Image Quality Improvement through Energy Spectrum Change for X-ray

김구(Gu Kim),김능균(Neung Gyun Kim),이승재(Seung-Jae Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.1

엑스선 영상을 획득하는 경우에 연속 엑스선을 사용할 경우, 다양한 엑스선 에너지로 인해 같은 물질이라도 두께에 따라 영상에서 정확하게 표현되지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위해 엑스선 에너지스펙트럼을 변경하여 영상의 질을 향상 시킬 수 있도록 하였다. SPEKTR v3.0을 사용하여 부가 필터를 추가한 엑스선 에너지스펙트럼과 고유 필터만을 사용한 일반 엑스선 에너지스펙트럼을 획득하였다. 획득한 엑스선 에너지스펙트럼을 Geant4 Application for Tomographic Emission(GATE)의 방사선원으로 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. GATE 데이터를 사용하여 부가 필터가 사용된 엑스선 영상과 부가 필터를 사용하지 않은 엑스선 영상을 재구성한 영상을 74 keV의 단일 에너지 영상을 통해서 비교 분석하였다. 부가 필터를 사용하지 않은 엑스선 에너지스펙트럼을 사용한 경우 같은 물질이라도 두께에 따라 투과한 엑스선의 양이 물질 두께에 따라 감소되는 양과는 상이한 양상을 보인 반면, 부가 필터를 사용한 경우 두께에 따라 투과된 엑스선의 양이 물질 두께에 따라 감소되는 양과 유사한 결과가 나왔다. 즉, 감소되는 선량이 단일 에너지를 사용했을 때와 비슷한 결과가 나왔다. 부가 필터를 사용하여 엑스선 에너지스펙트럼을 변경하여 엑스선 영상을 획득할 경우 엑스선의 투과에 대한 보다 정확한 결과의 값을 획득할 수 있다. 영상의학검사에서 부가 필터의 적절한 사용이 영상의 질을 높이는데 크게 작용한다는 것을 확인하였다. When continuous X-ray are used when acquiring and X-ray image, even the same material may not be accurately represented in the image according to the thickness due to various X-ray energies. To solve this problem, the X-ray energy spectrum was changed to improve the image quality. Using SPEKTR v3.0, an X-ray energy spectrum with an additional filter added and a general X-ray energy spectrum using only a unique filter were obtained. Simulation was performed using the obtained X-ray energy spectrum as a radiation source for Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE). Using GATE data, an X-ray image with an additional filter and an image reconstructed from and X-ray image without an additional filter were compared and analyzed through a mono energy image of 74 keV. In the case of using the X-ray energy spectrum without using an additional filter, the amount of X-rays transmitted according to the thickness of the same material is different from the amount that decreases according to the thickness of the material. Similar results were obtained as the amount decreased with the material thickness. In other words, a similar result was obtained when the reduced dose was used with a mono energy. When an X-ray image is obtained by changing an X-ray energy spectrum using an additional filter, a more accurate result of transmission of X-rays may be obtained. In radiological examination, it was confirmed that the appropriate use of the additional filter has a great effect on improving the image quality.

에너지 하베스팅이 적용된 스펙트럼 감지 방안

김태욱,공형윤 한국인터넷방송통신학회 2015 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.15 No.3

본 논문에서는 인지 통신의 스펙트럼 감지 기법에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 2차 송신단의 전력 소모 없이 스펙트럼을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 전력을 저장할 수 있는 방안을 제안하였다. 에너지 하베스팅 방법을 통 해 수집된 전력과 임계값을 비교하여 1차 네트워크의 스펙트럼 사용 유무를 판단한다. 2차 송신단이 메시지를 전송하 려는 경우, 1차 네트워크가 사용 중이라면 주파수를 변경하여 스펙트럼의 사용 유무를 판단하게 된다. 또한 전송하려는 메시지를 가지지 않는 경우, 지속적으로 전력을 수집하게 된다. 따라서 2차 네트워크의 지속적인 스펙트럼 감지로 인한 전력 낭비를 제거할 수 있으므로 인지 기술의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다. In this paper, we propose energy harvesting apply to spectrum sensing. In this case, we can be spectrum sensing without consume energy. Algorithms of sensing and harvesting are determine active or idle of primary network, Compares with the threshold energy and the amount of energy that is harvested by energy harvesting scheme. If the secondary network want to send a message while the primary network is active, secondary users will change frequency to use the spectrum. Further, if the secondary network has not message, it will continues harvest energy. Therefore, spectrum sensing applied the energy harvesting method, energy of secondary network is remove waste and charge energy. So, efficiency and utilization of cognitive network can be increase.

에너지 스펙트럼과 화질평가를 통한 복합부가여과에서 알루미늄 여과판의 효율성 분석

김상현(Sang-Hyun Kim),최재호(Jae-Ho Cho) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2015 방사선기술과학 Vol.38 No.3

본 연구는 복합부가여과에서 특성방사선을 제거하기 위해 사용되는, 알루미늄 여과판의 효율성을 분석하고자 구리 0.1, 0.2, 0.3 mm에 알루미늄 1 mm 사용 전, 후 에너지 스펙트럼 분석과 화질평가를 실시하였다. GATE를 이용하여 에너지 스펙트럼을 측정하고, 에너지별로 구분하여 평가 하였다. 화질평가는 PSNR, MAE, MSE, CNR, SNR 정성적 평가로는 국가암검진 흉부 평가표의 해상, 대조도 평가 7문항을 이용하였다. 에너지별 스펙트럼의 광자의 질 분석에서 저에너지 영역을 제외하고 , 모든 영역 알루미늄 미사용 시 우수하였다. PSNR MAE, MSE, CNR, SNR, 정성적 평가는 알루미늄 미사용 시 같거나 우수했다. PSNR은 30 dB이상으로 모두 의미 있는 수치였고, 정성적 평가에서 T-test 검정은 p>0.05였다. 알루미늄 여과판은 에너지 스펙트럼 분석과 화질 평가에서 사용 전, 후 큰 효과가 없으므로, 디지털 방사선 장비의 보상능력 이용하면 알루미늄 여과판 사용 시 보다 선량 관리가 효과적이라 사료된다. This study analysed the effectiveness of aluminium(Al) filter in the added compound filtration for the re-moval of characteristic radiation by energy spectrum and image evaluation. 0.1, 0.2, 0.3 mm copper with and without 1 mm Al were evaluated. The energy spectrum was measured using the GATE and evaluated separately by each energy. Image quality was evaluated by PSNR, MAE, MSE, CNR, SNR and qualitative analysis was performed by seven items for resolution and contrast from chest x-ray criteria of National Cancer Screening and Cardiovascular evaluation table. In the analysis of the quality of the energy per photon spectrum with the exception of a low energy region, without Al were superior in all area. PSNR MAE, MSE, CNR, SNR and qualitative analysis were the same or slightly better. PSNR was over 30 dB and all significant and the p>0.05 in the T-test of qualitative analysis. The energy spectrum and image quality have little difference between before and after use of Al filter. Therefore, it is effective to use the Al filter for the radiation dose management with the compensation capability of DR system.

PCB 비파괴 검사에 있어서 단일 에너지 소스와이중 에너지 소스의 영상비교를 위한 엑스선 스펙트럼 분석

김명수,김기윤,이민주,강동욱,이대희,박경진,김예원,김찬규,김형택,조규성 한국방사선산업학회 2015 방사선산업학회지 Vol.9 No.3

Reliability of printed circuit board (PCB), which is based on high integrated circuittechnology, is having been important because of development of electric and self-driving car. Inorder to answer these demand, automated X-ray inspection (AXI) is best solution for PCB nondestructivetest. PCB is consist of plastic, copper, and, lead, which have low to high Z-numbermaterials. By using dual energy X-ray imaging, these materials can be inspected accurately andefficiently. Dual energy X-ray imaging, that have the advantage of separating materials, however,need some solution such as energy separation method and enhancing efficiency because PCB hasmaterials that has wide range of Z-number. In this work, we found out several things by analysisof X-ray energy spectrum. Separating between lead and combination of plastic and copper is onlypossible with energy range not dose. On the other hand, separating between plastic and copperis only with dose not energy range. Moreover the copper filter of high energy part of dual X-rayimaging and 50 kVp of low energy part of dual X-ray imaging is best for efficiency.

이력에너지 스펙트럼을 이용한 비좌굴 가새골조의 내진설계

최현훈,김진구 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.4

본 연구에서는 단자유도계 시스템에서 작성한 이력에너지 스펙트럼과 누적된 변위 연성비 스펙트럼을 이용하여 비좌굴 가새골조의 내진설계법을 제안하였다. 먼저 목표 연성비에 해당하는 이력에너지 스펙트럼과 누적된 연성비 스펙트럼을 작성하였다. 주어진 목표 변위를 만족하기 위하여 필요한 가새의 단면적은 이력에너지 요구량과 가새에 의하여 소산된 누적 소성에너지를 같다고 하여 산정하였다. 스펙트럼을 작성하고 설계절차의 유효성을 검증하기 위하여 20개의 지진기록을 이용하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 3층과 8층 비좌굴 가새골조의 해석결과에 따르면 최상층 변위의 평균값이 성능 목표 변위에 잘 부합됨을 알 수 있다. 또한 층간변위는 구조물 높이에 따라 비교적 일정하였는데 이것은 손상 분포가 일정하기 때문에 바람직하다. 그러므로 제안된 에너지 설계법은 기존 강도설계법의 대안으로 비좌굴 가새골조의 신뢰할만한 설계법이라고 할 수 있다. In this study seismic design procedure for buckling-restrained braced frame systems was proposed using hysteretic energy spectrum and accumulated ductility spectrum constructed from single degree of freedom systems. The hysteretic energy spectra and accumulated ductility spectra corresponding to target ductility ratio were constructed first. The cross-sectional area of braces required to meet a given target displacement was obtained by equating the hysteretic energy demand to the accumulated plastic energy dissipated by braces. Twenty earthquake records were utilized to construct the spectra and to verify the validity of the design procedure. According to analysis results of three- and eight-story buckling-restrained braced frame structures designed using the proposed method, the mean values for the top story displacement correspond well with the given performance target displacements. Also, the inter-story drifts turned out to be relatively uniform over the structure height, which is desirable because uniform inter-story drifts indicate uniform damage distribution. Therefore if was concluded that the proposed energy-based method could be a reliable alternative to conventional strength-based design procedure for structures with buckling-restrained braces.

Input energy spectra and energy characteristics of the hysteretic nonlinear structure with an inerter system

Yanchao Wang,Qingjun Chen,Zhipeng Zhao,Xiuyan Hu 국제구조공학회 2020 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.76 No.6

The typical inerter system, the tuned viscous mass damper (TVMD), has been proven to be efficient. It is characterized by an energy-dissipation-enhancement effect, whereby the dashpot deformation of TVMD can be amplified for enhanced energy dissipation efficiency. However, existing studies related to TVMD have mainly been performed on elastic structures, so the working mechanism remains unclear for nonlinear structures. To deal with this, an energy-spectrum analysis framework is developed systematically for classic bilinear hysteretic structures with TVMD. Considering the soil effect, typical bedrock records are propagated through the soil deposit, for which the designed input energy spectra are proposed by considering the TVMD parameters and structural nonlinear properties. Furthermore, the energy-dissipation-enhancement effect of TVMD is quantitatively evaluated for bilinear hysteretic structures. The results show that the established designed input energy spectra can be employed to evaluate the total energy-dissipation burden for a nonlinear TVMD structure. Particularly, the stiffness of TVMD is the dominant factor in adjusting the total input energy. Compared with the case of elastic structures, the energy-dissipation-enhancement effect of TVMD for nonlinear structures is weakened so that the expected energy-dissipation effect of TVMD is replaced by the accumulated energy dissipation of the primary structure.

A Generalized Markovian Based Framework for Dynamic Spectrum Access in Cognitive Radios

( K. Muthumeenakshi ),( S. Radha ) 한국인터넷정보학회 2014 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.8 No.5

Radio spectrum is a precious resource and characterized by fixed allocation policy. However, a large portion of the allocated radio spectrum is underutilized. Conversely, the rapid development of ubiquitous wireless technologies increases the demand for radio spectrum. Cognitive Radio (CR) methodologies have been introduced as a promising approach in detecting the white spaces, allowing the unlicensed users to use the licensed spectrum thus realizing Dynamic Spectrum Access (DSA) in an effective manner. This paper proposes a generalized framework for DSA between the licensed (primary) and unlicensed (secondary) users based on Continuous Time Markov Chain (CTMC) model. We present a spectrum access scheme in the presence of sensing errors based on CTMC which aims to attain optimum spectrum access probabilities for the secondary users. The primary user occupancy is identified by spectrum sensing algorithms and the sensing errors are captured in the form of false alarm and mis-detection. Simulation results show the effectiveness of the proposed spectrum access scheme in terms of the throughput attained by the secondary users, throughput optimization using optimum access probabilities, probability of interference with increasing number of secondary users. The efficacy of the algorithm is analyzed for both imperfect spectrum sensing and perfect spectrum sensing.

내진 설계를 위한 에너지 소산량 산정법의 활용

임혜정,박홍근,엄태성 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.6

기존의 비선형 정적 및 동적 해석에서는 철근콘크리트 구조물의 에너지 소산능력을 정확히 고려하지 못하고 있다. 최근 연구에서는 휨지배 철근콘크리트 부재의 에너지 소산능력을 정확히 평가할 수 있는 식이 개발되었으며, 본 연구에서는 이 평가방법을 이용하여 에너지 소산능력을 정확히 고려할 수 있는 비선형 정적 및 동적 해석 방법을 개발하였다. 비선형 정적 해석을 위하여 에너지 스펙트럼 곡선을 개발하고 이를 적용하여 능력스펙트럼법을 개선하였으며, 또한 비선형 동적 해석을 위하여 철근콘크리트 부재의 단순화된 에너지 기초 주기거동모델을 개발하였다. 제안된 모델은 부재의 강성에 기초한 기존의 주기거동모델과는 달리 완전한 주기거동 발생시 소산되는 에너지를 정확하게 반영할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 방법에 따라 비선형 정적 및 동적 해석법의 절차를 정립하였으며 이를 적용한 컴퓨터 해석 프로그램을 개발하였다. 제안된 해석 방법은 부재의 단면형태, 철근비, 배근형태 등 설계 변수에 따른 에너지 소산능력을 정확하게 고려하고 지진발생시 에너지 소산능력이 구조물의 성능에 미치는 효과를 반영할 수 있다. Traditional nonlinear static and dynamic analyses do not accurately estimate the energy dissipation capacity of reinforced concrete structure. Recently, simple equations which can accurately calculate the energy dissipation capacity of flexure-dominated RC members, were developed in the companion study. In the present study, nonlinear static and dynamic analytical methods improved using the energy-evaluation method were developed. For nonlinear static analysis, the Capacity Spectrum Method was improved by using the energy-spectrum curve newly developed. For nonlinear dynamic analysis, a simplified energy-based cyclic model of reinforced concrete member was developed. Unlike the existing cyclic models which are the stiffness-based models, the proposed cyclic model can accurately estimate the energy dissipating during complete load-cycles. The procedure of the proposed methods was established and the computer program incorporating the analytical method was developed. The proposed analytical methods can estimate accurately the energy dissipation capacity varying with the design parameters such as shape of cross-section, reinforcement ratio and arrangement, and can address the effect of the energy dissipation capacity on the structural performance under earthquake load.

인지 통신 네트워크의 스펙트럼 감지 및 전력 수집 방안

김태욱,공형윤 한국인터넷방송통신학회 2015 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.15 No.2

본 논문에서는 인지 통신의 스펙트럼 감지 기법에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 2차 송신단의 전력 소 모 없이 스펙트럼을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 전력을 저장할 수 있는 방안을 제안하였다. 감지 및 수집 알고리즘 은 에너지 하베스팅 기법으로 수집되는 전력량을 임계값과 비교하여 1차 네트워크의 스펙트럼 사용 유무를 판단하며 2차 송신단이 메시지를 전송하려는 경우, 1차 네트워크가 사용 중이라면 주파수를 변경하여 스펙트럼의 사용 유무를 판단하게 된다. 또한 전송하려는 메시지를 가지지 않는 경우, 지속적으로 전력을 수집하게 된다. 따라서 에너지 하베 스팅 기법을 스펙트럼 감지 기법에 적용할 경우, 2차 네트워크의 전력이 낭비되는 문제점을 제거하고 전력을 충전하 게 되므로 인지 네트워크의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다. In this paper, we proposed not specturm sensing but also save energy without consume energy of secondary network that spectrum sensing of cognitive applied energy harvesting scheme. Algorithms of sensing and harvesting is determine active or idle of primary network, compares the amount of energy that is harvested by energy harvesting scheme with the threshold. If secondary network to send a message and primary network is active, by changing frequency to use the spectrum. Further, if secondary network have no message, continues energy harvest. Therefore, spectrum sensing applied energy harvesting scheme, energy of secondary network is remove waste and charge energy, efficiency and utilization of cognitive network can be increase.

A study on determination of target displacement of RC frames using PSV spectrum and energy-balance concept

Taner Ucar,Onur Merter,Mustafa Duzgun 국제구조공학회 2012 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.41 No.6

The objective of this paper is to present an energy-based method for calculating target displacement of RC structures. The method, which uses the Newmark-Hall pseudo-velocity spectrum, is called the “Pseudo-velocity Spectrum (PSVS) Method”. The method is based on the energy balance concept that uses the equality of energy demand and energy capacity of the structure. First, nonlinear static analyses are performed for five, eight and ten-story RC frame structures and pushover curves are obtained. Then the pushover curves are converted to energy capacity diagrams. Seven strong ground motions that were recorded at different soil sites in Turkey are used to obtain the pseudo-acceleration and the pseudo-velocity response spectra. Later, the response spectra are idealised with the Newmark-Hall approximation. Afterwards, energy demands for the RC structures are calculated using the idealised pseudo-velocity spectrum. The displacements, obtained from the energy capacity diagrams that fit to the energy demand values of the RC structures, are accepted as the energy-based performance point of the structures. Consequently, the target displacement values determined from the PSVS Method are checked using the displacement-based successive approach in the Turkish Seismic Design Code. The results show that the target displacements of RC frame structures obtained from the PSVS Method are very close to the values calculated by the approach given in the Turkish Seismic Design Code.