교정 알고리듬을 제안한다. 나선형 패턴을 광학 시뮬레이터의 입력 영상으로 이용하여 어안렌즈로 왜곡 시킨 영상에서 기하학적으로 이동된 점들의 정합을 통하여 교정을 수행한다. 이러한 과정에서 나선형 패턴 영상에서 중심으로부터 멀어지는 점들이 어안렌즈의 기하학적 왜곡을 거쳐 이동되는 정보를 왜곡되기 전의 위치와 정합하기 때문에 정확한 교정이 가능한 동시에, 별도의 모델링이 필요 없기 때문에 효율적인 처리가 가능하다. 제안된 기술은 어안렌즈를 이용한 패턴인식 시스템에서 손실 없는 디지털 영상 확대를 통하여 정확한 정보를 추출하는 데에 이용할 수 있다. 또한 넓은 시야각을 필요로 하는 다양한 영상처리 분야에 적용하여 어안렌즈의 교정과 왜곡 보정을 가능하게 한다.
본 연구는 진단용 CT 장치를 이용한 CT-모의치료기의 테이블 및 레이저 정렬 시스템과 횡단면 영상의 중심간 정렬을 개선하기 위한 효율적인 방법을 제안하고자 하였다. 본원에서 제작한 팬텀을 이용하여 AAPM TG66에서 제시하는 일일 정도관리를 시행하고 기하학적 삼각함수를 이용하여 레이저 정렬 시스템을 교정하였으며 교정 전, 후를 비교함으로서 교정방법에 대한 효율성을 검토하였다. 교정 전 영상의 중심간 오차는 3.82mm, 테이블 종축은 $0.436^{\circ}$ 틀어져 진행하였다. 기하학적 삼각함수를 이용한 레이저 정렬 시스템의 교정 후 0.7mm의 중심간 오차가 발생하여 ${\pm}2mm$의 허용오차 범위를 만족하였다. 설치 가동 중인 진단용 CT 장치를 방사선치료 전용 CT-모의치료기로 활용하는 경우 기하학적 정확도를 만족시키기 위한 테이블 교정은 기술적인 한계 뿐 만 아니라 시간 및 경제적 손실에 비하여 매우 비효율적이다. 그러나 레이저 정렬 시스템을 이용한 교정 방법은 경제적이고 비교적 간단하면서도 만족스러운 기하학적 정확도를 얻을 수 있어 임상에서 적용할 수 있는 효율적인 방법이라 사료된다.
In order to minimize straightness error of deflected shaft, a geometric adaptive straightness controller system is studied. A multi-step straightening and a three-point bending process have been developed for the geometric adaptive straightness controller. Load-deflection relationship, on-line identification of variations of material properties, on-line springback prediction, and real-time hydraulic control methodology are studied for the three-point bending process. By deflection pattern analysis and fuzzy self-learning method in the multi-step straightening process, a straightening point and direction, desired permanent deflection and supporting condition are determined. An automatic straightening machine has been fabricated for rack bars by using the developed ideas. Validity of the proposed system is verified through experiments.
체내방사능 측정시스템의 교정인자는 측정결과에 주요한 요인으로 작용한다. 교정인자는 특정 집단으로부터 표준체위와 표준장기를 도출, 이를 기초로 하여 제작한 펜텀으로부터 구하는 것이 일반적인 방법이다. 그러나 팬텀의 기하학적 구조 및 내부장기의 형상은 특정 집단에 따라 다르므로 이로 인한 측정오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 북아메리카 성인남성의 표준자료에 근거하여 제작된 LLNL 팬텀과 일본성인 남성의 표준자료에 근거하여 제작된 JAERI 팬텀을 한국원자럭연구소 폐 카운터를 이용하여 상호비교.분석하였다. 이와 함께 LLNL 팬텀으로 교정된 폐 카운터의 성능시험을 JAERI 팬텀으로 DOELAP 성능시험범주 I, II, III 및 IV에 대해 수행하여 편텀의 구조 및 형상으로부터 발생하는 측정오차를 분석하였다. 비교.분석결과 1.7 cm ~ 3.7 cm 근육등가 가슴벽두께 범위내에서 JAERI 팬텀에 의한 교정인자가 전반적으로 LLNL 팬텀의 것보다 다소 높은 수치를 보였으나 허용수준이었고, 성능시험결과 상대편중은 DOELAP 성능 용인 기준을 만족하였다. 결국 두 팬텀간의 측정오차는 측정 및 체내피폭선량 평가시 수반되는 오차와 비교해 보면 그다지 크지 않은 것으로 결론지울 수 있다. 따라서 LLNL 펜텀으로부터 구한 교정인자를 국내 성인남성의 일상 모니터링에 사용할 경우 측정결과가 다소 과대평가되기는 하나 허용수준으로서 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
IMRT, 양성자 치료와 같이 방사선 치료 기술이 발전할수록 치료 시 환자의 위치를 확인하고 그 정확성을 평가하는 기술의 중요성이 강조되고 있다. 현재 국립암센터 양성자치료센터에 설치되어 있는 양성자 치료기의 단순 X-선 영상시스템을 이용하여 콘빔 CT (cone-beam CT) 3차원 영상을 획득, 영상유도 방사선 치료의 가능성을 확인하고자 하였다. 양성자 치료기에 설치되어있는 X-선 영상시스템(SDD: 2,108 mm, SOD: 1,511 mm, Varian a277 x-ray tube & Varian Paxscan 4030: a-Si+DRZ screen)을 이용하여 양성자 갠트리를 $2^{\circ}$씩 회전시켜가면서 기하학적인 오차 측정을 위한 팬톰과 인체 팬톰 (Humanoid phantom, Rando, CA, USA)의 투사영상을 획득하였다. 현재 시스템적으로 연속적인 회전과 영상획득이 지원되지 않아서 영상획득 후 갠트리를 회전하는 방법으로 투사영상을 획득하였다. 기하학적 오차측정을 위한 팬텀과 두경부 팬텀에 대해서 $360^{\circ}$를 회전하며 180장의 투사영상($2,304{\times}3,200$, 14 bit with 127${\mu}m$ pixel pitch)을 관전압 85 kVp, 관전류 80 mA, 조사시간 0.5 s의 조건으로 촬영하였다. 콘빔 CT 영상재구성을 위해 Ram-Lak filter를 적용한 Feldkamp cone-beam 알고리즘을 사용하였으며, 획득한 180장의 투사영상을 사용하여 $0.4{\times}0.4{\times}0.4mm^3$의 voxel size를 가진 $512{\times}512{\times}512$ CT영상을 재구성하였다. 기하학적인 오차 측정방법을 통해 X-선 선원, 검출기와 갠트리의 기하학적 정보를 측정하였다. 측정된 결과에 의하면 검출기가 $0.25^{\circ}$ 회전된 오차를 보이는 것을 발견하였다. 기하학적 교정으로 재구성된 콘빔 CT 영상을 multi-planar view (axial, sagittal and coronal view) 및 3차원 영상으로 재구성하여 비교 평가 하였다. 현재 양성자치료기에 설치되어있는 단순 X-선 영상 시스템에서 기하학적 오차 측정을 위한 볼 팬텀을 이용하여 시스템의 오차를 측정하였다. 측정한 오차를 바탕으로 기하학적 교정을 통해서 두경부 및 복부 팬텀에 대한 3차원 영상인 콘빔 CT 영상들을 재구성하였다. 추후 연속적인 회전을 통한 영상획득이 가능하게 된다면, 보다 정확하고 신속한 영상재구성이 가능 하며 콘빔 CT가 영상유도 양성자 치료에 매우 유용할 것으로 사려된다.
본 논문에서는 사용자의 입력을 포함한 반자동 카메라 교정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 사용자가 정의한 기준선을 소실점 추정을 위한 정보로 사용하는 동시에, 추정 과정에서 발생하는 아웃라이어 제거를 위한 추가 제약 조건으로 사용한다. 제안된 카메라 교정 방법은 대수적, 기하학적 방법을 모두 사용하여 기존 방법으로는 불가능한 조건에서 교정이 가능하도록 성능을 확장하였다. 교정 실험 결과를 통해 제안하는 방법이 기존 자동 교정보다 교정 정확도가 높은 것을 확인하였다.
최근 몇 년간 의학 분야에서는 인체의 해부학적 구조를 컴퓨터 그래픽스 기술을 통해 컴퓨터로 재구성하려는 많은 시도가 있었다. 이러한 시도는 치의학 분야에서도 이루어져 왔으며, 여러 분야에 응용되고 있다. 예를 들어, 치과 자료의 3차원 가시화와 측정, 임플란트 식립 위치 찾기, 보철학에서 인공치아 재건을 위한 곡면 재구성과 교정학에서 치아의 재위치 등이 그 예이다. 본 논문에서는 이들 치의학 응용 분야에서 가장 중요하게 사용되고 있는 교두, 능선, 열구 및 피트와 같은 치아의 기하학적인 특징을 검출하기 위한 기법을 제시한다. 제안된 방법은 석고 모형의 3차원 입력으로 만들어진 3차원 치아 모델에서 계산된 근사 곡률에 기초한다. 제안된 방법을 사용하여 검출된 결과는 기하학적인 특징을 보여주며, 제안한 방법과 다른 기존의 방법의 가시적 비교를 통해, 제안한 방법이 좀더 정확한 기하학적인 특징을 검출하는데 유용하게 사용될 수 있음을 알았다.
각막굴절교정절제술에서 각막의 절제 깊이를 Munnerlyn 식을 유도하여 계산하였다. 계산은 4 mm에서 8 mm 사이의 광학 직경과 -1 Dptr에서 -12 Dptr 사이의 교정굴절력에 대해 수행되었다. 계산결과는 Munnerlyn 근사식과 비교될 수 있는데, 낮은 교정굴절력에서는 두 식간에 오차가 없었으나, 6 Dptr 이상의 교정굴절력에서 1 Dptr의 오차가 발생하였다. 하지만 이러한 오차는 기하학적 가정에 근거한 수학적 모델에 의한 계산결과이며, 수술환경의 오차와도 비교되어야 한다.
본 논문에서는 집적영상의 획득 과정에서 발생하는 기하학적 왜곡 중 투영 왜곡을 교정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 집적영상의 스펙트럼 특성을 이용하여 왜곡 교정을 수행한다. 집적영상의 요소영상들이 대체로 주기적으로 반복됨에 따라 집적영상을 푸리에 변환하였을 경우 그 스펙트럼이 임펄스열로 나타난다. 반면, 왜곡이 존재하는 영상에서는 임펄스열이 뚜렷하게 나타나지 않는 특성이 있다. 따라서 집적영상의 푸리에 변환을 통해 얻어진 스펙트럼의 특성을 이용하여 투영 왜곡 파라미터를 찾아내고 이를 이용하여 교정하는 방법을 제안한다. 실험을 통하여 제안된 방법이 왜곡을 효과적으로 교정하는지 검증한다.
각 사업소의 교정용 팬톰에 대한 유효성 여부를 판정하고, 측정결과의 정확도와 조직적 오차의 발생여부를 확인할 목적으로 현재 국내 원전에서 사용중인 In Vivo 시스템에 대한 성능 시험을 수행하였다. 성능시험의 내용과 절차는 미국의 관련 지침인 ANSI N13.30에 기초를 두었다. 전신 측정에 대한 성능시험 결과, 시험핵종의 편중, 정밀도 및 최소검출방사능은 ANSI N13.30에서 정한 용인한도 이내로 나타났으며, 또 폐, 하복부 및 갑상선 측정에 대한 성능시험결과에 있어서도 성능평가 항목의 값은 모두 용인한도 이내였다. 각 사업소의 교정용 팬톰과 성능시험용 팬톰이 기하학적 구조에서 다소 차이가 있다 할지라도 측정결과의 편중이 용인한도 이하였다는 사실로부터 각 사업소에서 보유하고 있는 교정용 팬톰의 유효성을 간접적으로 입증할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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