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등방성 AM-FM 하이브리드 디지털 하프토닝에 관한 연구
조청운 중앙대학교 첨단영상대학원 2017 국내박사
Digital halftoning is very important technology in the printing industries. Diverse researches and patents are produced for every year and very large amount of printing devices and monochrome display devices such as e-ink are used. Objective of our research is developing new AM-FM digital halftoning technique which is recent major research area of digital halftoning technology. First one is solving anisotropy of halftoing pattern produced in error diffusion method. Anisotropy of error diffusion is due to scanning method we will propose new solution method. And we will extend error diffusion method which is limited to one pixel processing to can handle multiple pixels. Second one is to develop digital halftoning method which is based on reaction-diffusion model. The reaction-diffusion model is developed mathematical model to explain about various animal skin texture pattern. In this research we take notice of pattern produced by this model shows continuous transition from spot pattern to stripe pattern and can control the size of produced dot pattern freely, this properties is useful as a AM-FM hybrid technique. In this dissertation we proposed two novel AM-FM hybrid techniques which is new area in digital halftoning technology. First one we proposed is error diffusion method which can generate random processing order. This randomly changing direction method is general technique is applicable not only to grouped pixel but also to non-square pixels. In second method we showed pattern generated by reaction-diffusion model can be applied to digital halftoning results. This method can control size of dot and distance between dots and unique pattern of continuous transition from spot to stripe which is tone-representing method differentiated from stippling method. In this thesis we proposed tow novel AM-FM hybrid digital halftoning techniques. One method applicable to error diffusion resolve anisotropy problem and another method based on reaction-diffusion model is free from anisotropy due to iterative process. All two methods can generate variable size of dots and we showed new techniques is possible in digital halftoning area. 디지털 하프토닝은 인쇄분야에 있어 매우 중요한 기술이다. 매년 매우 많은 연구 와 특허나 나오고 있으며 다양한 인쇄 장치와 e-ink와 같은 단색 디스플레이 장치 가 사용되고 있다. 본 연구의 목적은 최근의 디지털 하프토닝 방법의 주요 연구 분야인 AM-FM 하 이브리드 기법에 있어 새로운 기법을 개발하는 데 있다. 첫 번째는 오차 확산 하 프토닝 방법에서 발생하는 하프토닝 패턴의 비대칭성을 해결하고자 한다. 오차 확 산 방법에서의 비대칭성은 스캐닝 방법에서 기인한 것으로 이에 대한 해결 방안을 제시하고자 한다. 또한 한 픽셀 단위 위주로 되어 있는 오차 확산 방법을 여러 픽 셀 단위에 대해서도 적용할 수 있도록 확장하고자 한다. 두 번째는 반응-확산 모 델을 이용한 하프토닝 방법을 개발하고자 한다. 반응-확산 모델은 다양한 동물의 피부 무늬에 대한 형성을 설명하기 위해 개발된 수학적 모델이다. 본 연구에서는 이러한 모델에 의해 만들어지는 패턴이 점무늬에서 줄무늬까지 연속적으로 변하는 특성과 연속적인 2차원 공간에서 정의되기 때문에 크기의 제어가 자유롭다는 점 때문에 AM-FM 하이브리드 기법으로 유용할 것이라는 점에 착안했다. 본 논문에서는 디지털 하프토닝 기술에 있어 비교적 새로운 분야인 AM-FM 하 이브리드 기법에 대한 새로운 두 가지 기법을 제시한다. 첫 번째 방법은 오차 확 산 방법에 있어 랜덤한 처리순서를 생성할 수 있는 방법을 제안하였다. 임의의 방 향으로 처리순서를 생성하는 방법은 여러 개의 픽셀이 그룹된 경우뿐만 아니라 비 사각형 픽셀에도 적용가능한 범용적인 방법이다. 따라서 단일 픽셀에만 처리되던오차 확산 방법을 1보다 큰 AM에 적용할 수 있게 해준다. 또한 방향이 랜덤하게 바뀜으로 해서 하프토닝 패턴의 비대칭성을 해결할 수 있게 되었다. 두 번째 방법 은 반응-확산 모델에 의해서 생성되는 패턴을 이용하여 하프토닝의 결과를 만들 수 있음을 보였다. 점의 크기와 점의 거리를 제어하여 패턴을 만들 수 있으며 중 간 밝기구간에서는 점 무늬가 줄 무늬로 자연스럽게 전환되어 표현되어 점묘법과 는 다른 톤 표현 방법을 보여준다. 본 연구에서는 새로운 AM-FM 하이브리드 디지털 하프토닝 기법으로써 두 가지 방법을 제시하였다. 오차 확산에 적용할 수 있는 방법은 오차 확산 방법에서의 순 차 처리에 따른 비대칭 패턴 문제를 해결하였으며, 반응-확산 모델에 의한 방법은 반복법인 특성으로 인해 비대칭성이 나타나지 않게 된다. 두 방법 모두 다양한 크 기의 도트 패턴에 사용할 수 있으며 기존의 방법과 다른 새로운 방법으로 디지털 하프토닝을 할 수 있는 가능성을 보였다.
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소동물 수의 임상에서 흔히 접할 수 있는 증례인 골격기형을 동반한 슬개골 내측 탈구와 앞측 십자인대 단열에서 이를 교정하기 위하여 정강뼈의 교정 뼈자름술이 지시된다. 교정 뼈자름술을 시행하기 위해서 경골의 각도들을 측정하게 되는데. 이때 기존에 사용되던 방법으로 단순 방사선 사진이나 컴퓨터 단층 촬영 등의 방법이 있다. 일반적으로 컴퓨터 단층 촬영을 통한 정강뼈 각도의 측정이 더 정확하다고 알려져 있지만 촬영을 위해서는 비용 및 시간이 더 많이 요구되며 환자를 마취해야 하고, 환자는 더 많은 방사선에 노출된다. 이에 대한 대안으로 인의에서는 환자의 두 개의 단순 방사선 사진을 이용하여 환자 뼈의 삼차원 모형을 만들기 위하여 Free-form deformation technique을 사용하는 논문이 보고되어 있다. 본 논문에서는 이 기술을 수의학에서 개의 정강뼈에 적용하여 그 가능성을 평가하였으며 그 정확성을 평가하기 위하여 단순 방사선 사진과 컴퓨터 단층 촬영을 비교 대상으로 삼았다. 비교 결과 Free-form deformation technique을 이용하여 얻어진 정강뼈의 삼차원 모형과 그 각도의 정확성이 다른 기존의 방법과 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않음이 증명되었으며. 시간과 비용을 크게 투자하지 않고 비슷한 결과를 얻을 수 있다는 점에서 Free-form deformation technique은 컴퓨터 단층 촬영을 대체할 수 있는 한 가지 방안으로 여겨진다.
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