초록 ▼

● 2차원 투과영상의 3D 영상 재구성 알고리즘 개발
● FedKamp 알고리즘을 이용하여 3차원 영상 재구성 알고리즘 구현
● 실험실 규모의 자체적 CT 장비 구축 후 영상획득
● 획득된 영상을 이용하여 3D CT 영상 재구성 수행
● 3D 영상 세그멘테이션 알고리즘 개발 및 CAD 파일 변환 알고리즘 개발
● 3D 재구성 영상에 대하여 단층별로 thresholding 및 라벨링 방법 등을 이용하여 세그멘테이션 수행.
● Marching cube 알고리즘을 이용하여 삼각화 수행.
● STL

● 2차원 투과영상의 3D 영상 재구성 알고리즘 개발
● FedKamp 알고리즘을 이용하여 3차원 영상 재구성 알고리즘 구현
● 실험실 규모의 자체적 CT 장비 구축 후 영상획득
● 획득된 영상을 이용하여 3D CT 영상 재구성 수행
● 3D 영상 세그멘테이션 알고리즘 개발 및 CAD 파일 변환 알고리즘 개발
● 3D 재구성 영상에 대하여 단층별로 thresholding 및 라벨링 방법 등을 이용하여 세그멘테이션 수행.
● Marching cube 알고리즘을 이용하여 삼각화 수행.
● STL 파일로 변환 알고리즘 개발
● 소프트웨어 등록 “A program for converting 3D CT data into STL" (2006-01-199-008769)
● 3차원 볼륨 가시화
● 재구성된 볼륨 데이터를 가시화 수행(광선추적법, 텍스쳐 매핑, MIP 방법사용)
● GUI 형태의 툴박스로 구현
● 컴퓨터 원용 결함 진단
● 원본 CAD 데이터와 재구성된 볼륨 데이터의 가공오차를 비교하는 오차맵 구현
● 3차원 볼륨 데이터 내의 기공을 검출하고 리포팅하는 알고리즘을 구현하여 최종적으로 구현된 GUI 형태의 툴박스에 적용
● 통합 GUI 기반 소프트웨어
● 앞서 언급된 알고리즘들을 GUI 기반의 툴박스로 개발하였으며, “A toolbox for comp- uter-aided fault diagnosis"라는 명으로 프로그램을 등록(2006-01-19-008803).
● 이후 더욱 향상된 속도와 개선된 알고리즘을 바탕으로 ”Volumetric X-imaging Application Toolkit"라는 명의 프로그램을 개발하여 프로그램 등록(2007-01-186-006203)

Abstract ▼

This research is about the fault diagnosis and three dimensional visualization based on CT data. For this, the research about three dimensional image reconstruction from two dimensional data has to be implemented. First of all three dimensional image acquired from image reconstruction is visualized.

This research is about the fault diagnosis and three dimensional visualization based on CT data. For this, the research about three dimensional image reconstruction from two dimensional data has to be implemented. First of all three dimensional image acquired from image reconstruction is visualized. Then region of interest is extracted and visualized from it. Moreover generated volume data is converted to CAD file. The algorithm to detect the internal fault is realized and the data about how the internal fault are is reported quantitatively. Finally, the performance of developed software is verified after the acquisition of the data from the micro-CT system.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...17
• 제 1 절 연구개발의 목적...17
• 제 2 절 연구개발의 필요성...17
• 1. 기술적 측면...17
• 2. 경제적 측면...20
• 3. 사회적 측면...20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...21
• 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과...24
• 제 1 절 연구개발수행내용...24
• 1. 2D 투과영상을 이용한 3D 영상재구성 알고리즘 개발...24
• 가. FDK 알고리즘...24
• 2. CT 장비의 기하학적 보정...27
• 가. 연구배경 및 목적...27
• 나. 기하학적 오차...27
• 다. 좌표변환...28
• 라. 시뮬레이션...28
• 마. 실험...30
• 바. 토의 및 결론...31
• 3. 제한된 각도에서 획득한 2차원 투과영상의 디지털 영상합성법...32
• 가. Self-layer Subtraction Digital Tomosynthesis (SSDT)...32
• 나. 몬테칼로 시뮬레이션 및 실험...33
• 다. 결과...33
• 라. 결론...36
• 4. 제한된 각도에서 획득한 2차원 투과영상의 역투사 후 여과법...37
• 가. BPF-DTS...37
• 나. 실험...39
• 다. 알고리즘의 적용 및 기존 알고리즘과의 비교...40
• 라. 결과...41
• 마. 고찰...44
• 바. 결론...44
• 5. 볼륨 렌더링...46
• 가. 직접적 볼륨 렌더링과 간접적 불륨 렌더링...46
• 나. 광선 추적법(Ray casting method)...47
• (1) 광선 추적 적분(Ray casting integral)...48
• (2) 광선 추적 적분의 이산화(Discretization of ray casting integral)...49
• 다. 텍스쳐 맵핑(Texture mapping)...50
• (1) 3D Texturing...50
• (2) 전달함수의 결정...50
• 라. 볼륨렌더링 에서의 기본적인 인자...52
• (1) 변환 행렬(Transform matrix)...52
• (2) 일루미네이션과 셰이딩(Illumination and shading)...52
• (3) 구배 연산(Gradient computation)...52
• 마. 셰이딩(Shading)...53
• (1) 퐁 일루미네이션 모델(Phong illumination model)...53
• (2) 볼륨 렌더링의 적용...54
• 6. 세그멘테이션(Segmentation) 알고리즘 개발...56
• 가. 이진화 영상을 위한 문턱치(threshold) 결정 히스토그램(histogram) 알고리즘...56
• (1) 오츠 스레스홀딩 알고리즘(Otsu thresholding algorithm)...57
• 나. 윤곽선 기반의 스네이크 알고리즘(Contour based Snake Algorithm)...59
• (1) Kass 스네이크 알고리즘(Kass Snake Algorithm)...60
• (2) Gradient Vector Flow(GVF)...66
• 7. 캐드(CAD) 파일 변환 알고리즘 개발...70
• 가. 삼각화(Triangulation) 방법...70
• 나. 마칭 큐브(Marching cube) 알고리즘...70
• 다. 법선 벡터의 계산...71
• 라. 생성 오차...72
• 마. 출력 데이터...72
• 8. 데이터 감소(Data reduction)알고리즘 개발...73
• 가. 데시메이션(Decimation) 알고리즘...73
• 나. STL 파일 포맷...75
• 9. 결함 진단(Fault Diagnosis)...76
• 가. 가공오차 분석(Difference analysis)...76
• 나. 정량적 결함 평가 알고리즘...78
• (1) 크랙 및 기공의 추출...78
• (2) 정량적 리포팅...81
• 10. 그래픽 유저 인터페이스...83
• 가. 통합 그래픽 인터페이스...83
• 나. 볼륨 렌더링...84
• 다. 세그멘테이션 방법...84
• 라. CAD 파일 추출...85
• 마. 크랙 및 기공의 정량적 평가...85
• 11. 실험을 통한 실제 검증...87
• 가. 소형 CT 장비 설계 및 제작...87
• (1) 시스템 개요...87
• (2) 마이크로포커스 엑스선 발생장치...87
• (3) 엑스선 영상 검출기...88
• (4) 소프트웨어...88
• (5) 영상 획득...89
• (6) 단층영상 획득...91
• 나. Application of Integrated Graphical Solution and application...92
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...95
• 제 1 절 연구목표 달성도...95
• 제 2 절 관련분야 기여도...96
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...97
• 제 1 절 산학협력을 통한 기술이전 및 특허 출원...97
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...98
• 제 7 장 참고문헌...101