Shrink-Wrapping 알고리즘을 이용한 단층영상으로부터의 표면 재구성

박은진(Eun-Jin Park),최영규(Young-Kyu Choi) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.34 No.1·2

단층촬영 영상으로부터 임의의 등밀도 표면을 재구성하기 위한 새로운 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 이 분야의 가장 대표적인 알고리즘인 마칭큐브에서와는 달리 단층영상에서 직접 등밀도 표면을 생성하지 않고 등밀도점을 먼저 추출하며, 셀경계 알고리즘을 이용하여 구한 초기메쉬의 각 정점들을 이들 등밀도점 방향으로 표면축소포장(Shrink-wrapping)하는 과정을 반복적으로 적용하여 등밀도 표면을 추출한다. 이렇게 함으로써 마칭큐브에서 나타나는 크랙이나 표면결정의 모호성이 발생하지 않고 안정적인 표면을 재구성 할 수 있다. 또한, 마칭큐브에서 O(1)-인접한 등밀도점만을 사용할 수 있는데 비해, 제안된 방법은 O(2) 및 O(3)-인접한 등밀도점을 표면재구성에 활용할 수 있게 함으로써 이론적으로 마칭큐브 알고리즘보다 더 정밀한 표면을 추출할 수 있도록 하였다. 실험을 통해 제안된 표면 재구성 알고리즘이 단층영상에서부터 등밀도면을 재구성하는데 매우 안정적이고 정확하며 효과적임을 확인할 수 있었다. This paper addresses a new surface reconstruction scheme for approximating the isosurface from a set of tomographic cross sectional images. Differently from the novel Marching cube algorithm, our method does not extract iso-density surface(isosurface) directly from the voxels but calculates the iso-density point(isopoint) first. After building the relatively coarse initial mesh by the Cell-boundary algorithm approximating the isosurface, it produces the final isosurface by iteratively shrinking and smoothing the initial mesh. Comparing with the Marching Cube algorithm, our method is robust and does not make any crack in resulting surface model. Furthermore, the proposed methodsurmounts the O(1)-adjacency limitation of MC in defining the isopoints by permitting the O(2) and O(3)-adjacent isopoints in surface reconstruction, and can produce more accurate isosurface. According to experiments, it is proved to be very robust and efficient for isosurface reconstruction from cross sectional images.

관상동맥 CT 조영 검사 시, 초 고해상도 딥러닝 알고리즘이 적용된 스텐트 영상의 진단적 가치

전상현,고동희,전필현,고성민,Otgonbaatar, Chuluunbaatar 대한CT영상기술학회 2024 대한CT영상기술학회지 Vol.26 No.1

최근 발전하는 인공지능 영상재구성 기법의 발전으로 현존하는 가장 정밀한 0.25 mm 다중 검출기 기반 초고해상도 딥러닝 영상재구성 기법의 개발로 관상동맥 스텐트 내강의 정확도에 대해 평가하고자 한다. 이 연구는 환자 연구와 팬텀 연구로 구분하였고, 동일 환자에게서 필터 보정 역투영법, 반복적 재구성 기법, 딥러닝 재구성기법, 인공지능 초고해상도 재구성기법 총 4가지 방법으로 영상을 재구성하였다. 이미지 품질을 객관적으로 평가하기 위해 각 데이터에 대해 4가지 매개 변수인 영상잡음, CT 밀도, 신호 대 잡음비, 대조도 대 잡음비를 분석하였다. 팬텀 연구는 인체모형 흉부 팬텀 내 관상동맥을 표현할 수 있도록 라텍스 넬라톤 멸균 카테터를 설치하였고, 각각의 카테터 내에는 관상동맥 스텐트(내경 2.5 mm, 3.5 mm)를 삽입시켜 CT 제조사 별로 여러 가지 재구성 기법(FBP, IR, DLR, UHR-DLR)을 사용하여 영상을 획득하였다. 에지 상승 거리(edge rise distance, ERD), 에지 상승 기울기(Edge rise slope, ERS) 통해 스텐트 선명도 평가를 하였다. UHR-DLR으로 재구성한 관상 동맥의 평균 SNR과 CNR이 DLR로 재구성한 평균 SNR과 CNR에 비해 각각 29.2 %, 36.4 % 향상되었음을 보여주었다. UHR-DLR에서 이미지 노이즈는 약 21.4 % 감소했다. 관상동맥 스텐트 팬텀으로 CT 제조사별 측청된 ERS 평균값은 Aquilion ONE Prism(Canon)의 UHR-DLR에서 가장 높은 수치로 나왔고, ERD 값은 CT 제조사별마다 유의한 차이를 나타냈다. UHR-DLR은 FBP, HIR, DLR 비교하여 이미지 선명도가 향상되고 이미지 노이즈 및 블루밍 인공물이 감소하여 관상동맥 윗부분의의 윤곽을 더욱 명확하게 보여주었을 뿐만 아니라, 스텐트 지주 구조 및 스텐트 내강을 명확하게 나타냈다. Recently, with the advancement of artificial intelligence image reconstruction technology, we are attempting to evaluate the accuracy of coronary artery stent lumen by developing ultra-high-resolution deep learning image reconstruction technology based on the most accurate 0.25mm multi-detector available. This study was divided into patient studies and phantom studies. Images were reconstructed in the same patient using four different methods: filter correction reverse projection, repetitive reconstruction, deep learning reconstruction, and artificial intelligence ultra-high resolution reconstruction. To objectively evaluate image quality, four parameters, image noise, CT density, signal-to-noise ratio, and contrast-to-noise ratio, were analyzed for each dataset. The phantom study installed a latex Nelaton sterilized catheter to express the coronary artery in the dummy chest phantom. Subsequently, a coronary stent (2.5mm and 3.5mm in diameter) was inserted into each catheter. Images were obtained using various reconstruction techniques (FBP, IR, DLR, and UHR-DLR) for each CT manufacturer. Stent clarity was evaluated using edge rise distance (ERD) and edge rise slope (ERS). We showed that the average Signal-to-Noise Ratio (SNR) and Contrast-to-Noise Ratio (CNR) of coronary arteries reconstructed with Ultra-High Resolution Deep Learning Reconstruction (UHR-DLR) improved by 29.2% and 36.4% compared to those reconstructed with DLR, respectively. Image noise was reduced by about 21.4% in UHR-DLR. The ERS average value of the coronary stent phantom measured by the CT manufacturers was highest in the UHR-DLR of Aquilion ONE Prism (Canon), and the ERD value is statistically significant for each CT manufacturer. Compared to FBP, HIR, and DLR, UHR-DLR not only improved image clarity and reduced image noise and blooming artifacts but also clearly showed the stent support structure and stent lumen.

Usefulness Evaluation of Algorithm for Reducing Noise and Artifact in CT Guided Biopsy Using Fine Needles

이수빈(Soo-Been Lee),김상헌(Sang-Hun Kim),성동찬(Dong-Chan Sung),김완역(Wan-Youk Kim) 대한CT영상기술학회 2023 대한CT영상기술학회지 Vol.25 No.1

본 연구는 CT를 이용한 시술 시 낮은 관전류로 인한 노이즈를 줄이고 금속 세침으로 인한 인공물을 줄이기 위하여 standard, bone, edge 알고리즘과 FBP, ASIR, ASIR-V, MAR 알고리즘 적용의 유용성을 분석하였다. 그 결과 CT number값은 MAR, edge, bone, standard 알고리즘 순으로 높았으며 MAR를 제외한 알고리즘에서 FBP 대비 노이즈는 ASIR의 사용보다 ASIR-V의 사용이 노이즈 감소가 크게 나타났다. 특히 edge 알고리즘의 경우 ASIR-V를 적용했을 때 다른 알고리즘에 비하여 평균 4.59배의 노이즈 감소 효과를 나타냈으며 세침의 명확도 부분에서도 높은 점수를 획득했다. MAR 알고리즘의 경우 CT number와 noise가 가장 좋은 수치로 나타났지만 세침의 왜곡이 크게 나타나 임상에서 사용하기 어렵다. 본 실험을 통해 세침을 이용한 CT유도 생검시 MAR의 적용보다 edge 알고리즘과 반복적 재구성 기법인 ASIR-V의 적용이 유용할 것으로 사료된다. This study analyzed the usefulness of standard, bone, edge and FBP, ASIR, ASIR-V, MAR algorithm to reduce noise caused by low mA and to reduce artifacts caused by fine needle. The CT number value measured through the phantom study was higher in order of MAR, edge, bone, and standard algorithm. In the case of using the ASIR-V in the algorithm excluding MAR, the noise value was reduced compared to the case of using ASIR. In particular, the edge algorithm showed an average noise reduction effect of 4.59times when ASIR-V was applied compared to other algorithms and also scored high in the sharpness of the fine needle. MAR algorithm has the highest CT number and the lowest noise value, but it is difficult to apply clinically because of the severe distortion of the fine needles. As a result of this study, it is considered that the application of edge algorithm with ASIR-V algorithm will be more useful than the application of MAR algorithm in CT examination using fine needles.

클래스계층구조의 품질평가척도를 기반으로 하는 재구성기법

황석형,양해술,황영섭,Hwang, Sun-Hyung,Yang, Hea-Sool,Hwang, Young-Sub 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지D Vol.10 No.5

클래스계층구조는 객체지향 소프트웨어의 중심적인 구성요소가 되며, 따라서 이에대한 품질은 매우 중요하다. 좋은 품질을 갖춘 클래스계층 구조를 구축하는 것은 객체지향 소프트웨어 개발에 있어서 매우 중요한 작업이지만, 좋은 품질의 클래스계층구조를 구축하는 작업은 수월하지 않다. 더욱이, 반복 및 점증적인 소프트웨어 개발에 있어서, 요구사양에 적합하도록 개발중인 클래스계층구조를 재구성하거나 세련시키는 작업이 빈번히 발생한다. 따라서, 객체지향 개발자들이 이와같은 클래스계층구조의 재구성 작업을 수행할 경우에 도움이 될 수 있는 기법 및 도구들에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는, 클래스계층구조의 복잡도를 일정수준 측정가능한 몇가지 평가척도를 제안하고, 이러한 평가척도들을 바탕으로 클래스계층구조를 재구성하는 알고리즘들을 정의한다. 또한, 각 알고리즘들에 대하여, 알고리즘을 적용하기 전과 후의 각 클래스계층구조들로부터 생성할 수 있는 객체들의 집합이 변화하지 알고 보존됨을 증명하였다. 본 논문에서 제안하는 재구성기법은 클래스계층구조의 구축 및 재구성 등의 지침으로서 사용할 수 있으며, 이러한 평가척도들을 기반으로 하는 클래스계층구조의 재구성 알고리즘들은 객체지향 소프트웨어 개발시에 유용한 도구로서 개발자들에게 도움이 될 수 있다. Class hierarchies often constitute the backbone of object-oriented software. Their quality is therefore quite crucial. Building class hierarchies with good qualify is a very important and common tasks on the object oriented software development, but such hierarchies are not so easy to build. Moreover, the class hierarchy structure under construction is frequently restructured and refined until it becomes suitable for the requirement on the iterative and incremental development lifecycle. Therefore, there has been renewal of interest in all methodologies and tools to assist the object oriented developers in this task. In this paper, we define a set of quantitative metrics which provide a wav of capturing features of a rough estimation of complexity of class hierarchy structure. In addition to, we suggest a set of algorithms that transform a original class hierarchy structure into reorganized one based on the proposed metrics for class hierarchy structure. Furthermore, we also prove that each algorithm is "object-preserving". That is, we prove that the set of objects are never changed before and after applying the algorithm on a class hierarchy. The technique presented in this paper can be used as a guidelines of the construction, restructuring and refinement of class hierarchies. Moreover, the proposed set of algorithms based on metrics can be helpful for developers as an useful instrument for the object-oriented software development.velopment.

SMC 복합재료 멀티스케일 모델링을 위한 RVE 재구성 알고리즘 개발

임형준 ( Hyoung Jun Lim ),최호일 ( Ho-il Choi ),윤상재 ( Sang Jae Yoon ),임상원 ( Sang Won Lim ),최치훈 ( Chi Hoon Choi ),윤군진 ( Gun Jin Yun ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.1

본 논문은 단섬유 칩으로 구성된 Sheet Molding Compound(SMC) 복합재료를 실험적으로 관찰된 특징들을 바탕으로 메소스케일(meso-scale) 대표체적요소(RVE: Representative Volume Element)를 재구성하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 전산해석을 이용하여 SMC 복합재료의 비등방성 거동의 정확한 예측은 어려운 문제이다. 이를 극복하기 위해, SMC 복합재료를 위한 일련의 이미지 프로세싱 기술과 재구성 알고리즘 및 유한요소(FE: Finite Element) 생성기로 구성된 SMC RVE 모델을 개발하였다. 첫째, micro-CT 이미지 프로세싱은 SMC 물성에 직접적인 상관관계를 가지는 섬유칩의 배향 및 분산의 확률적 분포를 평가한다. 둘째, 해당 통계적 분포를 바탕으로 섬유칩 간의 겹침효과를 고려한 섬유칩 팩킹 재구성 알고리즘을 개발한다. 마지막으로, SMC 복합재료 멀티스케일 해석을 이용하여 매크로스케일(macro-scale)에서의 거동을 파악하고 실험데이터를 통해 검증을 수행한다. This paper presents a novel algorithm to reconstruct meso-scale representative volume elements (RVE), referring to experimentally observed features of Sheet Molding Compound (SMC) composites. Predicting anisotropic mechanical properties of SMC composites is challenging in the multiscale virtual test using finite element (FE) models. To this end, an SMC RVE modeler consisting of a series of image processing techniques, the novel reconstruction algorithm, and a FE mesh generator for the SMC composites are developed. First, micro-CT image processing is conducted to estimate probabilistic distributions of two critical features, such as fiber chip orientation and distribution that are highly related to mechanical performance. Second, a reconstruction algorithm for 3D fiber chip packing is developed in consideration of the overlapping effect between fiber chips. Third, the macro-scale behavior of the SMC is predicted by the multiscale analysis.

계층적 Shrink-Wrapping 알고리즘을 이용한 등밀도면의 재구성

최영규(Young-Kyu Choi),박은진(Eun-Jin Park) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.36 No.6

본 논문에서는 입력 볼륨 데이터와 출력 메쉬 데이터에서 모두 계층성을 지원하는 새로운 등 밀도 표면의 재구성 방법을 제안한다. 제안된 방법은 먼저 입력 볼륨 데이터로부터 3차원 팽창 필터를 사용하여 볼륨 피라미드라 불리는 볼륨의 계층구조를 만든다. 볼륨 피라미드가 만들어진 후 해상도가 최저인 피라미드의 최상단 볼륨에서부터 셀경계표현 방법을 이용하여 조악한 초기 메쉬를 생성한다. 이러한 메쉬를 반복적으로 변형하여 O(3)-인접성 조건하에서 추출한 등밀도점을 잘 근사하도록 하는데, 이를 위해 SWIS (표면축소기반의 등밀도면 재구성법[6]) 알고리즘에서 사용되었던 표면 축소 단계와 평활화 단계를 사용한다. 또한 최종등밀도면의 정밀한 표면을 만들 수 있도록 메쉬를 반복적으로 분할(subdivision)한다. 제안된 방법은 생성되는 표면이 표면의 압축이나 점진적인 전송 등과 같은 다중 해상도 알고리즘에 활용될 수 있다는 장점이 있다. In this paper, we present a new iso-density surface reconstruction scheme based on a hierarchy on the input volume data and the output mesh data. From the input volume data, we construct a hierarchy of volumes, called a volume pyramid, based on a 3D dilation filter. After constructing the volume pyramid, we extract a coarse base mesh from the coarsest resolution of the pyramid with the Cell-boundary representation scheme. We iteratively fit this mesh to the iso-points extracted from the volume data under O(3)-adjacency constraint. For the surface fitting, the shrinking process and the smoothing process are adopted as in the SWIS (Shrink-wrapped isosurface) algorithm[6], and we subdivide the mesh to be able to reconstruct fine detail of the isosurface. The advantage of our method is that it generates a mesh which can be utilized by several multiresolution algorithms such as compression and progressive transmission.

이중연결성분 재구성 분산알고리즘

이창석(Lee Chang Suk),박정호(Park Jung Ho),구연설(Koo Yeon Seol) 한국정보처리학회 1998 정보처리학회논문지 Vol.5 No.10

This paper considers the Biconnected-components Reconstruction Problem(BRP), that is, the problem to reconstruct the biconnected-components in response to topology change of the network. This paper proposes a distributed algorithm that solves the BRP after several processors and links are added and deleted. Its message complexity and its ideal-time complexity are O(n' a b) and O(n') respectively, where n' is the number of processors in the network after the topology change, a is the number of added links, and b is the total number of links in the biconnected components (of the network before the topology change) including the deleted links.

동적 WDM네트워크를 위한 MDP기반의 단계적 망 재구성 기법

박병섭(ByoungSeob Park) 한국콘텐츠학회 2008 한국콘텐츠학회논문지 Vol.8 No.1

본 논문에서는 새로운 가상 토폴로지 재구성 기법을 제안하여 WDM 기반의 클러스터 시스템 구현을 위한 이론 연구를 수행하였다. 제안 기법의 핵심 아이디어는 파장 할당이 요구되는 연결 요청을 최대한 이어서 집합을 형성하는 것으로, 각 집합은 서로 소이며 집합 내의 연결 요청들 중에는 링크의 중복이 일어나지 않도록 한다. 이러한 조건을 만족하도록 집합을 형성한 후, 각 집합마다 파장을 하나씩 할당한다. 이는 일괄적으로 재구성을 수행하는 방법이다. 제안된 기법은 OWns 시뮬레이션도구를 사용하여 측정한 결과, 블로킹 확률 및 ADM 이용율 측면에서 First-fit 기법에 비해 10% 정도의 블로킹 감소율과 30% 정도의 ADM 이용율이 향상 되었음을 보였다. We completed a new cluster system based on WDM by proposing virtual topology reconfiguration schemes. The key idea of the proposed scheme is to construct a set with the longest chains of requests of connecting nodes which need to be assigned a wavelength. All the sets have no common factor, that is, there is no duplicated link among the requests of connecting. After making the set satisfying this condition, we could assign a wavelength to per corresponding set. We could reconfigure a virtual topology with this scheme collectively. we compared our scheme to existing approaches by the OWns simulation tool. As the results, we gained improved performances, reducing 10% of blocking rate and improving 30% of ADM utilization in terms of the blocking probability and the ADM utilization.

경부 CT 검사 프로토콜 변화에 따른 화질 및 선량에 관한 연구

정욱진,김도훈,이효영 국제차세대융합기술학회 2022 차세대융합기술학회논문지 Vol.6 No.4

본 연구는 환자 피폭선량의 감소를 위한 목적으로 일개 병원에서 시행되는 경부 ct 검사의 촬영조건에서 관 전압과 영상처리 알고리즘의 적절한 적용으로 기존 영상 화질과 유사한 촬영조건과 방사선량을 평가하였다. 2021년 6월부터 11월까지 내원한 여성 환자 150명을 대상으로 경부 CT 검사를 시행하였다. 촬영조건은 80kV, 100kV, 120kV 자동 노출 조절 방법으로 영상을 획득하였다. 쵤영 후 영상 재구성 알고리즘인 SAFIRE를 단계적 0, 1, 3, 5 로 적용하였고, 경부 주변 조직에 관심 영역을 설정하여 신호대잡음비(Signal to noise, SNR)와 대조도비(Contrast to noise ratio, CNR)로 영상을 정량적 분석하였다. 그룹 간 비교에서 SAFIRE의 강도가 증가할수록 노이즈가 감소 하였으며 신호대잡음비, 대조도비가 증가하는 양상을 보였다. 또한 120kV의 자동 노출 조절 방법과 SAFIRE 강도 3과 비교적 유사한 영상의 화질을 가지는 조건은 100kV의 자동 노출 조절 방법과 SAFIRE 강도 3으로 나타났다. 120kV 자동 노출 조절 방법에서 100kV 자동 노출 조절 방법으로 낮추었더니 방사선량이 13.73%로 감소하였다. This study evaluated the imaging conditions and radiation dose similar to the existing image quality by appropriate application of tube voltage and image processing algorithm in the imaging conditions of a cervical ct test performed at a hospital for the purpose of reducing the patient's exposure dose. Cervical CT scans were performed on 150 female patients who visited the hospital from June to November 2021. Images were acquired by automatic exposure control method of 80kV, 100kV, and 120kV under the shooting conditions. SAFIRE, a post-image reconstruction algorithm, was applied in steps of 0, 1, 3, and 5, and the region of interest was set in the surrounding tissues of the neck to obtain images with Signal to Noise (SNR) and Contrast to Noise Ratio (CNR). was quantitatively analyzed. In comparison between groups, as the intensity of SAFIRE increased, the noise decreased, and the signal-to-noise ratio and contrast ratio increased. In addition, the conditions of the automatic exposure control method of 120kV and the image quality relatively similar to SAFIRE intensity 3 were the automatic exposure control method of 100kV and SAFIRE intensity 3. When it was lowered from the 120kV automatic exposure control method to the 100kV automatic exposure control method, the radiation dose was reduced to 13.73%.

WDM-기반의 클러스터 구현을 위한 가상 토폴로지 재구성 알고리즘

박병섭 한국콘텐츠학회 2006 한국콘텐츠학회논문지 Vol.6 No.9

본 논문에서는 새로운 가상 토폴로지 재구성 기법을 제안하여 WDM 기반의 클러스터 시스템 구현을 위한 이론 연구를 수행하였다. 제안 기법의 핵심 아이디어는 파장 할당이 요구되는 연결 요청을 최대한 이어서 집합을 형성하는 것으로, 각 집합은 서로 소이며 집합 내의 연결 요청들 중에는 링크의 중복이 일어나지 않도록 한다. 이러한 조건을 만족하도록 집합을 형성한 후, 각 집합마다 파장을 하나씩 할당한다. 이는 일괄적으로 재구성을 수행하는 방법이다. 제안된 기법은 OWns 시뮬레이션도구를 사용하여 측정한 결과, 블로킹 확률 및 ADM 이용률 측면에서 First-fit 기법에 비해 10% 정도의 블로킹 감소율과 30% 정도의 ADM 이용률이 향상되었음을 보였다. We completed a new cluster system based on WDM by proposing a virtual topology reconfiguration schemes. The key idea of the proposed scheme is to construct a set with the longest chains of requests of connecting nodes which need to be assigned a wavelength. All the sets have no common factor, that is, there is no duplicated link among the requests of connecting. After making the set satisfying this condition, we could assign a wavelength to per corresponding set. We could reconfigure a virtual topology with this scheme collectively. we compared our scheme to existing approaches by the OWns simulation tool. As the results, we gained improved performances, reducing 10% of blocking rate and improving 30% of ADM utilization in terms of the blocking probability and the ADM utilization.