• 제목/요약/키워드: Image rotation

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딥러닝 기반 의료영상 분석을 위한 데이터 증강 기법 (Data Augmentation Techniques for Deep Learning-Based Medical Image Analyses)

  • 김민규;배현진
    • 대한영상의학회지
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    • 제81권6호
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    • pp.1290-1304
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    • 2020
  • 영상처리 기반으로 의료영상을 분석하는 기법은 정상 환자와 비정상 환자를 분류, 병변 검출 및 장기나 병변의 분할 등에 사용되고 있다. 최근 인공지능 기술의 비약적 발전으로 의료영상 분석 연구들이 딥러닝 기술을 활용하여 시도되고 있다. 의료영상은 학습에 필요한 데이터를 충분히 모으기 어렵고 클래스별 데이터 수의 차이 때문에, 딥러닝 모델의 성능을 올리는데 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있으며, 이 중 하나가 학습 데이터를 증강하는 것이다. 본 종설에서는 회전, 역상, 밝기 변화 등과 같은 영상처리 기반의 데이터 증강, 적대적생성네트워크를 활용한 데이터 증강, 그리고 기존 영상의 속성들을 섞는 등의 최신 데이터 증강 기법을 알아보고, 의료영상 연구에 적용된 사례들과 그 결과를 조사해 보고자 한다. 끝으로 데이터 증강의 필요성을 고찰하고 앞으로의 방향을 짚어본다.

삼중헤드 SPECT에서 기하학적 보정 기법의 개발 (Development of Geometric Calibration Method for Triple Head Pinhole SPECT System)

  • 김중현;이재성;이원우;박소연;손지연;김유경;김상은;이동수
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제42권1호
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    • pp.61-69
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    • 2008
  • 목적: 일반적인 바늘구멍 조준기를 사용한 SPECT 시스템은 피사체를 확대시킬 수 있다는 장점이 있어 설치류와 같은 소동물 영상을 얻기에 적합하다. 그러나 몇 가지 기하학적 오차는 영상의 해상도를 크게 저하시킬 수 있으므로 이를 보정해주는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 바늘구멍 조준기를 장착한 삼중 헤드 SPECT 시스템에서 간단한 기하학적 보정기법을 개발하고 이를 모형과 몇몇 설치류 영상에 대해 적용하여 기하학적 보정 효과를 검증하였다. 대상 및 방법: Trionix사의 TRIAD XLT9 SPECT시스템에 1.0 mm의 입구를 갖는 바늘구멍 조준기를 장착하고 실험하였다. 회전각도에 의존하는 기하학적 오차를 측정하기 위해 중앙에 위치시킨 점선원의 영상을 얻었다. 무게중심을 구하는 방법으로 점선원의 중심 위치를 찾아주었고 이 중심 위치를 이용하여 기하학적 오차를 보정하였다. 또한 입력해준 회전 반경과 실제 회전 반경의 차이를 보정하기 위해 종축 방향으로 서로 떨어져 있는 두 개의 점선원 영상을 얻었다. 기하학적 오차의 보정 기법을 검증하기 위해 점선원을 보정 전, 후에 각각 재구성하여 이를 비교하였다. 또한 열소반점 초소형 모형 및 몇몇 설치류 영상에 대해 SPECT 영상을 얻어 보정 효과를 검증하였다. 결과: 보정 전 기울어진 도넛 모양으로 보이던 점선원의 재구성 영상이 보정 후 완벽한 구 모양으로 얻어졌고 축방향의 해상도 역시 개선되었다. 열소반점 모형과 설치류 영상에서도 매우 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있었다. 결론: 기하학적 오차에 의한 영상 왜곡 및 해상도의 저하 현상이 이 연구에서 개발된 하나 또는 두 개의 점선원을 이용한 간단한 보정 기법에 의해 크게 보정되었다.

Yonsei Cancer Center QA Set을 이용한 6DoF Couch의 이동 정확성 검증 (Verify Image-Guided Shifts for 6DoF Couch using Yonsei Cancer Center QA Set)

  • 정동민;박효국;윤종원;이상규;김주호;조정희
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.7-18
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    • 2017
  • 목 적: 영상유도를 통한 6DoF Couch의 이동 정확성의 검증을 위해 QA Set을 제작하였고, 그 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 6DoF Couch와 CBCT가 설치된 두 대의 선형가속기를 대상으로 하였으며, 자체 제작한 YCC QA Set을 이용하여 수평수직(Translation; TX, TY, TZ)과 회전(Rotation, Pitch; RX, Roll; RY, Yaw; RZ) 여섯방향의 Off-Set 값이 설정된 Penta-Guide Phantom의 CBCT영상을 각각 15회에 걸쳐 획득하였다. 이를 통해 기준영상(Reference Image)과 보정영상(Registration Image)을 비교하였으며, 보정된 6DoF Couch의 이동정확성을 실측하여 오차를 분석하였다. 결 과: 기준영상과 보정영상의 Air Cavity에 해당하는 Pixel들은 모두 30에서 66 사이에 포함되어 보정정확도가 높게 나타났다. 6DoF Couch의 Off-set의 보정 결과 값과 실측치의 비교에서 수평수직방향의 오차는 TX방향은 $0.25{\pm}.18mm$ TY방향은 $0.25{\pm}.25mm$ TZ방향에서 $0.36{\pm}.2mm$로 나타났다. 그리고 회전방향의 오차는 RX방향은 $0.18{\pm}.08^{\circ}$ RY방향은 $0.26{\pm}.09^{\circ}$ RZ방향에서 $0.11{\pm}.08^{\circ}$로서, 임의의 값에 대하여 정확하게 보정되었다. 결 론: YCC QA Set을 이용해 매우 간단한 방법으로 6DoF Couch의 수평수직방향뿐 아니라 회전방향의 오차에 대한 검증을 할 수 있었으며, 이는 6DoF Couch의 Daily IGRT QA를 수행함에 있어서 유용할 것이라 사료된다.

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방사선 종양학과에서 CR System을 이용한 PACS 유용성 평가 (Using CR System at the Department of Radiation Oncology PACS Evaluation)

  • 홍성일;김영재
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제6권2호
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    • pp.143-149
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    • 2012
  • 오늘날 의료영상매체의 획기적인 발전으로 각 병원에서 최신 의료장비를 도입함으로써 첨단화, 디지털화로 급변하는 추세이다. 이러한 움직임에 발맞추어 방사선 종양학과에서도 CR system을 도입하여 film system의 단점을 보완하고 병원에서 사용하고 있는 Picture Archiving and Communication System(PACS)과 Electronic Medical Record (EMR) , 그리고 Radiation therapy Treatment Planning system(RTP)의 network를 원활히 하여 업무효율 증대 및 환자에 대한 의료의 질 개선과 서비스 향상을 이루고자 하고 있는데, 방사선 종양학과의 Computed Radiography system(CR system)을 이용하여 PACS에 통합한 사례를 소개하고 그 유용성을 평가하고자 한다. 의료용 선형가속기인 MEVATRON-MX를 이용하여 현재 시행하고 있는 정도관리 중 Gantry, Collimator Star Shot, Light vs. Radiation Field Accuracy, HDR QA(Dwell position accuracy)를 시행하여 PACS 상에 구현하였고 모니터 상에서 디지털 영상을 통한 QA가 가능한지 확인하였다. 또한, 현재 S병원에서 사용 중인 Operation Control System(OCS)과 연동하여 치료에 필요한 코드를 각각의 치료에 부과하여 네트워크로 연결, CR상에 입력한 order가 나타나도록 하였으며, Planning System인 Pinacle과 PACS상의 지원 data 오류를 해결하여 PACS 상에서도 Planning 영상을 볼 수 있도록 하였다. CR system을 이용하여 L-gram, simulation image, planning image를 병원 내 어느 곳에서나 영상을 조회하고 볼 수 있게 PACS에 통합 구축되어있다. Filmless 환경에서 Dosimetry용 IP를 이용하여 Light/Radition field size 일치, gantry rotation axis의 정확성, collimator rotation axis의 정확성, brachy therapy의 Dwell position check등 QA의 시행이 가능하였다. CR system을 이용하여 방사선 종양학과에서 얻어지는 영상을 PACS에 통합함으로써 작업시간 단축과 그에 따른 불필요한 인력소모의 감소 등으로 인하여 업무효율이 증대되었지만 향후 환자정보에 대한 보안을 필요로 한다.

갠트리 회전에 의한 온-보드 영상장치 회전중심점의 정도관리 프로그램 개발 (Development of Quality Assurance Program for the On-board Imager Isocenter Accuracy with Gantry Rotation)

  • 정광호;조병철;강세권;김경주;배훈식;서태석
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제17권4호
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    • pp.212-223
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    • 2006
  • 본 연구에서는 방사선치료용 선형가속기의 갠트리 회전에 따른 온-보드 영상장치(on-board imager, OBI)의 회전중심점의 위치 정확도 확인을 위해 제조사에서 제공된 고객인수시험절차서(customer accetpance procedure, CAP)상에서 명시된 방법을 비롯하여 OBI 선원 위치 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$에서 획득된 영상, 갠트리 각도 $10^{\circ}$ 간격으로 촬영된 영상, 콘빔 CT 재구성을 위한 미처리 투사영상 등에 디지털 영상처리 기법을 적용하여 자동으로 오차를 계산하는 새로 제안된 세 가지의 방법들을 각기 적용하여 그 오차를 평가하고 각 방법의 효용성에 대하여 검증하였다. 갠트리 회전에 따른 OBI 회전중심점의 오차 변화 양상 확인을 위해서는 $10^{\circ}$ 간격으로 영상 촬영 후 5차 다항식을 이용하여 조정함수(fitted function)를 구하는 방법이 적절하지만 정도관리 목적으로 최대 오차만을 구하고자 할 경우에는 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ 등 네 방향에서 촬영된 영상을 이용하여 계산하는 것으로도 충분하였다. 각 방법을 적용하여 오차를 구한 결과 OBI 선원의 위치가 $90^{\circ}$부터 $180^{\circ}$ 사이일 경우 가장 크게 나타났으며 최대값은 0.44 mm였다. 또한 기간에 따른 OBI 회전중심점의 변화 양상은 최대 0.6 mm 이내로 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 방법이 주기적인 정도관리에 적용된다면 간단하면서도 비교적 정확하게 평가를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

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객체 위치 관계의 8AB 표현을 이용한 내용 기반 영상 검색 기법 (Content Based Image Retrieval using 8AB Representation of Spatial Relations between Objects)

  • 주찬혜;정진완;박호현;이석룡;김상희
    • 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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    • 제34권4호
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    • pp.304-314
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    • 2007
  • 내용 기반 영상 검색(CBIR)은 영상 내용의 특성 기술을 이용하여 영상을 저장하고 검색하는 기법이다. 좀더 정확한 영상 검색을 지원하기 위하여 영상 내용을 좀 더 효과적으로 기술할 수 있는 특성의 개발이 필요하게 되었다. 현재 주로 사용되고 있는 낮은 레벨의 색상, 질감, 형태 등의 특성은 인간의 인지와 직접적으로 연관이 되지 않으며, 여러 개의 객체가 포함되어 있는 영상은 잘 기술하지 못한다는 단점을 가진다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 영상 검색 분야의 연구는 높은 레벨의 특성에 대한 연구로 진행되게 되었다. 높은 레벨의 특성은 좀 더 인간의 인지와 유사한 형식으로 영상을 기술하며, 대표적인 특성으로는 객체간의 위치 관계 표현 등이 있다. 하지만 객체간의 위치 관계 표현에 대한 이전의 연구들은 회전된 영상은 검색하지 못한다는 단점이 있다. 하지만 회전 불변(rotation invariant)은 정확한 영상 검색을 위한 특성 기술에 있어 중요하다. 본 논문에서는 객체간의 위치 관계를 효과적으로 표현하기 위한 높은 레벨의 특성인 8AB(8 Angular Bin)라는 새로운 기법을 제안한다. 8AB 기법은 회전 불변을 지원한다. 제안한 기법을 이용한 유사도 계산 및 검색 기법 역시 제안되었다. 또한 본 논문에서는 검색 시간을 단축하기 위한 검색 공간 축소 기법을 제안하였다. 이러한 기법들을 이용하여 실제 데이타와 합성 데이타를 사용한 실험을 행하여 제안된 기법의 유효성 및 검색 공간 축소 기법의 성능을 보였다.

불변의 무게중심을 템플릿으로 이용한 대수-극 좌표계 영상 워터마킹 기법 (Log-Polar Image Watermarking based on Invariant Centroid as Template)

  • 김범수;유광훈;김우섭;곽동민;송영철;최재각;박길흠
    • 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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    • 제9권3호
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    • pp.341-351
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    • 2003
  • 디지털 영상에서 워터마킹이란 영상의 저작권 보호를 위한 방법이다. 이때 삽입되는 저작권 정보를 워터마크라 하고 이는 외부의 공격을 받더라도 쉽게 제거되지 않아야 한다. 그러나 대부분의 워터마킹 기법이 영상 압축, 필터링 둥의 파형 공격(waveform attack) 에는 강인하나 회전, 크기 변화, 이동, 잘려짐(cropping) 등과 같은 기하학적 공격(geometrical attack) 에 쉽게 깨어지는 단점을 보인다. 본 논문에서는 기하학적 공격에 대한 해결책으로 영상에서 불변의 무게중심(invariant centroid) 을 구하고 이를 템플릿(template) 으로 이용한 대수-극 좌표계 변환과 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform: DCT) 을 사용하여 워터마크를 삽입하고 검출하는 방법을 제안한다. 워터마크가 첨가된 영상에 가해지는 기하학적 공격은 불변의 무게중심과 대수-극 좌표계를 이용한 방법으로 극복하고, 파형 공격은 DCT 변환을 이용하여 해결하였다. 또한 워터마크 정보만을 역 LPM 변환하여 원 영상에 삽입하는 간접 삽입 방법을 사용함으로써 좌표계 변환으로 인한 화질의 열화를 막을 수 있었다. 실험 결과 제안된 방법은 기존의 방법에서 삽입된 워터마크의 검출이 불가능한 잘림을 동반한 기하학적 공격 후에도 워터마크의 검출이 가능하였다.

여고생의 자아 이미지와 의복구매 행동에 관한 연구 (A Study on Self-image and Clothing-Purchasing-Behavior of Adolescence)

  • 김영신;한명숙
    • 복식문화연구
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    • 제6권1호
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    • pp.94-109
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    • 1998
  • The objective of this study is to measure self-image of adolescence, analyze empirically clothing-purchasing-behavior of adolescence and clarify correlation of two variables, self-image and clothing-purchasing-behavior. For this purpose, the techniques involve theoretical studies and researches based on historical obtained from previous related studies and surveys, 431 high school female students who reside in Seoul are asked to answer selected survey questions to examine three aspects, clothing-purchasing-behavior, self-image and demographics. The evaluation of surveyed information is analyzed by statistical techniques to improve the accuracy of data. Statistical methods used are as follows; Descriptive(frequency, mean, percentage), Factor Analysis(varimax rotation), Crosstabs(Chi-square), T-test, One-Way ANOVA< Correlation Analysis, Reliability Analysis and Duncan's Multiple Range Test. The mjor results of this study were as follows: Firstly, there is a discrepancy between real self-image and ideal self-image. Furthermore more significant differences is seen from physical aspects than psychological aspects. Consequently, research proves that the difference derived from their ideal situation and real situation leads to psychological unstableness. In addition, making their real self-image is dependent upon several elements such things as family economic level, pocket money, expenditure on clothing. Therefore, it is critical to combine all factors in order to decide how much to spend for children's clothing and pocket money in parents point of view. Secondly, research shows that shows hat there is correlated relationship between average expenditure on clothing and presence of mother's job. Average expenditure on clothing is, generally, influenced by vogue which is tend to be changed seasonally. It, also, shows that there is positive linear regression between expenditure on clothe and sensitivity for vogue. That is to say, dependent variable, expenditure on clothing, is varied as independent variable, sensitivity for vogue, changes. Female high school students are likely to give much value on brand. Moreover people who are spending more money on clothes have higher tendencies in prompt purchases than who are not. Thirdly, the analysis of clothing-purchasing-behavior and self-image shows that the difference between real self-image and ideal self-image draws the main reason of dissatisfaction after purchase of clothes. As a consequence, their unfilled needs lead them to keep making another purchase to satisfy themselves. Therefore, it is strongly recommended that parents' advices and directions on their children's money spending on clothes are imperative to establish well-behaved purchasing patterns.

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Low-Dose Three-Dimensional Rotational Angiography for Evaluating Intracranial Aneurysms: Analysis of Image Quality and Radiation Dose

  • Hee Jong Ki;Bum-soo Kim;Jun-Ki Kim;Jai Ho Choi;Yong Sam Shin;Yangsean Choi;Na-Young Shin;Jinhee Jang;Kook-jin Ahn
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제23권2호
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    • pp.256-263
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    • 2022
  • Objective: This study aimed to evaluate the image quality and dose reduction of low-dose three-dimensional (3D) rotational angiography (RA) for evaluating intracranial aneurysms. Materials and Methods: We retrospectively evaluated the clinical data and 3D RA datasets obtained from 146 prospectively registered patients (male:female, 46:100; median age, 58 years; range, 19-81 years). The subjective image quality of 79 examinations obtained from a conventional method and 67 examinations obtained from a low-dose (5-seconds and 0.10-μGy/frame) method was assessed by two neurointerventionists using a 3-point scale for four evaluation criteria. The total image quality score was then obtained as the average of the four scores. The image quality scores were compared between the two methods using a noninferiority statistical testing, with a margin of -0.2 (i.e., score of low-dose group - score of conventional group). For the evaluation of dose reduction, dose-area product (DAP) and air kerma (AK) were analyzed and compared between the two groups. Results: The mean total image quality score ± standard deviation of the 3D RA was 2.97 ± 0.17 by reader 1 and 2.95 ± 0.20 by reader 2 for conventional group and 2.92 ± 0.30 and 2.95 ± 0.22, respectively, for low-dose group. The image quality of the 3D RA in the low-dose group was not inferior to that of the conventional group according to the total image quality score as well as individual scores for the four criteria in both readers. The mean DAP and AK per rotation were 5.87 Gy-cm2 and 0.56 Gy, respectively, in the conventional group, and 1.32 Gy-cm2 (p < 0.001) and 0.17 Gy (p < 0.001), respectively, in the low-dose group. Conclusion: Low-dose 3D RA was not inferior in image quality and reduced the radiation dose by 70%-77% compared to the conventional 3D RA in evaluating intracranial aneurysms.

디지털 측방두부규격방사선사진과 MDCT의 3차원 재구성 영상을 이용한 합성측방두부규격방사선사진의 계측치 비교 및 머리 위치가 미치는 효과 (Comparison of measurements from digital cephalometric radiographs and 3D MDCT-synthetized cephalometric radiographs and the effect of head position)

  • 김미자;최보람;허경회;이원진;허민석;이삼선;최순철
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제39권3호
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    • pp.133-147
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    • 2009
  • Purpose : To investigate the reproducibilities and compare the measurements in digital and MDCT-synthesized cephalometric radiograph, and to investigate the effect of head position on the measurement during imaging with MDCT. Materials and Methods : Twenty-two dry skulls (combined with mandible) were used in this study. Conventional digital cephalometric radiograph was taken in standard position, and MDCT was taken in standard position and two rotated position ($10^{\circ}$ left rotation and $10^{\circ}$ right tilting). MDCT data were imported in $OnDemand^{(R)}$ and lateral cephalometric radiograph were synthesized from 3D virtual models. Two types of rotated MDCT data were synthesized with default mode and with corrected mode using both ear rods. For all six images, sixteen angular and eleven linear measurements were made in V-$Ceph^{(R)}$ three times. Reproducibility of measurements was assessed using repeated measures ANOV A and ICC. Linear and angular measurements were compared between digital and five MDCT-synthesized images by Student t-test. Results : All measurements in six types of cephalometric radiograph were not statistically different under ICC examination. Measurements were not different between digital and MDCT-synthesized images (P>.05). Measurements in MDCT-synthesized image in $10^{\circ}$ left rotation or $10^{\circ}$ right tilting position showed possibility of difference from digital image in some measurements, and possibility of improvement via realignment of head position using both ear rods. Conclusion : MDCT-synthesized cephalometric radiograph can substitute conventional cephalometric radiograph. The error on head position during imaging with MDCT have possibility that can produce measurement errors with MDCT-synthesized image, and these position error can be corrected by realignment of the head position using both ear rods.

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