This paper proposes and measures the performance of a distributed EIT (Electrical Impedance Tomography) image reconstruction algorithm which has a master-slave structure. The image construction is a computation based application of which the execute time is proportional to the cube of the unknowns. After receiving a specific frame from the master, each computing node extracts the basic elements by executing the first iteration of Kalman Filter in parallel. Then the master merges the basic element lists into one group and then performs the sequential iterations with the reduced number of unknowns. Every computing node has MATLAB functions as well as extended library implemented for the exchange of MATLAB data structure. The master implements another libraries such as threaded multiplication, partitioned inverse, and fast Jacobian to improve the speed of the serial execution part. The parallel library reduces the reconstruction time of image visualization about by half, while the distributed grouping scheme further reduces by about 12 times for the given target object when there are 4 computing nodes.
Je, Uikyu;Kim, Kyuseok;Cho, Hyosung;Kim, Guna;Park, Soyoung;Lim, Hyunwoo;Park, Chulkyu;Park, Yeonok
Progress in Medical Physics
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v.27
no.1
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pp.1-7
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2016
In this work, we considered a compressed-sensing (CS)-based image deblurring scheme with a total-variation (TV) regularization penalty for improving image characteristics in digital tomosynthesis (DTS). We implemented the proposed image deblurring algorithm and performed a systematic simulation to demonstrate its viability. We also performed an experiment by using a table-top setup which consists of an x-ray tube operated at $90kV_p$, 6 mAs and a CMOS-type flat-panel detector having a $198-{\mu}m$ pixel resolution. In the both simulation and experiment, 51 projection images were taken with a tomographic angle range of ${\theta}=60^{\circ}$ and an angle step of ${\Delta}{\theta}=1.2^{\circ}$ and then deblurred by using the proposed deblurring algorithm before performing the common filtered-backprojection (FBP)-based DTS reconstruction. According to our results, the image sharpness of the recovered x-ray images and the reconstructed DTS images were significantly improved and the cross-plane spatial resolution in DTS was also improved by a factor of about 1.4. Thus the proposed deblurring scheme appears to be effective for the blurring problems in both conventional radiography and DTS and is applicable to improve the present image characteristics.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.9
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pp.293-299
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2012
Electrical impedance tomography is an imaging modality for determining the electrical properties inside a domain. Small currents are injected and the resulting voltages are measured through the electrodes. The internal electrical properties are reconstructed based on these voltage and current data. In this paper, a novel on-line Landweber algorithm was developed to fast estimate the resistivity distribution in the inverse calculation. Additionally, to enhance the reconstruction performance, a step-length was computed from the eigenvalue of the weighting matrix. The numerical experiments have been performed to evaluate the reconstruction performance of the proposed method.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.18
no.2
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pp.23-28
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2004
In EIT, various image reconstruction algorithms have been used in order to compute the internal resistivity distribution of the unknown object with its electric potential data at the boundary. Mathematically the EIT image reconstruction algorithm is a nonlinear ill-posed inverse problem. In this paper, a SPSA approach is proposed for the solution of the EIT image reconstruction. Results of numerical experiments of EIT solved by the SPSA approach are presented and compared to that obtained by the modified Newton-Raphson(mNR) method.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.27
no.1
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pp.8-14
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2007
X-ray digital tomosynthesis is widely used in the nondestructive testing and evaluation, especially for the printed circuit boards (PCBs). In this study, we propose a simple method to reduce the blur artefact, frequently claimed in the conventional digital tomosynthesis based on SAA (shift-and-add) algorithm, and thus restore the image sharpness. The proposed method is basically based on the SAA, but has a correction procedure by finding blur artefacts from the forward-and back-projection for the firstly obtained, manipulated backprojection data. The manipulation is the replacement of the original data at the POI (plane-of-interest) by zeros. This method has been compared with the conventional SAA algorithm using the experimental measurements and Monte Carlo simulation for the designed PCB phantom. The comparison showed a much enhancement of sharpness in the images obtained from the proposed method.
Kim, Kyung-Youn;Kim, Bong-Seok;Kang, Suk-In;Kim, Min-Chan;Lee, Jung-Hoon;Lee, Yoon-Joon
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.38
no.5
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pp.23-32
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2001
Electrical impedance tomography (EIT) is a relatively new imaging modality in which the resistivity (conductivity) distribution of the unknown object is estimated based on the known sets of injected currents and measured voltages on the surface of the object. In this paper, we propose a dynamical EIT reconstruction algorithm based on the regularized extended Kalman filter(EKF). The EIT inverse problem is formulated as dynamic equation which consists of the slate equation and the observation equation, and the unknown state(resistivity) is estimated recursively with the aid of the EKF. In doing so, the generalized Tikhonov regularization technique is employed in the cost functional to mitigate the ill-posedness characteristics of the inverse problem. Computer simulations for the 16-channel synthetic data are provided to illustrate the reconstruction performance of the proposed algorithm.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2002.04a
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pp.628-630
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2002
본 논문은 이상 유동장 시스템의 전기 단층촬영 기법의 성능을 향상시키기 위해 Matlab과 같은 계산 도구에 데이터 통신 기능을 추가적으로 구현하여 노드들의 협력 계산을 지원한다. 구현된 통신 기능은 Matlab 명령어 라인이나 m-file에서 직접 호출할 수 있는 동적 링크 라이브러리 형태로 제공되며 호출시 전달된 Matlab 고유 방식으로 표현된 행렬을 Windows 운영체제에서 제공하는 파이프 기능을 이용하여 네트워크를 통해 수신자에게 전달한다. O(n$^3$)의 복잡도를 갖는 다수의 연산으로 구성된 영상 복원 알고리즘에 있어서 사전 분석과정을 협력 계산함으로써 물체 내부의 상황에 따라 n의 크기를 감소시켜 알고리즘의 수행속도를 크게 개선할 수 있다. 본 논문에서 구현된 협력 계산 환경과 프로그램은 주어진 물체내부 기포 분포에 대해 동적 칼만 필터 프로그램을 8개의 노드를 사용하였을 때 15배까지 수행속도를 향상시켰다. 따라서 고가의 병렬 시스템 대신 현재 이용이 가능한 저비용의 클러스터 계산 환경을 ET 기법에 적용하여 보다 정확하고 신속한 영상 복원을 수행할 수 있다.
Park, Jaeyoung;Kim, Taehoon;Jung, Seokhoon;Kim, Donggeun;Cho, Se-Hyoung;Han, Chang Ho;Lee, Sangjoon;Lee, Ji Yeon;Ko, Kuk Won
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2017.04a
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pp.573-576
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2017
본 연구는 홍삼 등급판정 과정에서 내부 조직 치밀도 분석을 위해 의료 영상 분석 방법을 이용하여 적외선 영상 측정기기를 개발하였다. 기존 홍삼 내부분석방법은 수동으로 암실환경에서 강한 조명을 홍삼에 투과하여 사람 눈으로 직접 판별하는 과정을 거친다. 이러한 기존 검사 과정은 작업 비효율성과 불균일한 검사기준으로 제품 품질 신뢰도 저하의 단점을 가져온다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구는 적외선 조명환경에서 자동 측정이 가능한 홍삼 내부 측정기기를 개발하였다. 개발된 장치는 홍삼의 빛 투과 특성을 응용한 920nm 파장대역의 적외선 조명기구, 조명 제어회로, 적외선 대역 촬영이 가능한 영상 측정 카메라 장치, $0.9^{\circ}$의 간격으로 $360^{\circ}$ 홍삼 영상취득이 가능한 회전 엑츄에이터로 구성이 된다. 본 연구에서 제안 하는 홍삼 단층 영상분석 방법은, 홍삼을 $0.9^{\circ}$ 간격으로 회전시키어 $360^{\circ}$ 홍삼 내부영상을 취득하여 라돈 변환(Radon transform)을 통해 사이노그램(Sinogram)으로 재구성 하였으며, 역 라돈 변환(Inverse Radon transform)을 통해 단층 영상복원(Back-projection)알고리즘을 구현하였다. 이 결과 홍삼을 절단하지 않고 홍삼 내부 단면영상 획득이 가능하였으며 내공(內空), 내백(內白)의 유무를 판단하고 직경을 파악할 수 있었다. 이를 토대로 등급 판별 공식을 산출하면 신뢰성 있는 홍삼 등급 자동화 측정기기를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
In electrical impedance tomography (EIT), modified Newton Raphson (mNR) method is widely used inverse algorithm for static image reconstruction due to its convergence speed and estimation accuracy. The unknown conductivity distribution is estimated iteratively by minimizing a cost functional such that the residual error namely the difference in measured and calculated voltages is reduced. Although, mNR method has good estimation performance, EIT inverse problem still suffers from ill-conditioned and ill-posedness nature. To mitigate the ill-posedness, generally, regularization methods are adopted. The inverse solution is highly dependent on the choice of regularization parameter. In most cases, the regularization parameter has a constant value and is chosen based on experience or trail and error approach. In situations, when the internal distribution changes or with high measurement noise, the solution does not get converged with the use of constant regularization parameter. Therefore, in this paper, in order to improve the image reconstruction performance, we propose a new scheme to determine the regularization parameter. The regularization parameter is computed based on residual error and updated every iteration. The proposed scheme is tested with numerical simulations and laboratory phantom experiments. The results show an improved reconstruction performance when using the proposed regularization scheme as compared to constant regularization scheme.
Kim, Bong-Seok;Kim, Ji-Hoon;Kim, Sin;Kim, Kyung-Youn
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.49
no.4
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pp.36-44
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2012
Electrical impedance tomography is a relatively new imaging modality in which the internal conductivity (or resistivity) distribution of a object is reconstructed based on the injected currents and measured voltages through the electrodes placed on the surface of the object. In this paper, it is assumed that the relationship between the resistivity distribution and the resistance of electrodes is linear. From this linear relation, the weighting matrix can be obtained and modified iterative Landweber method is applied to estimate the internal resistivity distribution. Additionally, to accelerate the convergence rate and improve the spatial resolution of the reconstructed image, optimal step lengths for the iterative Landweber method are computed from the objective function in the least-square sense. The numerical experiments have been performed to illustrate the superior reconstruction performance of the proposed scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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