영상집적 기반의 다시점 부호화 기술을 이용한 디지털 홀로그램의 압축 기술

최현준,서영호,배진우,유지상,김화성,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Bae, Jin-Woo,Yoo, Ji-Sang,Kim, Hwa-Sung,Kim, Dong-Wook 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.10C

In this paper, we proposed an efficient coding method for digital hologram (fringe pattern) acquired by a CCD camera or by computer generation using multi-view prediction technique and MPEG video compression standard technique. It proceeds each R, G, or B color component separately. The basic processing unit is a partial image segmented into the size of $N{\times}N$. Each partial image retains the information of the whole object. This method generates an assembled image for a row of the segmented and frequency-transformed partial images, which is the basis of the coding process. That is, a motion estimation and compensation technique of MPEG is applif:d to the reconstructed images from the assembled images with the disparities found during generation of assembled image and the original partial images. Therefore the compressed results are the disparity of eachpartial image to form the assembled image for the corresponding row, assembled image, and the motion vectors and the compensated image for each partial image. The experimental results with the implemented algorithm showed that the proposed method has NC (Normal Correlation) values about 4% higher than the previous method, by which ours has better compression efficiency. Consequently, the Proposed method is expected to be used effectively in the application areas to transmit the digital hologram data. can be identified in comparison with the previous researches and commercial IPs. 본 논문에서는 다시점 예측기법과 MPEG 동영상 압축 표준 기법을 이용하여 CCD 카메라로부터 광학적으로 획득되거나 컴퓨터에 의해 생성된 디지털 홀로그램(프린지 패턴)을 효율적으로 압축하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 RGB의 각 색차신호를 분리하여 처리하고, 각 색차신호의 객체영상을 $N{\times}N$ 크기로 분할한 부분영상들을 기본단위로 하며, 이때의 각 부분영상은 객체 전체에 대한 정보를 보유하고 있다. 본 논문의 방법은 분할되고 주파수 변환된 한 열의 부분영상들을 다시점 예측기법을 이용하여 집적영상을 만들고, 이 영상을 기준으로 데이터압축을 수행한다. 즉, 이 집적영상에서 역으로 생성된 부분영상과 원 부분영상에 대해 MPEG의 움직임 예측/보상방법으로 데이터를 압축한다. 따라서 압축된 데이터는 집적영상을 만들기 위한 각 부분영상의 변위벡터, 집적영상, 각 부분영상에 대한 움직임벡터 및 보상영상이다. 이 방법을 구현하여 실험한 결과 기존의 방법에 비해 동일 압축율에서의 NC(Normal Correlation) 값이 약 4% 이상 높은 값을 보여 압축효율이 더 좋음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문의 방법은 디지털 홀로그램 데이터를 전송하여야 하는 응용분야에서 보다 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

List Mode에서 PET/CT Scanner의 직선성 평가

최현준,김병진,이또 미키코,이홍재,김진의,김현주,이재성,이동수,Choi, Hyun-Jun,Kim, Byung-Jin,Ito, Mikiko,Lee, Hong-Jae,Kim, Jin-Ui,Kim, Hyun-Joo,Lee, Jae-Sung,Lee, Dong-Soo 대한핵의학기술학회 2012 핵의학 기술 Vol.16 No.1

Rb-82를 이용한 PET 검사는 심근 관류의 임상적 평가에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 그러나 PET/CT의 dead time 때문에 count value와 방사능농도 사이의 직선성이 유지되지 않는다면 데이터를 획득할 때 좌심실 입력 함수가 과대평가되어 심근관류가 과대평가될 수 있다. 본 연구에서는 리스트 모드에서 획득한 PET data에서 방사능농도에 따른 count value의 직선성을 평가하였다. Biograph 40 True Point PET/CT를 이용하여 직경 12 cm, 길이 10.5 cm의 cylindrical phantom에 F-18 333 MBq과 물 800 mL를 채우고 7반감기동안 10min frame/bed로 리스트 모드를 이용하여 획득하였다. Raw data는 OSEM (order: 4, subsets: 8)과 FBP (Gaussian filter FWHM 5 mm) 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. Sinogram 정보에서 prompt counts, net true counts, random counts를 측정하였다. 재구성 된 phantom 영상에 ROI를 설정하여 총 계수와 background를 측정하고 background correction을 사용하여 count value를 측정하여 직선성을 평가하였다. 리스트 모드를 이용하여 sinogram에서 측정된 prompt counts는 방사능농도에 비례하여 증가하였다. 낮은 방사능농도에서 net true counts와 random counts는 방사능농도에 따라 증가하였다. 높은 방사능농도에서는 net true counts의 증가율이 점차 감소되었고, 반면에 random counts의 증가율은 증가하였다. 그리고 OSEM과 FBP 알고리즘으로 재구성된 영상에서 측정한 count value의 차이는 없었고 방사능농도에 비례하여 count value가 증가하고 직선성이 유지되었다. Biograph 40 True Point PET/CT scanner는 재구성된 영상에서 낮은 방사능농도뿐만 아니라 높은 방사능농도(~416.25 kBq/mL)에서도 측정 된 count value와 방사능농도 사이의 직선성이 유지되는 것을 보여주었다. 따라서 실험에서 사용한 PET/CT scanner는 Rb-82, N-13, O-15, F-18을 이용한 heart dynamic PET study에서데이터의 정량적 분석에 유용할 것으로 판단된다. Purpose: Quantification of myocardial blood flow (MBF) using dynamic PET imaging has the potential to assess coronary artery disease. Rb-82 plays a key role in the clinical assessment of myocardial perfusion using PET. However, MBF could be overestimated due to the underestimation of left ventricular input function in the beginning of the acquisition when the scanner has non-linearity between count rate and activity concentration due to the scanner dead-time. Therefore, in this study, we evaluated the count rate linearity as a function of the activity concentration in PET data acquired in list mode. Materials & methods: A cylindrical phantom (diameter, 12 cm length, 10.5 cm) filled with 296 MBq F-18 solution and 800 mL of water was used to estimate the linearity of the Biograph 40 True Point PET/CT scanner. PET data was acquired with 10 min per frame of 1 bed duration in list mode for different activity concentration levels in 7 half-lives. The images were reconstructed by OSEM and FBP algorithms. Prompt, net true and random counts of PET data according to the activity concentration were measured. Total and background counts were measured by drawing ROI on the phantom images and linearity was measured using background correction. Results: The prompt count rates in list mode were linearly increased proportionally to the activity concentration. At a low activity concentration (<30 kBq/mL), the prompt net true and random count rates were increased with the activity concentration. At a high activity concentration (>30 kBq/mL), the increasing rate of the prompt net true rates was slightly decreased while the increasing rate of random counts was increased. There was no difference in the image intensity linearity between OSEM and FBP algorithms. Conclusion: The Biograph 40 True Point PET/CT scanner showed good linearity of count rate even at a high activity concentration (~370 kBq/mL).The result indicates that the scanner is useful for the quantitative analysis of data in heart dynamic studies using Rb-82, N-13, O-15 and F-18.

DWT 계수의 트리구조를 이용한 네트워크-적응적 JPEG2000 컨텍스트 추출방법

최현준,서영호,김동욱,Choi Hyun-Jun,Seo Young-Ho,Kim Dong-Wook 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.9C

In EBCOT, the context extraction process takes excessive calculation time and this paper proposed a method to reduce this calculation time. That is, if a coefficient is less than a pre-defined threshold value the coefficient and its descendents skip the context extraction process. There is a trade-off relationship between the calculation time and the image quality or the amount of output data such that as this threshold value increases, the calculation time and the amount of output data decreases, but the image degradation increases. Therefore, by deciding this threshold value according to the network environments or conditions, it is possible to establish a network-adaptive context extraction method. The experimental results showed that the range of the threshold values for acceptable image quality(better than 30dB) is from 0 to 4. The experimental results showed that in this range the Resulting reduction rate in calculation time was from $3\%\;to\;64\%$ in average, the reduction rate in output data was from $32\%$ to $73\%$ in average, which means that large reduction in calculation time and output data can be obtained with a cost of an acceptable image quality degradation. Therefore, the proposed method is expected to be used efficiently in the application area such as the real-time image/video data communication in wireless environments, etc. 본 논문에서는 JPEG2000의 EBCOT에서 과다한 연산량을 요구하는 컨텍스트 추출과정의 연산량을 감소시키는 방법을 제안하였다. 이 방법은 웨이블릿 변환의 특성인 계수들의 트리구조와 그 계수들의 상관도를 이용하여 특정 임계값을 설정하고 그 임계값보다 작은 계수와 그 자손계수들은 컨텍스트 추출과정을 거치지 않게 하는 것이다. 이 임계값이 증가함에 따라 컨텍스트 추출을 위한 연산량과 출력 데이터양이 줄어드나 화질의 열화가 심해지는 연산량과 화질 또는 데이터량간의 상보적 관계가 성립된다. 따라서 이 임계값을 네트워크의 환경 또는 조건에 따라 설정하면 네트워크에 적응적으로 수행할 수 있는 컨텍스트 추출방법이 가능하다. 이 방법을 실험한 결과 수용할 만한 화질의 범위(30dB 이상)의 임계값은 0에서 4사이이었으며, 이 범위에서 연산량은 평균 $3\%$에서 $64\%$를 감소할 수 있고, 출력데이터는 평균 $32\%$에서 $73\%$의 감소율을 보여 수용할 만한 화질의 열화를 대가로 상당한 연산량 감소와 데이터량 감소를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 제안한 방법은 무선 환경에서 영상/비디오 데이터의 실시간 통신 등에 매우 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

디지털 홀로그램을 위한 부분 암호화 기법

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.1C

본 논문에서는 홀로그램 영역과 주파수 영역(DCT-영역, DWT-영역)에서 프린지 패턴을 분석하고, 이를 기반으로 가장 효율적인 디지털 홀로그램(프린지 패턴) 암호화 기법들을 제안하였다. 제안한 기법으로 홀로그램 영역과 주파수 영역에서 프린지 패턴 전체 데이터량의 25%, 1.5625%, 그리고 0.0244% 만큼을 각각 암호화하여 복원 영상을 효율적으로 은닉하였다. 결과적으로 주파수 영역에서의 암호화 기법 중에서 2차원 영상의 에너지를 한곳으로 집중시키는 DCT-영역에서의 암호화 기법이 가장 효율적임을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 프린지 패턴의 부분 암호화 기법과 분석결과는 추후 이 분야를 연구하는 연구팀들에게 좋은 지표가 될 것으로 생각된다. The purpose of this paper is to find an efficient encryption scheme for digital holograms (fringe patterns) with low encryption cost. Therefore, we introduced several encryption attempts in both hologram-domain and frequency-domain (both DCT-domain and DWT-domain) on the bases of the results from analyzing the properties of the coefficients in each domain. To effectively hide the image information, 25%, 1.5625%, and 0.0244% of the original fringe pattern need to be encrypted for hologram-domain scheme, DWT-domain scheme, and DCT-domain scheme, respectively. Consequently the DCT-domain scheme was the most efficient and it is caused by the fact that the ability for DCT to concentrate the energy of a given 2-dimensional image into a small area is the best. The encryption schemes and the analyses in this paper are expected to be used effectively on the researches on encryption and others for digital holograms.

디지털 홀로그래피 간섭패턴을 위한 웨이블릿 기반의 전자적인 워터마킹 알고리듬

최현준,서영호,위성민,유지상,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Wi, Sung-Min,Yoo, Ji-Sang,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.10

디지털 홀로그래피 간섭패턴은 상당히 많은 자원들(고가의 광학장비 혹은 복잡한 컴퓨터 연산)을 소모함으로써 얻을 수 있는 디지털 콘텐츠이다. 본 논문에서는 이런 고가의 콘텐츠인 디지털 홀로그래피 간섭 패턴의 소유권을 보호하기 위해 홀로그램 영역과 주파수영역에서의 디지털 워터마킹 기법들을 제안하였다. 홀로그램영역에서 워터마킹 기법은 주파수영역에서 제안한 2차원 이산 웨이블릿 변환(2-dimensional discrete wavelet transform, 2DDWT)을 기반으로 하는 기법과의 비교를 위한 것이다. 제안한 두 가지 기법 모두 데이터의 압축 및 전송과정에서 생길 수 있는 공격들에 대해 비교적 강인한 특성을 보였다. 특히, 2DDWT 기반의 워터마킹 기법은 공격 후 추출한 워터마크가 3%이하의 낮은 에러율을 보였다. 이는 기존의 광학기반의 워터마킹 알고리즘들에 비해 매우 향상된 결과이다. Digital holography interference pattern generated by a computer calculation (CGH) is one of the most expensive contents and its usage is being expanded. Thus, it is highly necessary to protect the ownership of digital hologram. In this paper a hologram-domain and a frequency-domain electronic watermarking schemes were proposed. The hologram-domain scheme was only to compare the results to the ones from frequency-domain scheme and the frequence-domain scheme used 2-dimensional against the attaks. Especially the MDWT-domain scheme was very high robustness such that th error ratio at the worst case was only 3%. Thus, we expect that it is used as a good watermarking scheme of digital hologram with high performance.

전역 2차원 DCT를 이용한 디지털 홀로그램의 분석 및 워터마킹 기법

최현준,서영호,유지상,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Yoo, Ji-Sang,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.7

본 논문에서는 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated holograms, CGH) 기법을 이용해 생성한 디지털 홀로그램을 위한 워터마킹 알고리즘을 제안하였다. 본 연구팀은 일반적인 2차원 디지털 영상들과는 다른 특성을 보이는 디지털 홀로그램을 홀로그램 영역과 전역 2차원 DCT영역에서 분석하였고, 이를 기반으로 새로운 워터마킹 알고리즘을 개발하였다. 제안한 워터마킹 알고리즘을 대상으로 차세대 홀로그래픽 3DTV를 위한 디지털 홀로그램의 전송 수신 단에서 발생할 수 있는 여러 가지 공격들을 수행한 결과 비교적 우수한 특성을 보였다. 특히 전역 2차원 DCT영역에서의 워터마킹 기법이 가우시안 잡음 첨가 이외의 모든 공격에 대해 높은 워터마크 추출율을 보였다. 본 논문에서 제안한 디지털 홀로그램의 분석 방법과 결과, 그리고 디지털 워터마킹 알고리즘은 추후 관련 분야를 연구하는 연구자들에게 하나의 지표가 될 수 있으리라 생각된다. In this paper, we propose a digital watermarking algorithm for digital hologram generated by computer generated hologram(CGH) method. Digital hologram generated by a computer calculation(CGH) is one of the most expensive contents and its usage is being expanded. Thus, it is highly necessary to protect the ownership of digital hologram. In this paper two digital watermarking schemes are introduced hologram-domain and global 2DDCT-domain scheme. Proposed watermarking scheme showed very high imperceptibility and quite high robustness against the attacks. The purpose of this paper is to introduce these global 2DDCT based watermarking schemes. Thus, we expect that these and the contents in this paper can be very useful bases for the further digital watermarking schemes of the digital holograms.

디지털 홀로그램을 위한 Fresnel 변환 기반의 디지털 워터마킹 알고리즘

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.5

This paper propose a digital watermarking algorithm for a digital hologram which is the most valuable image content. It is highly necessary to protect the ownership of a digital hologram. This paper introduces a watermarking scheme, a method to protect the ownership of digital holograms using the Fresnel transform domain data as the ones to be watermarked. Experiment results indicated that the proposed scheme was very imperceptible in the digital hologram and in the reconstructed holographic image. Also, they showed quite strong resistance to most of the attacks. we expect that the conclusions of this paper can be the basis for further research on the digital watermarking for digital holograms. 본 논문에서는 생성 및 획득하는데 상당히 많은 자원이 소요되는 고부가가치 영상 콘텐츠인 디지털 홀로그램을 위한 디지털 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안한 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램의 Fresnel 변환 영역에서 워터마크를 삽입하여 저작권을 보호하는 기법이다. 실험결과 제안한 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램과 홀로그래픽 복원영상 모두에서 악의적인 공격들에 대해 상당히 높은 비가시성을 보였다. 또한, 대부분의 공격들에 대해 매우 강한 내성(강인성)을 보였다. 따라서 본 논문에서 제안한 디지털 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램의 워터마킹 연구에 좋은 기초자료가 될 것으로 기대된다.

다중 마스터를 위한 고성능의 범용 메모리 제어기의 구조

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.1

본 논문은 비디오 처리를 위한 SoC 내에서 다수 개의 프로세싱 블록(마스터)들을 처리할 수 있는 고성능의 메모리 제어기를 설계하였다. 메모리 제어기는 마스터 중재기에 의해 중재되며 이것은 메모리 접근을 요구하는 마스터들의 요구 신호를 받아 데이터를 전송하는 역할을 해주게 된다. 구현된 메모리 제어기는 마스터 선택기, 마스터 중 재기, 메모리 신호 생성기, 명령어 디코더, 데이터 버스, 그리고 메모리 신호 생성기로 구성된다. 제안한 메모리 제어기는 VHDL을 이용하여 설계하였고, 삼성의 메모리 모델을 이용하여 동작을 검증하였다. FPGA 합성 및 검증을 위해서는 ATERA사의 Quartus II를 이용하였고, 구현된 하드웨어는 Cyclone II 칩을 사용하였다. 시뮬레이션을 위해서는 Cadence사의 ModelSim을 이용하였고, FPGA 환경에서 174.28MHz의 주파수로 동작하여, SDRAM의 규격을 모두 만족할 수 있었다. In this paper, we implemented a high-performence memory controller which can accommodate processing blocks(multiple masters) in SoC for video signal processing. The memory controller is arbitrated by the internal arbiter which receives request signals from masters and sends grant and data signals to masters. The designed memory controller consists of Master Selector, Mster Arbiter, Memory Signal Generator, Command Decoder, and memory Signal Generator. It was designed using VHDL, and verified using the memory model of SAMSING Inc. For FPGA synthesis and verification, Quartus II of ATERA Inc. was used. The target device is Cyclone II. For simulation, ModelSim of Cadence Inc was used. Since the designed H/W can be stably operated in 174.28MHz, it satisfies the specification of SDRAM technology.

깊이정보 콘텐츠 보안을 위한 이산 웨이블릿 변환 영역에서의 암호화 기술

최현준,Choi, Hyun-Jun 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.5

디지털 영상 콘텐츠의 사용이 급증함에 따라 유료 및 비밀유지를 필요로 하는 영상 데이터에 대한 보안문제가 크게 대두되고 있다. 본 논문에서는 깊이정보 영상 콘텐츠를 숨기기 위한 암호화 방식을 제안한다. 이 방식은 웨이블릿 영역에서 주파수 계수들을 대상으로 수행이 된다. 이 방식은 웨이블릿 변환의 레벨과 임계치를 선택함으로써 다양한 강도로 암호화가 가능하다. 실험결과 전체 데이터 중에서 0.048%의 데이터만을 암호화하더라도 원본 깊이 정보 영상의 정보를 확인할 수 없었다. 본 논문에서 제안한 암호화 알고리즘은 암호화 혹은 영상처리 분야의 연구자들에게 하나의 지표가 될 것으로 생각된다. As the usage of digital image contents increase, a security problem for the payed image data or the ones requiring confidentiality is raised. This paper propose a depth-map image contents encryption methodology to hide the depth information. This method is performed on the frequency coefficients in the Wavelet domain. This method, by selecting the level and threshold value for the wavelet transform, encryption at various strengths are possible. The experimental results showed that encrypting only 0.048% of the entire data was enough to hide the constants of the depth-map. The encryption algorithm expected to be used effectively on the researches on encryption and others for image processing.

Fresnel 변환영역에서 디지털 홀로그램의 주파수 특성분석

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.7

컴퓨터 생성 홀로그램을 통해 생성된 디지털 홀로그램은 그 데이터량이 방대하기 때문에 저장, 전송 및 처리를 위해서는 데이터량을 줄일 필요성이 있다. 하나의 객체를 나타내기 위한 디지털 홀로그램의 데이터량을 줄이는 가장 효율적인 방법은 부호화를 수행하는 것이다. 본 논문에서는 효율적인 부호화를 위해 디지털 홀로그램을 Fresnel 변환을 도입하여 주파수 영역에서 분석하였다. 이 분석결과는 추후 디지털 홀로그램을 위한 부호화 기술의 개발 시 중요한 데이터가 될 것이다. Since digital hologram includes an amount of data as can be seen at the process of digitization, it is necessary that the data representing digital hologram is reduced for storing, transmission, and processing. As the efforts that are to handle hologram with a type of digital information have been increased, various methods to compress digital hologram called by fringe pattern are groped. Suitable proposal is encoding of digital hologram. This paper analyzed the properties of digital hologram using tools of frequency transform, assuming that a generated digital hologram is a 2D image by introducing Fresnel Transform. The analysis results of digital hologram to be proposed in this paper are being expected to be used as the core techniques for an encoding of digital hologram.