• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제37권2호
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• pp.68-74
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• 2016

In this study, we investigated the rotational characteristics which were comprised of directionality and linearity of target registration error (TRE) as a study in advance to enhance the accuracy of contour-based registration in neuronavigation. For the experiment, two rigid head phantoms that have different faces with specially designed target frame fixed inside of the phantoms were used. Three-dimensional coordinates of facial surface point cloud and target point of the phantoms were acquired using computed tomography (CT) and 3D scanner. Iterative closest point (ICP) method was used for registration of two different point cloud and the directionality and linearity of TRE in overall head were calculated by using 3D position of targets after registration. As a result, it was represented that TRE had consistent direction in overall head region and was increased in linear fashion as distance from facial surface, but did not show high linearity. These results indicated that it is possible for decrease TRE by controlling orientation of facial surface point cloud acquired from scanner, and the prediction of TRE from surface registration error can decrease the registration accuracy in lesion. In the further studies, we have to develop the contour-based registration method for improvement of accuracy by considering rotational characteristics of TRE.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.103-105
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• 2002

Whole body stereotactic radiosurgery (WBSRS) technique is believed to be useful for the metastatic lesions as well as relatively small primary tumors in the trunk. Unlike stereotactic radiosurgery to intracranial lesion, inherent limitation on immobilization of whole body makes it difficult to achieve the reliable setup reproducibility. For this reason, it is essential to develop an objective and quantitative method of evaluating setup error for WBSRS. An evaluation technique using image registration has been developed for this purpose. Point pair image registrations with WBSRS frame coordinates were performed between two sets of CT images acquired before each treatment. Positional displacements could be determined by means of volumetric planning target volume (PTV) comparison between the reference and the registered image sets. Twenty eight sets of CT images from 19 WBSRS patients treated in Asan Medical Center have been analyzed by this method for determination of setup random error of each treatment. It is objective and clinically useful to analyze setup error quantitatively by image registration technique with WBSRS frame coordinates.

• 국제학술발표논문집
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• The 8th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.3-12
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• 2020

Nowadays, as-is BIM generation has been popularly adopted in the architecture, engineering, construction and facility management (AEC/FM) industries. In order to generate a 3D as-is BIM of a structural component, current methods require a registration process that merges different sets of point cloud data obtained from multiple locations, which is time-consuming and registration error-prone. To tackle this limitation, this study proposes a registration-free 3D point cloud data acquisition technique for as-is BIM generation. In this study, small-size mirrors that rotate in both horizontal and vertical direction are used to enable the registration-free data acquisition technique. First, a geometric model that defines the relationship among the mirrors, the laser scanner and the target component is developed. Second, determinations of optimal laser scanner location and mirror location are performed based on the developed geometrical model. To validate the proposed registration-free as-is BIM generation technique, simulation tests are conducted on key construction components including a PC slab and a structural wall. The result demonstrates that the registration-free point cloud data acquisition technique can be applicable in various construction elements including PC elements and structural components for as-is BIM generation.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.19-26
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• 1997

뇌 수술 항법장치인 Viewing Wand(ISG Technologies, Toronto, Canada) 는 수술하는 현장에서 그 환자의 해부학적 구조물의 위치를 수술용 항법장치(navigator)를 통하여 3차원적으로 컴퓨터 모니터상의 해부학적 구조물의 영상과 1:1 대응 시켜가며 실시간 국 재수술을 할 수 있도록 하는 장비이다. 본 연구는 이 장비의 공간상의 오차를 최소화하기 위하여 최적 영상등록 방법을 모색하였다. 이를 위하여 아크릴을 재료로 두개모양의 팬텀을 제작하였으며 팬텀은 3 차원 영상지원수술하는 과정을 흉내낼 수 있도록 고안하였다. 팬텀의 내부에는 높이가 각각 다른 직경 5mm의 아크릴봉 22 개를 두개 내에 해부학적으로 주요 기관의 위치와 높이를 고려하여 등간격으로 수직으로 세워 배치하였다. 이 팬텀을 2.0mm 간격으로 틈없이 CT scan하여 3차원 영상을 만들고 영상에서 아크릴봉의 끝점을 실제 팬텀에서의 동일위치와 대응시켜 공간상 차이를 측정하고 분석 평가하여 오차가 최소화되는 영상등록 방법을 구였다. 실제 팬텀에서 임의의 좌표점과 이에 해당하는 영상의 좌표점을 대응시킬 때 Fiducial Fit Registration(FFR) 방법과 Surface Fit Registration(SFR) 방법을 혼합하여 사용할 경우 오차가 가장 적은 것으로 확인되었고 등록점들을 병소를 중심으로 폭넓게 대칭형으로 분포 시킬수록 오차가 감소하였다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제52권8호
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• pp.500-505
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• 2003

In this paper, the method to register multiple sets of skull CT images to absolute coordinate system is proposed. Contrary to correspondence paired mapping of previous techniques, four anatomical landmark points, three coplanar points and one non-coplanar point, compose three principal axes simple and unique for efficient registration by means of rigid body transformation. Throughout the numerical simulation with added random noises, the error performances in terms of different rotation and rounding-off of landmark points, and incorrect localization of anatomical landmark and target points are quantitatively analyzed to generalize the proposed technique. Experiments using real skull CT images demonstrate the feasibility for an efficient use in clinical practice.

• 한국측량학회지
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• 제39권1호
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• pp.13-21
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• 2021

아리랑3호, 국토위성 등 고해상도 국토관측 위성은 일반적으로 가시광 및 근적외선 영역의 영상을 획득하기 위한 MS (Multispectral) CCD (Charge Coupled Device) 센서와 MS보다 4배의 공간해상도를 갖는 고해상도 PAN (Panchromatic) 영상을 획득하기 위한 CCD 센서의 조합으로 된 카메라를 탑재한다. 카메라 내에서 PAN과 MS CCD라인이 일정한 간격을 갖게 설치되기 때문에 위성이 궤도를 지나가며 대상물을 약간의 시간차를 갖고 촬영하게 되며 따라서 영상 내의 대상물 위치도 달라진다. PAN과 MS 영상융합을 위해서는 PAN과 MS영상간의 정밀한 상호좌표등록이 필요한데, 본 연구에서는 센서모델링을 통한 기법과 영상 매칭의 융합을 통한 상호좌표등록을 수행하였다. PAN과 MS 상호 센서모델링을 통해 초기 상호좌표등록을 수행하고, 영상 매칭을 통해 그 정밀도를 향상시켜 약 RMSE (Root Mean Square Error) 0.2 화소의 정밀도를 확보할 수 있었다.

• 로봇학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.8-15
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• 2022

In this paper, we proposed the method of virtual reality-based surgical navigation to reproduce the pre-planned position and angle of the pedicle screw in spinal fusion surgery. The goal of the proposed method is to quantitatively save the surgical plan by applying a virtual guide coordinate system and reproduce it in the surgical process through virtual reality. In the surgical planning step, the insertion position and angle of the pedicle screw are planned and stored based on the virtual guide coordinate system. To implement the virtual reality-based surgical navigation, a vision tracking system is applied to set the patient coordinate system and paired point-based patient-to-image registration is performed. In the surgical navigation step, the surgical plan is reproduced by quantitatively visualizing the pre-planned insertion position and angle of the pedicle screw using a virtual guide coordinate system. We conducted phantom experiment to verify the error between the surgical plan and the surgical navigation, the experimental result showed that target registration error was average 1.47 ± 0.64 mm when using the proposed method. We believe that our method can be used to accurately reproduce a pre-established surgical plan in spinal fusion surgery.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권5호
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• pp.552-560
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• 2013

본 연구에서는 기존의 블록 조립 후 정도 계산 절차와 블록 조립의 특성을 고려한 최적 정도 계산 알고리즘 개발을 위한 연구를 수행하였다. 여기서 제안된 알고리즘은 생산관리점들 중 특정한 관리점을 기준으로 생산관리점들의 설계와 측정 데이터 사이의 평균제곱근 오차의 합을 목적함수로 가진다. 생산관리점들은 접합면 상의 데이터와 그 외의 데이터로 구분하였으며, 구분된 데이터는 정합 과정에서 사용되어지는 6가지 자유도 조합 결정에 있어 다양한 제약조건 구성과 목적함수 계산에 사용하였다. 목적함수 및 제약조건과 함께 탑재공정을 고려하여 설계와 측정 계산 대상점들 간의 오차가 허용 오차 이내에 포함되는지를 확인하는 과정이 포함되는 점과 점 관계를 이용하는 변형 ICP 알고리즘과 sampling법을 혼합하여 최소 오차 범위를 계산하는 최적 정도 계산 알고리즘을 개발하였다. 실제 공정에서 확인된 블록 측정 데이터를 개발된 알고리즘에 적용한 결과에 따르면 최적 정도 계산의 대상점은 접합면 상의 점들만으로 계산을 수행하는 것보다 전체 점을 대상으로 계산하는 것이 더 작은 오차를 가지며 접합면의 한 점을 고정된 일치점으로 두고 모든 생산관리점들을 대상점으로 계산 하는 것이 최소 오차를 가지는 최적 정도 계산방법이라는 결론을 도출하였다.

• Journal of Magnetics
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• 제21권3호
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• pp.425-430
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• 2016

The aim of this study was to measure the setup variation for X (lateral), Y (longitude), and Z (vertical) by taking magnetic megavoltage computed tomography (MVCT) before treating the brain, oropharynx, lung, and prostate patients on helical tomotherapy. In this study, 30 patients were chosen for each of the treatment areas, and their skin was labeled with a mark on a treatment planning reference point when taking CT. We preceded MVCT prior to tomotherapy and then conducted an auto registration based on the bony landmarks; image registration was used for automatically matching the patient's setup. Lastly, we confirmed and evaluated the translation coordinates of the images for 30 patients. The following shows the comparison result of the setup errors of each part: X (lateral) showed the highest setup errors with $3.44{\pm}2.05$ from Lung; Y (longitude) showed the highest setup errors showing $3.40{\pm}2.87mm$ from Prostate; and Z (vertical) showed the highest setup errors showing $6.62{\pm}4.38mm$ from Lung. This result verifies that the setup error can be prevented by taking MVCT before the treatment, and Planning Target Volume (PTV) margins can be reduced by referring to the resulting value of each treatment part. Ultimately, the dosage of the normal organs can be decreased as well as any side effects.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.47-56
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• 2015

다중센서 시스템에서 센서 바이어스를 제거하는 센서 등록 과정은 각각의 센서가 공통된 좌표를 갖게 하기 위해 반드시 필요하다. 만약 센서 등록 과정을 적절하게 처리하지 않는다면, 거대한 추적 에러 또는 같은 목표물을 향한 다수의 허수 트랙이 발생하게 되어 추적에 실패하게 된다. 특히, 발사체 추적에 있어서 각각의 추적 장비는 반드시 적절한 센서등록 과정을 거쳐야 하며, 이 후 다중센서 융합알고리즘을 활용하면 발사체 추적 성능을 높이고 다중 추적 시스템에 정확한 지향입력으로 활용 가능하게 된다. 본 논문에서는 실시간 바이어스 추정/제거 알고리즘과 비동기 다중 센서 융합 기법을 제안하였다. 제안된 바이어스 추정 알고리즘은 GPS와 다중 레이더 간의 의사 바이어스 측정치를 활용하였고, 비동기 센서 융합알고리즘 적용을 통해 추적 성능을 향상하였다.