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전기 임피던스 단층촬영법에서 잔류오차 기반의 반복적 조정기법을 이용한 영상 복원
강숙인,김경연,Kang, Suk-In,Kim, Kyung-Youn 한국전기전자학회 2014 전기전자학회논문지 Vol.18 No.2
전기 임피던스 단층촬영법을 이용한 정적 영상 복원에서 대표적으로 사용되고 있는 복원 알고리즘은 modified Newton-Raphson(mNR) 알고리즘으로 수렴 속도 및 추정 정확도 측면에서 비교적 다른 알고리즘들에 비해 좋은 성능을 나타낸다. mNR 알고리즘에서는 측정 전압과 계산 전압과의 차이, 즉 잔류오차를 최소화하도록 목적함수를 설정하고 이를 반복 연산하여 내부의 저항률 분포를 추정한다. 이때 EIT 역문제의 비정치성을 완화시키기 위해 조정방법을 사용하며 조정인자에 따라 서로 다른 영상 복원 성능을 나타낸다. 기존 기법에서는 반복 연산마다 일정한 상수 값의 조정인자를 사용하기 때문에 대상 물체의 내부 상태가 변하거나 측정 잡음 등이 있는 경우 때때로 조정인자에 따라 영상 복원이 수렴되지 않는다. 따라서 본 논문에서는 영상 복원 수렴 및 성능을 개선하기 위하여 잔류오차에 기반하여 반복 연산마다 자동적으로 조정인자를 수정하는 기법을 제안하였다. 시뮬레이션과 실험을 수행하여 제안된 기법의 영상 복원성능을 평가한 결과 비교적 양호한 성능을 나타내었다. In electrical impedance tomography (EIT), modified Newton Raphson (mNR) method is widely used inverse algorithm for static image reconstruction due to its convergence speed and estimation accuracy. The unknown conductivity distribution is estimated iteratively by minimizing a cost functional such that the residual error namely the difference in measured and calculated voltages is reduced. Although, mNR method has good estimation performance, EIT inverse problem still suffers from ill-conditioned and ill-posedness nature. To mitigate the ill-posedness, generally, regularization methods are adopted. The inverse solution is highly dependent on the choice of regularization parameter. In most cases, the regularization parameter has a constant value and is chosen based on experience or trail and error approach. In situations, when the internal distribution changes or with high measurement noise, the solution does not get converged with the use of constant regularization parameter. Therefore, in this paper, in order to improve the image reconstruction performance, we propose a new scheme to determine the regularization parameter. The regularization parameter is computed based on residual error and updated every iteration. The proposed scheme is tested with numerical simulations and laboratory phantom experiments. The results show an improved reconstruction performance when using the proposed regularization scheme as compared to constant regularization scheme.
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Dynamic Electrical Impedance Tomography with Internal Electrodes
강숙인,김경연,Kang, Suk-In,Kim, Kyung-Youn Institute of Korean Electrical and Electronics Eng 2001 전기전자학회논문지 Vol.5 No.2
전기 임피던스 단층촬영법은 물체 표면의 전극을 통하여 전류를 주입하고 유기된 전압을 측정한 후, 물체 단면의 저항을 분포를 복원하는 기법이다. 본 논문에서는, 대상물체의 저항을 값의 분포가 급변하는 상황에 대한 동적 전기저항 단층활영법을 제안하였다. 특히, 복원 성능을 개선하기 위하여 물체 내부의 구조를 전극으로 사용하였으며, 비 선형 역문제를 상태 추정문제로 설정하여 확장 칼만필터를 이용하여 상태변수(저항율)를 추정하였다. 또한 역문제의 부정치성을 완화시키기 위하여 수정된 Tikhonov 조정기법을 비용함수에 도입하였다. 제안된 알고리즘의 성능을 분석하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했으며, 기존의 방법들에 비해 개선된 결과를 얻었다. Electrical impedance tomography(EIT) is a relatively new imaging modality in which the internal impedivity distribution is reconstructed based on the known sets of injected currents and measured voltages on the surface of the object. We describe a dynamic EIT imaging technique for the case where the resistivity distribution inside the object changes rapidly within the time taken to acquire a full set of independent measurement data. In doing so, the inverse problem is treated as the state estimation problem and the unknown state (resistivity) is estimated with the aid of extended Kalman filter in a minimum mean square error sense. In particular, additional electrodes are attached to the known internal structure of the object to enhance the reconstruction performance and modified Tikhonov regularization technique is employed to mitigate the ill-posedness of the inverse problem. Computer simulations are provided to illustrate the reconstruction performance of the proposed algorithm.
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상호작용 이중-모드 조정방법을 이용한 저항률 영상 복원
강숙인(Kang, Suk-In),김경연(Kim, Kyung-Youn) 한국전기전자학회 2016 전기전자학회논문지 Vol.20 No.2
전기 저항률 단층촬영법(ERT)은 표면 전극으로부터 측정된 전압을 사용하여 물체 내부의 임피던스 분포를 영상화하는 기술이다. ERT 역문제는 비정치성(ill-posedness)이 매우 심하여 영상복원의 수렴성을 확보하기 위해 조정방법이 사용된다. 사용된 조정방법에 따라 영상복원 성능이 달라지므로 상황에 따라 보다 강건한 영상 복원 성능을 얻기 위해, 서로 다른 영상복원 특성을 나타내는 L1-norm 조정방법과 Total Variation (TV) 조정방법의 두 개의 모드가 상호작용하는 상호작용 이중-모드 조정방법을 제안하였다. 제안한 이중-모드 조정방법은 실제 상황에 따라 달라지는 모드 확률을 계산하고 이에 근거하여 적합한 모드를 선택하거나 두 개의 모드를 결합한다. 모의실험을 수행하여 제안된 기법의 영상 복원 성능을 평가한 결과 비교적 양호한 성능을 나타내었다. Electrical resistivity tomography (ERT) is a technique to reconstruct the internal resistivity distribution using the measured voltages on the surface electrodes. ERT inverse problem suffers from ill-posedness nature, so regularization methods are used to mitigate ill-posedness. The reconstruction performance varies depending on the type of regularization method. In this paper, an interacting dual-mode regularization method is proposed with two different regularization methods, L1-norm regularization and total variation (TV) regularization, to achieve robust reconstruction performance. The interacting dual-mode regularization method selects the suitable regularization method and combines the regularization methods based on computed mode probabilities depending on the actual conditions. The proposed method is tested with numerical simulations and the results demonstrate an improved reconstruction performance.
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간호대학생의 인문학적 소양과 공감능력이 대인관계에 미치는 영향에 관한 융합연구
강숙 중소기업융합학회 2020 융합정보논문지 Vol.10 No.1
본 연구는 간호대학생의 인문학적 소양, 공감능력, 대인관계 간의 관계 및 대인관계의 영향요인을 파악하기 위해 시도되었다. 간호대학생 총 177명을 대상으로 2019년 3월 4일부터 14일까지 진행하였다. 자료수집은 구조 화된 질문지를 이용하여 자가보고하도록 하였다. 자료분석은 t-test, one-way ANOVA, Pearson’s 상관관계, 단 계적 다중회귀분석을 이용하였다. 연구결과, 일반적 특성에 따른 인문학적 소양은 경제수준에서 유의한 차이를 나 타냈다. 일반적 특성에 따른 대인관계는 전공만족도에서 유의한 차이를 나타냈다. 대인관계는 인문학적 소양, 공감 능력과 정적 상관관계를 나타냈다. 대인관계에 대한 영향요인은 공감능력으로 총 변화량의 21%를 설명하였다. 본 연구를 바탕으로 간호대학생의 대인관계능력을 향상시키기 위해 공감능력을 높이기 위한 전략이 필요하다. This study was conducted to examine the correlations between humanistic literacy, empathy ability, and interpersonal relationship, and to identify the influencing factors on interpersonal relationship of nursing students. Data were collected from 177 nursing students from March 4 to 14, 2019. Data were collected through personal interviews using a questionnaire. Data were analyzed using t-test, one-way ANOVA, Pearson’s correlation coefficients, and stepwise multiple regression. Humanistic literacy according to the general characteristics showed significant differences in economic level. Interpersonal relationship according to the general characteristics showed significant differences in satisfaction with major. Interpersonal relationship showed significant positive correlations with humanistic literacy and empathy ability. Empathy ability, which accounted for 21% of the variance, were significant predictors influencing interpersonal relationship in nursing students. Strategies for nursing students are needed to increase Empathy ability.
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