최적화된 Lab-on-a-chip 설계를 위한 향상된 다차원 프로틴 등속영동 시뮬레이션

조미경,Cho, Mi-Gyung 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.7

In this paper, a computer simulation is developed for isotachophoretic protein separation in a serpentine micro channel for optimal lab on a chip design using 2D Finite Element Method. This 2D ITP model is composed of 5 components such as hydrochloric acid as Leader, caproic acid as terminator, acetic acid and benzoic acid as two proteins, and histindine as background electrolyte. The computer model is based on mass conservation equation for 5 components, charge conservation equation for electric potential, and electro neutrality condition for pH calculation. For the validation of the 2D spatial ITP model, the results are compared with the Simul5 developed by Bohuslav Gas Group. The simulation results are in a good agreement in a ID planar channel. This proves the precision of our model. The 2Dproteinseparation is conducted in a 2D curved channel for Lab on a chip design and dispersions of proteins are revealed during the electrophoretic process in a curved shape. 본 논문에서는 최적의 Lab-on-a-Chip을 설계하기 위해 나선형 마이크로 채널에서 등속영동 프로틴 분리를 수행하는 컴퓨터 시뮬레이션을 이차원 유한 요소법을 이용하여 개발하였다. 개발한 이차원 ITP 모델은 다섯 가지 요소로 구성되며 Leader로서 염산을, Terminator로서 카르로산, 두 개의 프로틴 중 프로틴 A는 아세트산, 프로틴 B는 벤조산, 그리고 BE(Background Electrolyte)로서 히스티딘을 사용하였다. 컴퓨터 모델은 다섯 가지 구성 요소들에 대한 질량 보존 방정식과 전위에 대한 전하 보존 방정식, 그리고 pH 계산은 전기적 중성 조건식에 기반하고 있다. 제안된 이차원 공간 ITP 모델의 검증을 위해 제안한 모델의 결과와 Bohuslav Gas 그룹에서 개발한 Simu 5의 결과를 비교하였다. 시뮬레이션 결과 일차원 채널에서 두 모델이 매우 유사한 일치를 보임으로 제안한 모델의 정확성을 검증해 주었다. 이차원 프로틴 분리는 Lab-on-a-Chip 설계를 위한 이차원 곡선 채널에서 수행되어 채널 형상이 프로틴 포커싱분포(dispersions)의 변화를 초래함을 알 수 있었다.

공초점 단층 이미지에서 수준별 잡음제거와 클러스터 경계선 추출

조미경,김진석,심재술,Cho, Mi-Gyung,Kim, Jin-Seok,Shim, Jae-Sool 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.12

조직 공학에서는 하이드로 젤 내 3차원 세포 배양 과정에서 세포와 세포간의 공생관계를 관찰하게 되는데, 시간이 경과함에 따라 세포들의 증가나 상호작용, 분화, 사멸되는 과정들을 고배율 공초점 현미경을 이용하여 단층 촬영하고, 촬영된 이미지들로부터 세포의 공생 메커니즘이나 변화 과정을 관찰 및 분석하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 하이드로 젤 내 3차원 세포 배양 과정에서 단층 촬영된 세포 이미지로부터 클러스터 경계선 정보를 추출하기 위한 수준별 잡음 제거 방법과 클러스터 경계선 추출 방법을 제안하였다. 실험을 통해 제안된 방법은 하이드로젤로 인한 좁쌀 모양의 잡음에 뛰어난 잡음 제거 성능을 보여 줄 뿐만 아니라 복잡한 클러스터들에 대해서 도 정확한 클러스터 경계선을 추출함을 보여 주었다. In tissue engineering area, researchers observe symbiotic relationship such as proliferation, interaction, division apoptosis with time between cells in process of the 3D cell culture in hydrogels. The 3D cell culture process can be taken photographs into sliced images using confocal microscope. Symbiotic mechanism and changes of cell behaviors can be observed and analyzed from the images acquired by confocal microscope. In this paper, we proposed and developed graded noise elimination method and cluster boundary extraction method to extract boundaries information from sliced confocal images acquired in process of the 3D cell culture in hydrogels. The experiment based algorithm showed excellent performance for eliminating noises that have very small millet-shaped size. It is also showed to extract exact boundaries information for even complex clusters.

교통흐름 예측 결과틀 적용한 동적 최단 경로 탐색

조미경,Cho, Mi-Gyung 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.5

텔레매틱스 서비스 중 가장 보편적으로 사용되는 것이 출발지에서 목적지까지의 최단 경로 안내 서비스이다. 본 논문에서는 미래 시간에 대한 교통흐름 예측 결과를 바탕으로 한 동적 최단 경로 탐색 시스템을 개발하고 실시간교통정보를 이용한 다양한 실험을 수행하여 성능을 분석하였다. 교통흐름 예측은 베이지안 네트워크 (Bayesian network)를 이용한 예측 시스템을 사용하였다. 동일한 출발지와 목적지에 대해 동적 최단 경로와 정적 및 누적 최단 경로를 탐색하고 각 경로에 대한 통행 시간을 계산하여 실제 최단 경로의 통행시간과 비교하였다. 실험 결과 75% 이상의 비율로 동적 최단 경로의 통행시간이 정적이나 누적 최단 경로의 통행시간보다 실제 최단경로의 통행시간에 가깝게 나타났다. 따라서 중간 경유지에 도착 예정인 시간대의 교통 흐름을 예측하여 동적 최단 경로를 구하는 것이 출발시간의 교통흐름을 모든 구간에 적용하여 최단 경로를 구하는 정적 최단 경로에 비해 더 정확한 교통정보를 제공하여 텔레매틱스 서비스의 품질을 향상시킬 수 있음을 보여 주었다. One of the most popular services of Telematics is a shortest path finding from a starting point to a destination. In this paper, a dynamic shortest path finding system with forecasting result of traffic flow in the future was developed and various experiments to verify the performance of our system using real-time traffic information has been conducted. Traffic forecasting has been done by a prediction system using Bayesian network. It searched a dynamic shortest path, a static shortest path and an accumulated shortest path for the same starting point and destination and calculated their travel time to compare with one of its real shortest path. From the experiment, over 75%, the travel time of dynamic shortest paths is the closest to one of their real shortest paths than one of static shortest paths and accumulated shortest paths. Therefore, it is proved that finding a dynamic shortest path by applying traffic flows in the future for intermediated intersections can give more accurate traffic information and improve the quality of services of Telematics than finding a static shortest path applying by traffic flows of the starting time for intermediated intersections.

세포 자동 계수를 위한 광학현미경 이미지 처리

조미경,문상준,심재술,Cho, Mi-Gyung,Moon, Sang-Jun,Shim, Jae-Sool 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.11

나노 바이오산업의 발전과 더불어 세포 성장 과정에서 발견되는 세포의 이동, 분열, 통합, 아포토시스(apoptosis), 모양 변형, 세포들 간의 상호 작용 등을 포함하는 세포의 행동을 분석하기 위한 자동화된 시스템의 개발은 매우 중요하다. 본 연구에서는 세포 배양 과정에서 광학현미경을 통해 얻은 세포의 실시간 이미지들의 변화/변형 과정을 2D 또는 3D 분석 하기위한 전처리 방법과 세포와 클러스터(둘 이상의 세포의 결합)를 자동 식별하기 위한 방법, 시간의 흐름에 따라 변화되는 세포와 클러스터의 개수를 계수하기 위한 방법을 제시한다. 제안된 방법들은 30분 간격으로 촬영한 3T3 세포 배양 이미지들을 이용하여 실험하였으며 세포 및 클러스터를 분류하고 각각의 개수를 자동계수한 결과 평균 99.8%의 정확도를 보여 주었다. With growth of nano-bio industry, it is of significant importance to develop an automated system to exploit cell behaviors, including migration, mitosis, apoptosis, shape deformation of individual cells and their interactions among cells in the process of cell growth. In this paper, we proposed preprocessing techniques, a classification method which classifies clusters (overlapping multiple cells) from cells and an automated method which counts the number of cells and clusters in order to analyze 2D or 3D deformations of the cells in the real-time images from microscope in the cell culture. We conducted the 3T3 cell images taken from each thirty-minute interval. It showed the average 99.8% accuracy automatically for separating cells and clusters.

자동 세포 추적을 위한 클러스터 세포 분리 알고리즘

조미경(Mi Gyung Cho),심재술(Jaesool Shim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.3

광학 현미경을 통해 일정한 시간 간격으로 얻은 세포 이미지로부터 세포 변화를 자동적으로 추적 및 분석하는 것이 세포 트래킹이라고 한다. 세포 변화 과정에서 이웃에 있는 세포들이 겹쳐져 있는 상태를 클러스터라고 하며 세포트래킹에서 클러스터를 다시 세포로 분리하는 작업은 매우 중요하다. 본 논문에서는 타원 근사법을 기반으로 클러스터를 분리하기 위한 알고리즘을 제안한다. 클러스터의 외곽선을 추출한 후 외곽선의 오목정점을 이용하여 클러스터를 라인 세그먼트들로 분리한 다음 휴리스틱을 이용하여 라인 세그먼트들을 결합해 가며 근사 타원을 생성한다. 실험 결과 두 개의 세포가 겹쳐진 클러스터의 경우 평균적으로 91%, 세 개의 세포가 겹쳐진 경우 평균적으로 84% 그리고 겹쳐진 세포의 개수가 네 개 이상인 경우 약 73%의 정확도로 클러스터를 분리해 주었다. An automated cell tracking system is used to automatically analyze and track the changes in cell behavior in time-lapse cell images acquired using a microscope with a cell culture. Clustering is the partial overlapping of neighboring cells in the process of cell change. Separating clusters into individual cells is very important for cell tracking. In this study, we proposed an algorithm for separating clusters by using ellipse fitting based on a direct least square method. We extracted the contours of clusters, divided them into line segments, and then produced their fitted ellipses using a direct least square method for each line segment. All of the fitted ellipses could be used to separate their corresponding clusters. In experiments, our algorithm separated clusters with average precisions of 91% for two overlapping cells, 84% for three overlapping cells, and about 73% for four overlapping cells.

PDA상에서의 한글 필기체 매칭 알고리즘

조미경(Mi Gyung Cho),조환규(Hwan Gue Cho) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.29 No.9·10

Electronic Ink is a stored data in the form of the handwritten text or the script without converting it into ASCII by handwritten recognition on the pen-based computers and Personal Digital Assistants(PDAs) for supporting natural and convenient data input. One of the most important issue is to search the electronic ink in order to use it. We proposed and implemented a script matching algorithm for the electronic ink. Proposed matching algorithm separated the input stroke into a set of primitive stroke using the curvature of the stroke curve. After determining the type of separated strokes, it produced a stroke feature vector. And then it calculated the distance between the stroke feature vector of input strokes and one of strokes in the database using the dynamic programming technique. We did various experiments and our algorithm showed high matching rate over 97.7% for only the Korean script and 94% for the data mixed Korean with the Chinese character. 전자 잉크 데이터는 펜 기반 컴퓨터나 PDA(Personal Digital Assistants)등에서 자연스럽고 편리한 데이터 입력을 제공하기 위해 펜으로 입력한 데이터를 온라인 문자 인식기를 이용하여 아스키 문자로 변환하지 않고 스크립트 형태로 저장하는 데이터를 말한다. 전자 잉크 데이터를 사용하기 위해 가장 중요한 것 중 하나는 전자 잉크 데이터의 검색 문제이다. 본 연구에서는 전자 잉크 데이터를 획 특징 벡터 형태로 저장하고, 이를 이용해서 잉크 데이터를 검색하는 매칭 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 제안된 매칭 알고리즘은 입력된 데이터를 곡률(curvature)을 이용하여 기본획(primitive stroke)으로 분리하고 기본획의 종류를 결정한 다음 획 특징 벡터를 생성한다. 그리고 동적 프로그래밍 기법에 의해 획 특징 벡터의 거리값을 계산한다. 제안된 매칭 알고리즘을 이용하여 다양한 실험을 하였으며 한글 스크립트로 구성된 경우 97.7%이상의 매칭률을 보여 주었고 한글 및 한자 혼합 스크립트에서는 94%이상의 매칭률을 보여 주였다.

지도 불일치 보정과 새로운 측정 함수에 관한 연구

조미경(Mi-Gyung Cho),조환규(Hwan-Gue Cho) 한국정보과학회 1997 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2Ⅱ

지리 정보 시스템에서 수치지도 보정(rubber sheeting)이란 물리적으로 동일 지역을 나타내고 있지만 일치하지 않는 두 지도사이의 불일치한 부분이 일치되도록 보정해 주는 것을 마란다. 본 논문에서는 동일 지역에서의 불일치한 부분을 일치하도록 보정해 주는 새로운 기법을 제시한다. 또한 보정된 결과가 어느 정도의 정확성을 가지고 있는 그 성능을 측정하기 위한 측정 함수를 제시하였다. 제안된 보정 기법은 수치지도위에 있는 다각형들을 기반으로 하며 각 다각형의 커널을 구한후 커널의 무게 중심에 대해 다각형을 부채꼴 모양의 삼각형으로 나눈 다음 삼각형 매핑을 적용하는 것이다. 다각형 외부에 위치한 시설물에 대해서도 동일한 방법을 적용하기위해 제한된 딜로니(Delaunay) 삼각 분할을 이용하여 외부 영역을 다각형으로 만들어 주는 방법을 제시하였다. 제안된 측정 함수는 지리 객체의 특성을 결정짓는 세가지 중요한 요소인 객체들간의 방향적(directional), 위상적(topological), 거리적(metrical) 관계을 이용한다. 제시한 기법의 성능을 평가하기 위해 테스트 데이타를 이용하여 알고리즘을 적용하고 그 결과를 측정 함수로 측정하여 분석하였다.

제스쳐 허용 전자 잉크 에디터의 개발

조미경(Mi-Gyung Cho),오암석(Am-Suk Oh) 한국멀티미디어학회 2003 멀티미디어학회논문지 Vol.6 No.6

수치지도 불일치 해결을 위한 자동 보정 알고리즘

조미경(Cho Mi Gyung),조환규(Cho Hwan Gue) 한국정보처리학회 1998 정보처리학회논문지 Vol.5 No.1

Rubber sheeting is the one of basic problems in Geographical Information System(GIS), which is a mapping procedure to reslove mismatches between two similar geographic maps representing the same region with a few mismatches. Mismatches are resulted due to the diversity of database sources, the methodology of map production and state of update of information. In this paper we propose a new rubber sheeting algorithm for resloving these mismatches, which degrade the quality and accuracy of GIS. The basic idea of our algorithm is that we triangulate a polygon using the centroid of kernel area of a polygon. And for the objects outside polygons we propose one method to convert the outside areas into the set of polygons by constrained Delaunay triangulation. Also we propose new measure functions to evaluate the performance of rubber sheeting. Measure functions are based on three properties, namely topological, directional and metrical property, which represents the characteristics of the spatial information. Several experiments with real data show that our algorithm preserves topological, directional and metrical properties of a map during transformation as well as geometric accuracy.

실시간 교통 정보를 이용한 교통 혼잡 예측 시스템

유영중,조미경,Yu Young-Jung,Cho Mi-Gyung 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.7

텔레매틱스 서비스 중에서 가장 많이 이용하고 있는 것 중 하나는 출발지와 목적지에 이르는 최단 경로를 찾아 주는 서비스이다 . 현재 보편적으로 사용되고 있는 최단 경로 찾기서비스는 실시간 교통 정보를 고려하지 않는 정적인 최단 경로 알고리즘을 사용하고 있다. 본 연구에서는 실시간 교통 정보를 반영하여 현재 시간으로부터 일정 시간 경과한 후의 교통 정보를 예측하기 위한 방법을 제안하고 예측 결과의 정확성을 평가하기 위해 실시간 데이터를 이용하여 실험하였다. 제안된 방법은 도로 위를 달리는 차량의 평균 속도를 5분 단위로 입력 받아 누적된 데이터를 동일한 시간과 요일별로 분석하여 구한 누적 속도패턴과 칼만 필터 방법을 통합한 것이다 . 제안한 방법은 현재 사용되고 있는 누적 속도 패턴만을 이용한 예측보다 더 정확한 예측 결과를 보여 주었다. 예측된 결과는 동적인 최단 경로를 구하기 위해 사용될 뿐만 아니라교통혼잡이 예측되는 지역을 피하여 여행하도록 정보를 제공할 수 있다. One of the common services of telematics is the car navigation that finds the shortest path from source to target. Until now, some routing algorithms of the car navigation do not consider the real-time traffic information and use the static shortest path algorithm. In this paper, we prosed the method to predict the traffic flow in the future. This prediction combines two methods. The former is an accumulated speed pattern, which means the analysis results for all past speeds of each road by classfying the same day and the same time inteval. The latter is the Kalman filter. We predicted the traffic flows of each segment by combining the two methods. By experiment, we showed our algorithm gave better precise predicition than only using accumulated speed pattern that is used commonly. The result can be applied to the car navigation to support a dynamic shortest path. In addition, it can give users the travel information to avoid the traffic congestion areas.