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      • 조영제를 사용한 복부CT영상에서 명암값 비율을 이용한 간의 자동 추출

        유승화,조준식,노승무,신경숙,박종원,Yu, Seung-Hwa,Jo, Jun-Sik,No, Seung-Mu,Sin, Gyeong-Suk,Park, Jong-Won 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.2

        제안된 연구에서는 조영제를 사용한 복부 CT 영상에 대한 특성을 분석함으로써 간에 대한 자동추출을 시행하였다. 영상에 나타난 명암값을 지형적 고도정보로 해석하는 침수실험에 근거하여 영역을 분리하였고 임계값에 의하여 장기 내부의 국부최대점들을 제거함으로써 장기에 해당하는 부분들을 합병하였다. 임계값은 장기를 구성하는 각 명암값의 비율에 의하여 생성된 메쉬영상으로부터 결정되었고 간과 노이즈 영역의 분리에 사용되었다. 장기의 외곽선추출을 위해서는 장기의 전반적인 형태를 나타내는 템플리트를 생성한 후 이진 영상에서 서브트랙션하는 방법을 사용하였다. 템플리트의 생성과정에서는 처리시간이 긴 기존의 오프닝 방법을 사용하지 않고 8-연결성에 의한 방법을 사용함으로써 처리속도를 단축하였다. 추출된 장기의 면적을 토대로 체적계산을 시행하였고 동물실험을 통하여 임상 실험치를 제시하였다. In this proposed study, observing and analyzing contrast enhanced abdominal CT images, we segmented the liver automatically. We computed the ratio of each gray value from the estimated gray value range. With the average value of mesh image, we distinguished the liver from the noise parts. We divided the region based on immersion simulation. The threshold value is determined from the mesh image which is generated from each gray value portion of the liver and is used in dividing the liver to the noise region. To get the outline of the liver, we generated template image which represents the lump of the liver, and subtracted it from the binary image. With the results we use the proposed algorithm using 8-connectivity instead of the present opening algorithm, to reduce the processing time. We computed the volume from the segmented organ size and presented a clinical demonstration with the animal experiment

      • 명암값 분포를 이용한 자동화된 간과 비장의 정교한 추출

        유승화,성윤창,조준식,노승무,신경숙,박종원,Yu, Seung-Hwa,Seong, Yun-Chang,Jo, Jun-Sik,No, Seung-Mu,Sin, Gyeong-Suk,Park, Jong-Won 한국정보과학회 2001 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.28 No.1

        각 장기는 고유한 명암값의 범위와 각 명암값에 대한 서로 다른 비율을 지니고 있으므로 제안된 연구에서는 이러한 명암값의 비율을 이용하여 장기의 영역과 노이즈를 구분할 수 있도록 하였다. 장기의 영역을 세 종류의 메쉬영상으로 표현하여 이들의 유니온 영상으로 장기의 전반적인 형태인 템플리트를 생성하였다. 템플리트 방식은 기존의 방식에서 명암값의 범위가 같은 노이즈의 제거가 어려운 단점을 해결하여 장기의 영역만을 분리할 수 있었다. 장기의 위치를 탐색하기 위한 위치탐색과정에서는 장기의 존재여부의 파악과 함께 분리된 장기까지 추적할 수 있도록 하였다. 외곽선 표현을 위해서는 템플리트로 이진영상에서 서브트랙션(subtraction)하는 방법을 사용하여 장기의 말단부위까지 세밀하게 표현하였다. 제안된 연구에서 사용된 오프닝과 클로징 방법으로 기존의 structuring element를 사용하는 방법에 비해 처리속도를 단축시킬 수 있었다. 추출된 장기의 면적을 토대로 체적계산을 시행하였고 동물실험을 통하여 임상 실험치를 제시하였다.

      • 고밀도 유방영상에서 종양의 추출

        유승화,노승무,박종원,Yu, Seung-Hwa,No, Seung-Mu,Park, Jong-Won 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.38 No.6

        제안된 연구는 유방촬영영상(Mammogram)에서 종양의 추출에 관한 연구로서, 맘모그램의 특성을 파악하여 종양에 대한 자동적인 추출을 시행하였다. 처리과정에서 동질성 특성을 이용하여 정상조직인 Cooper's ligament로부터 종양조직을 분리하였고 고밀도 후보에 대한 처리방법으로 다중 문턱값 적용방식을 사용하였다. 추출된 부분을 8-연결성 관계를 사용하여 1차 후보를 추출하였다. 1차 추출된 각 후보에 대하여 명암값을 지형적 높이정보로 해석한 이분화영상으로 표현하여 이중원형성과 분포 비율을 비교하는 방법을 통하여 2차 후보 추출을 시행하였다. 최종적인 종양의 결정은 공간원형성 판단을 위한 반구 형태의 템플리트를 생성하여 비교하는 방법을 이용하여 후보에 대한 순위를 결정하였다. 알고리즘을 실제 종양이 확진된 환자의 136 예에 적용하여 추출된 결과와 전문의가 지적한 결과를 비교하여 93.38%의 민감도를 얻었으며, 최종추출 단계에서는 124 예에서 1 순위로 종양을 추출하여 97.63%의 FP(False positive)의 결과를 나타냈다. This paper proposed automated methods for the detection of breast mass. We analysed characteristic of the mass by using the features on mammograms. The homogeneity was used to distinguish mass and abnormal homogeneous tissue from the Cooper's ligament and multiple threshold method was used to deal with the high density candidates. By using the 8-connectivity, the first step candidates were selected. We generated the dualistic images of each candidate in which we regard the gray value as topographic height information. From these candidates, the second candidates were selected by comparing the circularity and the distribution rates. The final detection was done with the method in which we generated the template of each candidate and compared each other. From these methods, we grade the order from the candidate. We applied the algorithm to the 136 mammograms and compared to the radiologist's outlines of the leisions. The detection resulted that the sensitivity of the proposed methods was 93.38% and 97.63% FP(False positive) which we can segmented mass in the first grade in the 124 cases.

      • 농업용 드론의 분무시스템 최적화를 위한 로터블레이드 유동 특성 분석

        유승화 ( Seung-hwa Yu ),김영근 ( Young-keun Kim ),전현종 ( Hyeon-jong Jun ),최일수 ( Il-su Choi ),김영화 ( Young-hwa Kim ),우제근 ( Jea-keun Woo ),최용 ( Yong Choi ),윤영태 ( Young-tae Yun ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

        드론은 2010년 이후 급격한 기술 발전과 함께 농업 분야에 새로운 플랫폼이 되었다. 우리나라 농업환경에서는 드론의 분무시스템을 이용하여 농약 살포에 아주 유용하게 사용하고 있다. 하지만 대부분의 드론 분무시스템은 분무된 약액의 비산 또는 확산 특성을 고려하고 있지 않아 농업용 드론에 최적화된 분무시스템이 필요하다. 이에 본 연구에서는 농약 살포용 드론의 분무시스템을 최적화 하기 위해 블레이드의 하향풍을 가시화하고 특성을 분석하여 최적의 분무 노즐 위치를 제시하고자 하였다. 농업용 드론의 로터 블레이드의 하향풍 유동구조 측정을 위해 하향풍 유동 가시화 측정시스템을 이용하였다. 이 시스템은 프로펠러, 모터 및 전자속도제어기, H/W 프레임, 전원공급 장치, 노즐, 노즐 홀더, 튜브, 펌프, 펌프 속도제어기, 물탱크으로 이루어졌다. 로터 블레이드 회전수 변화에 따른 하향풍 구조를 측정하기 위해 회전수 3수준(1,000, 1,500, 2,000rpm)과 측정위치 5수준(100, 200, 300, 400, 500mm)을 축-방향, 반경-방향, 접선-방향에 대한 속도를 각각 측정하였다. 데이터 측정은 로터 블레이드 회전 중심과 모터 하단부를 원점으로 5mm 간격으로 측정하였다. 데이터 측정을 위한 Hot-wire probe 센서는 3차원 이송장치에 연결되어 미리 설정된 측정점을 이동하며 자동으로 측정하였다. 측정된 데이터는 순간 값을 평균 처리하여 사용하였으며, 평균에 사용된 데이터 수는 10,000개이며, 평균값 및 난류강도(turbulent intensity), 레이놀드 응력(Reynolds stress) 등을 측정하여 평균값으로 나타내었다. 그 결과, 그 결과 로터 블레이드에 의해 형성된 하향 풍속의 축방향 속도 분포는 축방향 거리가 증가함에 따라 감소하고 회전 횟수가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였습니다. 또한, X-Y plane 에서 축방향 속도분포는 블레이드 회전축 근처에서 가장 낮은 분포를 나타내었다. 반경방향 거리가 증가할수록 블레이드의 1/4 ~ 3/4 지점 근처에서 비교적 높은 속도분포를 보였다. 로터 블레이드 회전 중심 부분에서 낮은 축-방향 속도는 블레이드에 낮은 접선-속도(V=rω)와 구동모터의 영향인 것으로 판단되었다. 블레이드 반경 (R=370mm) 근처에서 주위 공기와의 강한 전단 유동으로 인하여 축-방향 속도가 감소함을 알 수 있다. 이 결과를 종합하면, 드론 로터 블레이드에 의해 형성되는 강한 하향풍을 이용하여 노즐에서 분사되는 분무를 가속하기 위해서는 블레이드 길이의 3/4 지점에 노즐을 설치하는 것이 가장 적합하다고 판단된다.

      • 농업용 드론의 이용현황 및 분무 노즐 특성 분석

        유승화 ( Seung-hwa Yu ),김영근 ( Young-keun Kim ),최일수 ( Il-su Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),현창식 ( Chang-sik Hyun ),강태경 ( Tae-gyoung Kang ),전현종 ( Hyeon-jong Jun ),이상희 ( Sang-hee Lee ),김진구 ( Jin-gu Kim ),최용 ( Y 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

        최근 몇 년간 드론은 급격한 기술 발전을 이루었으며, 특히 농업 분야에 새로운 형태의 농용 플랫폼으로 자리 매김하였다. 농업용 드론은 빠르게 보급되고 있지만 이용 형태 등 현황 파악은 부족한 실정이다. 특히 드론용 노즐은 무인헬기용을 대부분 사용하고 있으나 드론은 멀티로터로 추력의 유동형태가 무인헬기와 달라 분무된 약액의 비산 또는 확산 특성이 다르므로 드론의 하향풍 유동 특성에 적합한 분무 노즐이 필요하다. 이에 본 연구에서는 영농 현장에서 사용되고 있는 드론 이용 형태를 조사하고, 드론의 분무 노즐 특성을 분석하여 노즐의 VMD를 제시하고자 하였다. 드론의 이용 현황을 정부 지원으로 보급된 기종을 중심으로 용도별, 지역별로 조사·분석한 결과, 농업용 드론은 총 706대를 작목반 등 일반 농가(309대)와 농협(215대), 영농법인(126대), 기술원·센터(56대)에서 이용하고 있었다. 무인헬기는 방제전용으로 농협(168대), 영농법인(61), 기술원·센터(10), 농가 등(6)로 총 245대를 보급하여 이용하고 있었다. 용도는 방제용 91.4%, 교육용 4.8, 시비·파종용 2.8, 예측용 0.7으로 조사되었으며, 드론을 이용한 농약 방제가 영농 현장에서 가장 큰 이용 효과가 있었다. 지역별로 살펴보면, 전남 40.9%, 전북 23.4, 충남 12.2 등이며, 무인헬기는 전남(30.6%), 전북(18.0), 경남(17.6) 등으로 나타났다. 전남·북지역에서 드론과 무인헬기의 이용률이 높게 나타나는 것은 지리적으로 평야지역이 많고 수도작(벼) 생산 단지가 많이 위치해 있어 드론 운용에 편리하기 때문인 것으로 판단되었다. 드론용 노즐의 분무 특성을 ISO/DIS 16119-5 규정을 기초로 분석한 결과를 ISO S10625의 컬러 코드로 나타내면, 40 psi(2.76bar)에서 노즐이 2개인 경우는 Orange(0.1GPM(0.38LPM)) ~ Red(0.4 GPM(1.51LPM)), 노즐 4∼6개는 Orange(0.1 GPM(0.38LPM)) ~ Yellow(0.2 GPM(0.76LPM))로 분석되었다. 이와 같이 노즐의 오리피스 분사량을 분석한 결과를 종합하여 비산 감소 액적 크기를 나타내면 Medium(Yellow, VMD 236∼340㎛)∼Extremely coarse(White, 503∼665㎛) 범위이다. 현재 농업용 드론에 시용되고 있는 노즐을 분석 결과 대부분의 노즐은 XR 계열(flat-fan type)로 유량범위는 0.1~0.2 GPM(0.38~0.76 LPM), 분무각은 80°, 110°, 액적 크기는 114~235 ㎛(Fine, Orange) 범위를 나타내고 있다. Hollow cone type의 TX 계열의 노즐 액적 크기는 61~144 ㎛(Very Fine, Red) 범위이다. 이때 Very Fine(61~144 ㎛) 범위의 액적 크기는 측면풍이 없고 호버링 조건에서 도포율을 향상시킬수 있지만 실제 드론 비행 조건에서는 비산에 매우 취약하다. 따라서 실제 비행 조건에서 취약점을 극복하기 위해서는 드론 방제에 약 236∼340㎛의 상용 노즐을 이용하면 비산을 줄이고 방제 효율 향상에 효과적이라고 판단되었다.

      • 논 콩 포장에서 드론 방제기의 살포 조건과 노즐에 따른 도포율 분석

        유승화 ( Seung-hwa Yu ),김영근 ( Young-keun Kim ),최용 ( Yong Choi ),강영호 ( Young-ho Kang ),이지근 ( Jee-keun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

        국내 콩 재배의 경우 소득대비 노동 투하시간(182시간/ha)이 많아 생산성이 낮은 편으로 생산 전과정 기계화를 통한 생산성 향상이 시급한 상황이다. 드론을 이용한 항공 방제의 경우 작업 효율이 높고 작업자에 대한 안전성도 높아 최근 농촌에서 활발히 이용하고 있는 추세이다. 이와 관련하여 국립농업과학원에서도 비산 저감형 드론방제기를 개발하고 이를 현장에 적용하는 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 논콩 포장에서 멀티콥터에 관행노즐(XR)과 비산저감노즐(AI)을 부착하여 항공살포하면서 지상에서의 도포율(coverage) 차이를 분석하였다. 비행 속도와 고도에 대한 영향도 파악하기 위하여 각각 3수준(2,3,4m/s)(2,3,4m)으로 조절하며 실험하였다. 실험 중 기온은 22.06~25.39℃, 풍속은 1.3~2.16m/s로 측정되었다. 측정 결과 비행속도가 2m/s에서 4m/s로 증가함에 따라 도포율이 XR노즐의 경우 42%, AI노즐의 경우 54% 감소하는 것을 확인하였다. 드론 비행속도에 따른 도포율 감소 경향은 모든 비행고도에서 동일하게 나타났으며 감소 경향은 거의 선형적으로 나타났다. 따라서 멀티콥터를 이용하여 항공 방제를 수행하는 경우 비행 속도에 대한 고려가 필요할 것으로 보인다. 비행 고도에 대한 영향의 경우도 대체로 고도가 증가함에 따라 도포율이 감소하는 것으로 나타났다. 일부 경우에 고도가 증가함에도 도포율이 증가하는 것으로 나타났는데 이는 실험당시 발생한 와류에 의한 오차인 것으로 보인다. 비행 고도와 비행 속도의 증가가 도포율을 감소시키므로 약효가 발생할 유효 도포율을 파악하여 이를 이용한 제한을 두어야 할 것으로 보인다.

      • 사막 벼 재배를 위한 물 절약형 파종 기계화 기술 분석

        유승화 ( Seung-hwa Yu ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),김영화 ( Young-hwa Kim ),최일수 ( Il-su Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),최용 ( Yong Choi ),현창식 ( Changsik Hyun ),류희석 ( Huiseok Ryu ),윤영태 ( Young-tae Yun ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

        한-UAE 농업기술협력 사업의 일환으로 UAE 현지의 사막에 농지를 구축하고 벼를 재배하는 연구가 2019년부터 시작되었다. UAE 사막에 구축된 벼 재배를 위한 실증포장은 사막 모래로 이루어져 배수가 빠르고, 낮 기온이 45~50도로 매우 무덥고 건조한 사막 기후이다. 우리나라 벼 재배는 주로 담수재배함에 따라 UAE와 같은 사막 기후와 토양에서는 많은 양의 물이 필요하게 된다. 전면 담수방식으로 벼 재배 시 농업용수 사용비용이 연간 200만원/10a 이상 소요되므로 경제성 확보를 위한 물 절약 재배기술 개발이 시급하다. UAE 현지의 토양은 알칼리 상태로 선행 연구를 통해 벼 재배 가능성은 검증되었으나 경제적·환경적으로 지속적인 재배를 위해서는 물 및 양분 관리가 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 UAE 사막 벼 재배 환경에서 물을 절약형 벼 파종 기계화 기술을 개발하고자 주요 요인을 분석하였다. UAE 현지 벼 파종 시 고려사항을 조사한 후 물 절약형 파종 기계화를 위한 맞춤형 농기계 설계 주요 요인을 분석하여 기계화 방안을 제시하였다. 조사한 결과, UAE 사막 토양에서 물을 절약하기 위해서는 전면담수보다는 벼 파종 위치에만 물을 공급할 수 있도록 해야 한다. 또 공급된 물이 토양을 중화시키는 기능을 함에 따라 특정 형태로 고랑을 형성해야 한다. 이 고랑 형태는 폭 10~15cm, 깊이 10~20cm, 두둑 폭 15~20cm 내외가 가장 적합한 것으로 조사되었다. 또한 이 고랑은 형성 후 물이 공급되어도 무너지지 않고 유지되어야 하는 조건을 가지고 있다. 이것은 파종 후 두둑에서 떨어진 흙이 고랑을 덮을 경우 볍씨의 출현에 장애되므로 고랑이 무너지지 않게 답압 필요하다. 이와 같은 조건을 종합하면, 사막 벼 재배 시 물 절약에 유리한 고랑재배에 적합하도록 견고한 고랑을 형성함과 동시에 볍씨를 파종 할 수 있는 복합형 파종기를 개발해야 할 것으로 판단되었다. 사막 기후와 토양 조건에 벼 재배를 위한 조건을 만족하는 두둑 성형 장치의 고안을 위해 시험 장치를 제작하였다. 이 시험 장치는 고랑 폭 10cm, 15cm 2수준, 깊이 10cm, 15cm, 20cm 3수준, 충격다짐 3수준으로 하여 사막 토양과 가장 유사한 전북 김제시에 위치한 새만금 간척지 시험포장에서 답압 성능 시험하였다. 그 결과, 수분이 없는 사막 유사 토양에서는 두둑 형성 후 원상태로 복원되거나 물 공급 시 두둑의 무너짐이 커 재 기능을 못하였다. 이 원인은 매우 건조한 사막 토양에서는 점성과 전하가 없어 뭉치이 일어나지 않았지 때문으로 판단되었다. 이것을 극복하기 위해 토양에 수분을 단계적으로 보충하였더니 견고한 고랑을 형성할 수 있어서 사막 벼 재배 조건에 부합하는 결과를 었을 수 있었다.

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