Park, Yong-Hwa;You, Jang-Woo;Park, Chang-Young;Yoon, Heesun
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2013.10a
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pp.763-764
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2013
A three-dimensional image capturing device and its signal processing algorithm and apparatus are presented. Three dimensional information is one of emerging differentiators that provides consumers with more realistic and immersive experiences in user interface, game, 3D-virtual reality, and 3D display. It has the depth information of a scene together with conventional color image so that full-information of real life that human eyes experience can be captured, recorded and reproduced. 20 Mega-Hertz-switching high speed image shutter device for 3D image capturing and its application to system prototype are presented[1,2]. For 3D image capturing, the system utilizes Time-of-Flight (TOF) principle by means of 20MHz high-speed micro-optical image modulator, so called 'optical resonator'. The high speed image modulation is obtained using the electro-optic operation of the multi-layer stacked structure having diffractive mirrors and optical resonance cavity which maximizes the magnitude of optical modulation[3,4]. The optical resonator is specially designed and fabricated realizing low resistance-capacitance cell structures having small RC-time constant. The optical shutter is positioned in front of a standard high resolution CMOS image sensor and modulates the IR image reflected from the object to capture a depth image (Figure 1). Suggested novel optical resonator enables capturing of a full HD depth image with depth accuracy of mm-scale, which is the largest depth image resolution among the-state-of-the-arts, which have been limited up to VGA. The 3D camera prototype realizes color/depth concurrent sensing optical architecture to capture 14Mp color and full HD depth images, simultaneously (Figure 2,3). The resulting high definition color/depth image and its capturing device have crucial impact on 3D business eco-system in IT industry especially as 3D image sensing means in the fields of 3D camera, gesture recognition, user interface, and 3D display. This paper presents MEMS-based optical resonator design, fabrication, 3D camera system prototype and signal processing algorithms.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.34
no.5
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pp.668-676
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2018
This study has developed a technique to divide the aerosol optical depth of the entire aerosol (${\tau}_{total}$) into the dust optical depth (${\tau}_D$) and the pollution particle optical depth (${\tau}_P$) using the AERONET sun/sky radiometer data provided in Version 3. This method was applied to the analysis of AERONET data observed from 2006 to 2016 in Beijing, China, Seoul and Gosan, Korea and Osaka, Japan and the aerosol optical depth trends of different types of atmospheric aerosols in Northeast Asia were analyzed. The annual variation of ${\tau}_{total}$ showed a tendency to decrease except for Seoul where observation data were limited. However, ${\tau}_D$ tended to decrease when ${\tau}_{total}$ were separated as ${\tau}_D$ and ${\tau}_P$, but ${\tau}_P$ tended to increase except for Osaka. This is because the concentration of airborne aerosols, represented by Asian dust in Northeast Asia, is decreased in both mass concentration and optical concentration. However, even though the mass concentration of pollution particles generated by human activity tends to decrease, Which means that the optical concentration represented as aerosol optical depth is increasing in Northeast Asia.
This study introduces a method for estimating Aerosol Optical Depth (AOD) using Broadband Aerosol Optical Depth (BAOD) derived from direct normal irradiance and meteorological factors observed between 2016 and 2017. Through correlation analyses between BAOD and atmospheric components such as Rayleigh scattering, water vapor, and tropospheric nitrogen dioxide, significant relationships were identified, enabling accurate AOD estimation. The methodology demonstrated high correlation coefficients and low Root Mean Square Errors (RMSE) compared to actual AOD500 measurements, indicating that the attenuation effects of water vapor and the direct impact of tropospheric nitrogen dioxide concentration are crucial for precise aerosol optical depth estimation. The application of BAOD for estimating AOD500 across various time scales-hourly, daily, and monthly-showed the approach's robustness in understanding aerosol distributions and their optical properties, with a high coefficient of determination (0.96) for monthly average AOD500 estimates. This study simplifies the aerosol monitoring process and enhances the accuracy and reliability of AOD estimations, offering valuable insights into aerosol research and its implications for climate modeling and air quality assessment. The findings underscore the viability of using BAOD as a surrogate for direct AOD500 measurements, presenting a promising avenue for more accessible and accurate aerosol monitoring practices, crucial for improving our understanding of aerosol dynamics and their environmental impacts.
We propose a method to convert a two-dimensional movie to a three-dimensional movie using normalized cut and optical flow. In this paper, we segment an image of a two-dimensional movie to objects first, and then estimate the depth of each object. Normalized cut is one of the image segmentation algorithms. For improving speed and accuracy of normalized cut, we used a watershed algorithm and a weight function using optical flow. We estimate the depth of objects which are segmented by improved normalized cut using optical flow. Ordinal depth is estimated by the change of the segmented object label in an occluded region which is the difference of absolute values of optical flow. For compensating ordinal depth, we generate the relational depth which is the absolute value of optical flow as motion parallax. A final depth map is determined by multiplying ordinal depth by relational depth, then dividing by average optical flow. In this research, we propose the two-dimensional/three-dimensional movie conversion method which is applicable to all three-dimensional display devices and all two-dimensional movie formats. We present experimental results using sample two-dimensional movies.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.2
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pp.827-833
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2012
In this paper, we propose an improved optical flow algorithm which reduces computational complexity as well as noise level. This algorithm reduces computational time by applying level simplification technique and removes noise by using eigenvectors of objects. Optical flow is one of the accurate algorithms used to generate depth information from two image frames using the vectors which track the motions of pixels. This technique, however, has disadvantage of taking very long computational time because of the pixel-based calculation and can cause some noise problems. The level simplifying technique is applied to reduce the computational time, and the noise is removed by applying optical flow only to the area of having eigenvector, then using the edge image to generate the depth information of background area. Three-dimensional images were created from two-dimensional images using the proposed method which generates the depth information first and then converts into three-dimensional image using the depth information and DIBR(Depth Image Based Rendering) technique. The error rate was obtained using the SSIM(Structural SIMilarity index).
For the implementation of a real-time holographic camera, fast and automatic holographic image reconstruction is an essential technology. In this paper, we propose a new automatic depth-detection algorithm for fast holography reconstruction, which is particularly useful for optical scanning holography. The proposed algorithm is based on the inherent phase difference information in the heterodyne signals, and operates without any additional optical or electrical components. An optical scanning holography setup was created using a heterodyne frequency of 4 MHz with a 500-mm distance and 5-mm depth resolution. The reconstruction processing time was measured to be 0.76 s, showing a 62% time reduction compared to a recent study.
Automatic Vision Inspection (AVI) systems automatically detect defect features and measure their sizes via camera vision. It has been populated because of the accuracy and consistency in terms of QC (Quality Control) of inspection processes. Also, it is important to predict the performance of an AVI to meet customer's specification in advance. AVI are usually suffered from false negative and positives. It can be overcome by providing extra information such as 3D depth information. Stereo vision processing has been popular for depth extraction of the 3D images from 2D images. However, stereo vision methods usually take long time to process. In this paper, retro optical system using reflectors is proposed and experimented to overcome the problem. The optical system extracts the depth without special SW processes. The vision sensor and optical components such as illumination and depth detecting module are integrated as a unit. The depth information can be extracted on real-time basis and utilized and can improve the performance of an AVI system.
Background and Objectives Although lasers have been widely applied in tissue treatment, the light penetration depth in tissues is limited by the tissue turbidity and affected by its absorption and scattering characteristics. This study investigated the effect of using an optical clearing agent (OCA) on tissue to improve the therapeutic effect of 1064 nm wavelength laser light by reducing the heat generated on the skin surface and increasing the penetration depth. Materials and Methods A diode laser (λ = 1064 nm) was applied to a porcine specimen with and without OCA to investigate the penetration depth of the laser light and temperature distribution. A numerical simulation using the finite element method was performed to investigate the temperature distribution of the specimen compared to ex-vivo experiments using a thermocouple and double-integrating sphere to measure the temperature profile and optical properties of the tissue, respectively. Results Simulation results showed a decrease in tissue surface temperature with increased penetration depth when the OCA was applied. Furthermore, both absorption and scattering coefficients decreased with the application of OCA. In ex-vivo experiments, temperatures decreased for the tissue surface and the fat layer with the OCA, but not for the muscle layer. Conclusion The use of an OCA may be helpful for reducing surface heat generation and enhance the light penetration depth in various near-infrared laser treatments.
We propose a new graphical method for selecting a pair of optical and housing materials to simultaneously athermalize and achromatize an LWIR optical system. To have a much better opportunity to select the IR glasses and housing materials, an athermal glass map is expanded by introducing the DOE with negative chromatic power. Additionally, from the depth of focus in an LWIR optical system, the tolerable housing boundary is provided to realize an athermal and achromatic system even for not readily available housing material. Thus, we can effectively determine a pair of optical and housing materials by reducing the thermal shift to be less than the depth of focus. By applying this method to design a night vision camera lens, the chromatic and thermal defocuses are reduced to less than the depth of focus, over the specified waveband and temperature ranges.
In this paper, we propose an auto-focusing algorithm which extracts a depth parameter by analyzing a selected part of a hologram, and we use experimental results to show that the algorithm is practical. First, we record a complex hologram using Optical Scanning Holography. Next we select some part of hologram and extract depth information through Gaussian low pass filtering, synthesizing a real-only hologram, power fringe-adjusted filtering and inverting to a new frequency axis. Finally, we reconstruct the hologram automatically using the extracted depth location.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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