Various active microwave imaging techniques have been developed for cancer detection for past several decades. Both the microwave tomography and the UWB radar techniques, constituting functional microwave imaging systems, use the electrical property contrast between normal tissues and malignancies to detect the latter in an early development stage. Even though promising simulation results have been reported, the understanding of the functional microwave imaging diagnostics has been relied heavily on the complicated numerical results. We present a computationally efficient and physically instructive analytical electromagnetic wave channel models developed for functional microwave imaging system in order to detect especially the breast tumors as early as possible. The channel model covers the propagation factors that have been examined in the previous 2-D models, such as the radial spreading, path loss, partial reflection and transmission of the backscattered electromagnetic waves from the tumor cell. The effects of the system noise and the noise from the inhomogeneity of the tissue to the reconstruction algorithm are modeled as well. The characteristics of the reconstructed images of the tumor using the proposed model are compared with those from the confocal microwave imaging.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.12
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pp.5103-5115
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2015
In radar imaging, a target is usually consisted of a few strong scatterers which are sparsely distributed. In this paper, an improved sparse signal recovery algorithm based on smoothed l0 (SL0) norm method is proposed to achieve high resolution ISAR imaging with limited pulse numbers. Firstly, one new smoothed function is proposed to approximate the l0 norm to measure the sparsity. Then a single loop step is used instead of two loop layers in SL0 method which increases the searching density of variable parameter to ensure the recovery accuracy without increasing computation amount, the cost function is undated in every loop for the next loop until the termination is satisfied. Finally, the new set of solution is projected into the feasible set. Simulation results show that the proposed algorithm is superior to the several popular methods both in terms of the reconstruction performance and computation time. Real data ISAR imaging obtained by the proposed algorithm is competitive to several other methods.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.5095-5111
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2019
A multi-rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) system is developed to solve the manhole cover detection problem for the infrastructure maintenance in the suburbs of big city. The visible light sensor is employed to collect the ground image data and a series of image processing and machine learning methods are used to detect the manhole cover. First, the image enhancement technique is employed to improve the imaging effect of visible light camera. An imaging environment perception method is used to increase the computation robustness: the blind Image Quality Evaluation Metrics (IQEMs) are used to percept the imaging environment and select the images which have a high imaging definition for the following computation. Because of its excellent processing effect the adaptive Multiple Scale Retinex (MSR) is used to enhance the imaging quality. Second, the Single Shot multi-box Detector (SSD) method is utilized to identify the manhole cover for its stable processing effect. Third, the spatial coordinate of manhole cover is also estimated from the ground image. The practical applications have verified the outdoor environment adaptability of proposed algorithm and the target detection correctness of proposed system. The detection accuracy can reach 99% and the positioning accuracy is about 0.7 meters.
Cho Gae-Young;Yoon Ra-Young;Park Jeong-Man;Kwon Sung-Jae;Ahn Young-Bok;Bae Moo-Ho;Jeong Mok-Kun
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.27
no.3
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pp.117-124
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2006
Recently, active research has been going on to measure the elastic modulus of human soft tissue with medical ultrasound imaging systems for the purpose of diagnosing cancers or tumors which have been difficult to detect with conventional B-mode imaging techniques. In this paper, a real-time ultrasonic elasticity imaging system is implemented in software on a Pentium processor-based ultrasonic diagnostic imaging system. Soft tissue is subjected to external vibration, and the resulting tissue displacements change the phase of received echoes, which is in turn used to estimate tissue elasticity. It was confirmed from experiment with a phantom that the implemented elasticity imaging system could differentiate between soft and hard regions, where the latter is twice harder than the former, while operating at an adequate frame rate of 20 frames/s.
The present study aims to develop the Surface Plasmon Resonance (SPR) imaging system facilitating the real-time measurement of the concentration of evaporating binary mixture droplet (BMD). We introduce the theoretical background of the SPR imaging technique and its methodology for concentration measurement. The SPR imaging system established in the present study consists of a LED light source, a polarizer, a lens, and a band pass filter for the collimated light of a 589 nm wavelength, and a CCD camera. Based on the Fresnel multiple-layer reflection theory, SPR imaging can capture the change of refractive index of evaporating BMD. For example, the present study exhibits the visualization process of ethylene glycol (EG)-water (W) BMD and measures real-time concentration change. Since the water component is more volatile than the ethylene glycol component, the refractive index of EG-W BMD varies with its mixture composition during BMD evaporation. We successfully measured the ethylene glycol concentration within the evaporating BMD by using SPR imaging.
Intelligent systems(i.e., artificial intelligence), particularly deep learning, are machines able to mimic the cognitive functions of humans to perform tasks of problem-solving and learning. This field deals with computational models that can think and act intelligently, like the human brain, and construct algorithms that can learn from data to make predictions. Artificial intelligence is becoming important in radiology due to its ability to detect abnormalities in radiographic images that are unnoticed by the naked human eye. These systems have reduced radiologists' workload by rapidly recording and presenting data, and thereby monitoring the treatment response with a reduced risk of cognitive bias. Intelligent systems have an important role to play and could be used by dentists as an adjunct to other imaging modalities in making appropriate diagnoses and treatment plans. In the field of maxillofacial radiology, these systems have shown promise for the interpretation of complex images, accurate localization of landmarks, characterization of bone architecture, estimation of oral cancer risk, and the assessment of metastatic lymph nodes, periapical pathologies, and maxillary sinus pathologies. This review discusses the clinical applications and scope of intelligent systems such as machine learning, artificial intelligence, and deep learning programs in maxillofacial imaging.
Craniofacial surgery requires comprehensive anatomical knowledge of the head and neck to ensure patient safety and surgical precision. Over recent decades, there have been significant advancements in imaging techniques and the development of real-time surgical navigation systems. Intraoperative navigation technology aligns surgical instruments with imaging-derived information on patient anatomy, enabling surgeons to closely follow preoperative plans. This system functions as a radiologic map, improving the accuracy of instrument placement and minimizing surgical complications. The introduction of first-generation navigation systems in the early 1990s revolutionized surgical procedures by enabling real-time tracking of instruments using preoperative imaging. Initially utilized in neurosurgery, intraoperative navigation has since become standard practice in otolaryngology, cranio-maxillofacial surgery, and orthopedics. Since the 2000s, second-generation navigation systems have been developed to meet the growing demand for precision across various surgical specialties. The adoption of these systems in craniofacial surgery has been slower, but their use is increasing, particularly in procedures such as foreign body removal, facial bone fracture reconstruction, tumor resection, and craniofacial reconstruction and implantation. In Korea, insurance coverage for navigation in craniofacial surgery began in 2021, and new medical technologies for orbital wall fracture treatment were approved in August 2022. These technologies have only recently become clinically available, but are expected to play an increasingly important role in craniofacial surgery. Intraoperative navigation enhances operative insight, improves target localization, and increases surgical safety. Although these systems have a steep learning curve and initially prolong surgery, efficiency improves with experience. Calibration issues, registration errors, and soft tissue deformation can introduce inaccuracies. Nonetheless, navigation technology is evolving, and the integration of intraoperative computed tomography data holds promise for further enhancements of surgical accuracy. This paper discusses the various types and applications of navigation employed in craniofacial surgery, highlighting their benefits and limitations.
In this study, we aim to design the architecture of the kV imaging system for tumor tracking in the dual-head gantry system and analyze its accuracy by simulations. We established mathematical formulas and algorithms to track the tumor position with the two-pair kV imaging systems when they are in the non-orthogonal positions. The algorithms have been designed in the homogeneous coordinate framework and the position of the source and the detector coordinates are used to estimate the tumor position. 4D XCAT (4D extended cardiac-torso) software was used in the simulation to identify the influence of the angle between the two-pair kV imaging systems and the resolution of the detectors to the accuracy in the position estimation. A metal marker fiducial has been inserted in a numerical human phantom of XCAT and the kV projections were acquired at various angles and resolutions using CT projection software of the XCAT. As a result, a positional accuracy of less than about 1mm was achieved when the resolution of the detector is higher than 1.5 mm/pixel and the angle between the kV imaging systems is approximately between $90^{\circ}$ and $50^{\circ}$. When the resolution is lower than 1.5 mm/pixel, the positional errors were higher than 1mm and the error fluctuation by the angles was greater. The resolution of the detector was critical in the positional accuracy for the tumor tracking and determines the range for the acceptable angle range between the kV imaging systems. Also, we found that the positional accuracy analysis method using XCAT developed in this study is highly useful and will be a invaluable tool for further refined design of the kV imaging systems for tumor tracking systems.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.7
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pp.483-489
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2017
The purpose of this study was to propose useful suggestions for enhancing reliability to determine the resistance against surface wetting, KS K 0590, by an imaging process. We validated the standard spray test rating chart for determining quantification standard using JAVA script-based imaging process program. All of the acquired images were processed with the image software, Image J (NIH, Nethesda, MD, USA). The study results are as follows. We established the surface area measurement-based quantitative criteria for determining resistance to surface wetting. The standard spray test rating chart was converted into a numerical standard which leads easy-to-determine ratings. We also validated the procedure for imaging treatment by analyzing quantitative data. We introduced the fluorescence image for determining ratings by enabling threshold settings and binary image conversion as an optimal imaging process. It is expected that imaging-based determination for resistant to surface wetting will serve as an accurate and reliable method for KS K 0590.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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