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        A New Design of the Interrogating Waves for Medical Ultrasonic Imaging Based on Wavelets and Subband Filter Banks: A Simulation Study

        양윤석,Yang Yoon Seok The Korea Society of Medical and Biological Engine 2004 의공학회지 Vol.25 No.6

        의료용 초음파 영상 장비는 안전하면서도 사용이 편리할 뿐 아니라, 인체 내부의 구조적 영상을 포함하여 혈류나 내부 장기의 움직임에 이르기까지 진단을 위한 다양한 정보를 제공한다. 뿐만 아니라 조직 특성화 영상에서는 반사된 초음파 신호로부터 생체 조직의 물리적인 특성을 파악하여 진단에 활용하기도 한다. 하지만 영상의 획득을 위해 사용하는 탐침용 초음파 펄스 신호는 인체내부를 거쳐 그 흔적이 반사신호에 남게 되고, 이는 영상의 화질 저하로 이어져 미세한 조직이나 인접한 부분의 세밀한 관찰이 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 시도 되었으나, 한정된 반사 신호로부터 탐침 펄스의 영향을 제거하고 매질의 특성을 복원하는 데에는 어려움이 있었다. 본 연구에서는 wavelet 과 subband filter bank 에 기반한 새로운 탐침용 초음파 펄스 및 그에 따른 영상획득 방법을 제안하였다. Perfect reconstruction (PR) 조건을 만족하는 일련의 wavelet filter 세트를 초음파 펄스로 구현하여 탐침에 사용하고, 반사되어온 신호를 적절히 재조합 하면 탐침 펄스의 영향이 배제되어, 매질의 세밀한 특성을 복원한 영상을 얻게 된다. 이는 조직 특성화 영상등을 위해 중요한 정보가 된다. 검증을 위해 2종류 (A-mode 와 B-mode) 의 초음파 영상 시뮬레이션에서, 제안된 방법으로 영상을 획득하였다. 그 결과, 탐침 대상의 주파수 특성을 복원할 수 있었으며, 기존의 방법에 비해 향상된 화질의 초음파 영상을 얻을 수 있었다. Medical ultrasonic imaging is a useful imaging facility known to be most safe and easy. It enables physicians to observe the inside structures of the bodies, blood flow, and motions of internal organs. Some physical properties of biologic tissues can also be estimated from backscattered sounds. However, the ultrasonic pulses interrogating the living organisms leave their footprints in the returning signals during imaging. Some significant details are buried in the footprints and their overlaps from adjacent particles. These distortions also decrease the quality of the images. Many research efforts have been made to enhance the image quality and to recover the acoustic information in various ways. In this study, a new interrogation method based on the wavelet and subband filter bank is proposed. It adopts the subband wavelet filters satisfying the perfect-reconstruction (PR) conditions as the interrogating pulses to restore the details useful in tissue characterization and to enhance the image quality. The proposed method was applied to two types of simulations of ultrasonic imaging. The results showed its ability to restore the detailsin the simulated interrogation of biologic tissues, and verified the improved image quality in the simulated imaging of general ultrasonic phantom compared with the conventional method.

      • KCI등재후보

        센서 응답의 Time-Profile 을 이용한 전자 후각 (E-Nose) 시스템의 Vapor 인식 성능 향상

        양윤석 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.5

        The electronic nose (E-nose) recently finds its applications in medical diagnosis, specifically on detection of diabetes, pulmonary or gastrointestinal problem, or infections by examining odors in the breath or tissues with its odor characterizing ability. The odor recognition performance of E-nose can be improved by manipulating the sensor array responses of vapors in time-profile forms. The different chemical interactions between the sensor materials and the volatile organic compounds (VOC's) leave unique marks in the signal profiles giving more information than collection of the conventional piecemal features, i.e., maximum sensitivity, signal slopes, rising time. In this study, to use them in vapor recognition task conveniently, a novel time-profile method was proposed, which is adopted from digital image pattern matching. The degrees of matching between 8 different vapors were evaluated by using the proposed method. The test vapors are measured by the silicon-based gas sensor array with 16 CB-polymer composites installed in membrane structure. The results by the proposed method showed clear discrimination of vapor species than by the conventional method. 전자 후각 (E-nose) 시스템은, 전통적으로 음식물이나 플라스틱 제재의 생산에서 자동화된 품질관리 시스템에 사용되어 왔으나, 최근 호흡가스 등을 통해 당뇨, 호흡 및 소화기 질환과 감염 등을 검사하는 진단영역으로 그 응용분야를 확대하고 있다. 이러한 질병과 연관이 있는 휘발성 유기화합물 (volatile organic compound, VOC) 에 대하여 E-nose 의 센서어래이는 센서 물질과 휘발성 화합물 사이의 반응으로 인해 고유한 반응을 보이며, 신호의 profile 에 그 흔적을 남긴다. 본 연구에서는 센서어래이의 반응 신호를profile 형태로 유지 및 분석함으로써 E-nose 의 가스시료 인식 성능을 보다 향상 시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 신호의 profile 에는 패턴인식을 위한 기존의 개별적인 특성 (feature) 보다 많은 정보가 들어 있으며, 이를 가스의 구분에 효과적으로 이용하기 위해 디지털 영상처리에서 사용되는 패턴 매칭을 응용한 time-profile 방법을 새롭게 제안하였다. 제안된 방법의 검증을 위해, 반도체 공정에 의해 제작된 16 채널의 초소형 가스센서 어래이를 사용해 측정된 8 종류의 각기 다른 가스시료들에 대하여, 동종 및 이종 가스간의 매칭의 정도를 산출하였다. 기존의 방법과 비교한 결과 동종과 이종 가스간의 뚜렷한 구별이 가능하여 이를 패턴인식에 사용하면 E-nose 의 가스 인식 성능을 향상 시킬 것으로 전망된다.

      • KCI등재후보

        의료용 초음파 영상시스템을 위한 Wavelet 과 Subband Filter Bank 에 기반한 새로운 탐침 파형의 설계: A Simulation Study

        양윤석 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.6

        Medical ultrasonic imaging is a useful imaging facility known to be most safe and easy. It enables physicians to observe the inside structures of the bodies, blood flow, and motions of internal organs. Some physical properties of biologic tissues can also be estimated from backscattered sounds. However, the ultrasonic pulses interrogating the living organisms leave their footprints in the returning signals during imaging. Some significant details are buried in the footprints and their overlaps from adjacent particles. These distortions also decrease the quality of the images. Many research efforts have been made to enhance the image quality and to recover the acoustic information in various ways. In this study, a new interrogation method based on the wavelet and subband filter bank is proposed. It adopts the subband wavelet filters satisfying the perfect-reconstruction (PR) conditions as the interrogating pulses to restore the details useful in tissue characterization and to enhance the image quality. The proposed method was applied to two types of simulations of ultrasonic imaging. The results showed its ability to restore the detailsin the simulated interrogation of biologic tissues, and verified the improved image quality in the simulated imaging of general ultrasonic phantom compared with the conventional method. 의료용 초음파 영상 장비는 안전하면서도 사용이 편리할 뿐 아니라, 인체 내부의 구조적 영상을 포함하여 혈류나 내부 장기의 움직임에 이르기까지 진단을 위한 다양한 정보를 제공한다. 뿐만 아니라 조직 특성화 영상에서는 반사된 초음파 신호로부터 생체 조직의 물리적인 특성을 파악하여 진단에 활용하기도 한다. 하지만 영상의 획득을 위해 사용하는 탐침용 초음파 펄스 신호는 인체내부를 거쳐 그 흔적이 반사신호에 남게 되고, 이는 영상의 화질 저하로 이어져 미세한 조직이나 인접한 부분의 세밀한 관찰이 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 시도 되었으나, 한정된 반사 신호로부터 탐침 펄스의 영향을 제거하고 매질의 특성을 복원하는 데에는 어려움이 있었다. 본 연구에서는 wavelet 과 subband filter bank 에 기반한 새로운 탐침용 초음파 펄스 및 그에 따른 영상획득 방법을 제안하였다. Perfect reconstruction (PR) 조건을 만족하는 일련의 wavelet filter 세트를 초음파 펄스로 구현하여 탐침에 사용하고, 반사되어온 신호를 적절히 재조합 하면 탐침 펄스의 영향이 배제되어, 매질의 세밀한 특성을 복원한 영상을 얻게 된다. 이는 조직 특성화 영상등을 위해 중요한 정보가 된다. 검증을 위해 2 종류 (A-mode 와 B-mode) 의 초음파 영상 시뮬레이션에서, 제안된 방법으로 영상을 획득하였다. 그 결과, 탐침 대상의 주파수 특성을 복원할 수 있었으며, 기존의 방법에 비해 향상된 화질의 초음파 영상을 얻을 수 있었다.

      • 인공신경망과 HMM(은닉 마르코프 모델)을 이용한 가치투자의 비선형성에 대한 연구

        양윤석,오경주 대한산업공학회 2018 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2018 No.4

        전통적으로 가치, 모멘텀 같은 스타일 팩터에 대한 투자나 연구는 Fama-French 같은 이론모델부터 MSCI Barra 같은 실무모델까지 회귀분석을 이용한 선형모델에 주로 의존해왔다. 그러나 실제 스타일전략 성과는 국면별로 차별적 비선형 dynamics를 가지는 multimodal 분포를 보인다. 본 연구는 가치 스타일 팩터 투자 전략을 대상으로 Fama-French-Cahart 4 팩터 모델과 인공신경망와 은닉 마르코프 모델을 각각 적용한 가치 투자의 특성을 실증 비교함으로써 가치 투자의 비선형적 특성을 파악한다. 더불어 비선형적 특성을 반영한 가치 투자전략을 구축하고 선형 모델과 비교함으로써 가치 투자의 비선형성을 고려하는 것이 투자의사 결정에 중요한 요소임을 보인다.

      • KCI등재후보
      • 인공신경망과 HMM(은닉 마르코프 모델)을 이용한 가치투자의 비선형성에 대한 연구

        양윤석,오경주 한국경영과학회 2018 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.04

        전통적으로 가치, 모멘텀 같은 스타일 팩터에 대한 투자나 연구는 Fama-French 같은 이론모델부터 MSCI Barra 같은 실무모델까지 회귀분석을 이용한 선형모델에 주로 의존해왔다. 그러나 실제 스타일전략 성과는 국면별로 차별적 비선형 dynamics를 가지는 multimodal 분포를 보인다. 본 연구는 가치 스타일 팩터 투자 전략을 대상으로 Fama-French-Cahart 4 팩터 모델과 인공신경망와 은닉 마르코프 모델을 각각 적용한 가치 투자의 특성을 실증 비교함으로써 가치 투자의 비선형적 특성을 파악한다. 더불어 비선형적 특성을 반영한 가치 투자전략을 구축하고 선형 모델과 비교함으로써 가치 투자의 비선형성을 고려하는 것이 투자의사 결정에 중요한 요소임을 보인다.

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