Three-dimensional image segmentation using 3D Markov Random Fields model

입체 분할(3D-segmentation)은 3차원 가시화(visualization) 또는 볼륨 측정(measurement)과 같은 영상 처리 분야에서 매우 중요한 단계이다. 2차원 분할이 평면상의 2차원 구조체를 인식하는 기반을 제공한다면, 입체 분할은 공간상의 3차원 구조체를 인식하는 기반을 제공한다. 이러한 입체 분할에 대한 기존 연구는 단층 영상에서 2차원 분할한 추 3차원적으로 재구성하는 형태이다. 그러나 3차원구조체를 2차원 정보만으로 분할하여 재구성하는 경우 오류가 많고 완전한 3차원 구조체를 인식하기 어렵다. 본 논문에서는 3차원 자료 표현에 적합한 3차원 마르코프 랜덤 필드 3D-MRF) 모델을 제안하였다. 그리고 제안된 모델에 기초하여 3차원 정보에 의한 입체 분할 기법을 제시하였다. 분할을 위한 실험은 두 종류의 영상 자료에 대해서 행해졌다. 첫째, 인공 영상(artificial image)의 분할 실험에서는 인공 영상에 잡음을 첨가한 후 본래 영상을 분할해 냄으로써 오류율을 계산하였다. 제안된 3D-MRF 분할 기법과 기존의 2D-MRF분할 기법을 단층당 평균 오류율에 의해 비교한 결과 3D-MRF 분할 기법이 더 정확히 분할하였고 높은 잡음비에서도 안정된 분할을 하였다. 둘째, 자기 공명영상의 분할 실험에서는 3D-MRF 모델이 실제 영상(real image)에도 적용됨을 보이기 위해 심장의 자기공명영상(magnetic resonance imaging)을 3차원 보간하고 분할한 결과를 제시하였다.;3D-segmentation is an important step for many kinds of image processing, such as 3D-visualization or volume measurement. In the conventional methods of 3D-segmentation, each two dimensional slice image is segmented and then the images are stacked. But these methods cannot recognize three-dimensional objects completely by using only two-dimensional information. Therefore we propose a three-dimensional Markov Random Field (3D-MRF) model using three-dimensional information and design a 3D- segmentation algorithm based on it. The algorithm proposed has the advantage that it is capable of segmenting three-dimensional data set correctly and is robust for highly noisy images. We experiment with two types of images. One is artificial images and the other is Magnetic Resonance Images(MR1) of the heart. With artificial images, we compare the conventional 2D-MRF method with our method. The result of segmentation of MRI is assessed by visual inspection.목차 = ⅲ 논문개요 = ⅶ Ⅰ. 서론 = 1 1.1 연구 배경 = 1 1.2 연구 목적 및 내용 = 2 Ⅱ. 기존의 영상 분할 방법 = 4 2.1 분할 기법의 분류 = 4 2.2 2D-MRF 모델과 Gibbs 분포 = 7 2.3 시뮬레이티드 어닐링 = 10 2.4 2D-MRF 모델의 한계 = 11 Ⅲ. 3D-MRF 모델에 의한 입체 분할 = 12 3.1 3D-MRF 모델 = 13 3.2 보간 기법 = 16 3.3 분할 기법 = 20 Ⅳ. 실험 및 결과 = 23 4.1 영상 획득 = 23 4.2 인공 영상의 분할 = 24 4.3 자기공명영상의 보간 = 28 4.4 자기공명영상의 분할 = 32 Ⅴ. 결론 = 36 5.1 연구 결과 및 의의 = 36 5.2 향후 연구 방향 = 37 Ⅵ. 참고문헌 = 38 부록Ⅰ 심장의 자기공명영상과 보간 영상 = 41 부록Ⅱ 심장의 자기공명영상과 보간 영상의 분할 = 46 ABSTRACT = 5

An efficient physical deformationmodel for non-rigid motion and shape reconstruction

Realistic representations of objects with various material properties are essential for visualization, interaction with objects, simulation and virtual reality. Researchers are now going beyond realistic shape reconstruction to reconstruct non-rigid motions based on physical principles and material properties. In order to reconstruct non-rigid motions accurately from multi-dimensional images, an effective body-centered coordinate system based on shape is required. Further, robust matching must be possible between temporal images in the presence of changes in object s shape. However, most existing methods suffer from sampling errors caused by changes in features and locations over time, and tend to impose implicitly standard parameters on a model. Moreover, most methods for automatic shape reconstruction apply to data sets that are uniformly distributed, regular structured, or nearly complete. This thesis presents a new physical deformation model. The model allows for the reconstruction of non-rigid motions with accuracy and efficiency, and for the reconstruction of three-dimensional shapes in a robust and proper manner from non-uniformly distributed and incomplete data sets. The model is based on four key ideas outlined below. First, a body-centered moving coordinate system is computed at each time step using the natural vibration modes of a target object. The positions of points on the object are uniquely determined on the basis of how they are positioned within each vibration mode that corresponds to the object s generalized axes of symmetry. The coordinate system facilitates the tracking of the non-rigid motions of a deformable object. Second, the process of object s deformation is considered to be a continuous function of the forces acting on the object and material properties of the object, and as such the finite element method and modal analysis are used to compute numerical approximations. Use of the finite element method alleviates problems due to irregular sampling, since it can provide an analytic characterization of shape and elastic properties over the whole surface. By ordering natural modes in terms of frequency of vibration, and by discarding high-frequency modes the amount of computation required is reduced without loss of accuracy. Third, in order to create a physical deformation model derived from input data, an interpolation function based on a three-dimensional Gaussian function is used. Using the interpolation function, a new blob-like three-dimensional finite element is formulated. Unlike existing methods that use prototypes, this calculates deformation modes directly from available image data, and thus results in improved, more natural, shape parameterization relative to the current standard parameterization. Fourth, in order to reconstruct objects properly from incomplete data sets, the shape of an object is represented by a closed and connected boundary structure. The model developed in this thesis is applied to two practical applications. First, left ventricular motions are reconstructed from multi-dimensional cardiac images. The reconstructed surface is visualized with different colors according to motion magnitudes, and the recovered motions are analyzed both locally and over the whole area. This application validates effectiveness of the model in analyzing and evaluating non-rigid motions. The improved efficiency and effectiveness of the model allows medical doctors to diagnose cardiac disease much more accurately and easily. Second, the shape of an object is automatically reconstructed when the object is described with non-uniformly distributed and incomplete data sets. This application validates efficiency of the model in comparing object shapes and measuring similarity. ; 다양한 특성을 지닌 물체를 보다 사실적으로 표현하는 것은 가시화, 물체와의 상호작용, 시뮬레이션, 가상현실 등에서 매우 중요하다. 최근에는 사실적인 형상 복원에서 나아가 물질의 특성과 물리적인 법칙을 바탕으로 비강체적인 움직임을 복원하려는 연구가 이루어지고 있다. 이러한 비강체 움직임을 다차원 영상으로부터 정확하게 복원하기 위해서는 형태를 바탕으로 하는 효율적인 물체 중심 좌표계가 필요하고, 물체의 변형에도 불구하고 시간별 영상간에서 형태를 강건하게 매칭시킬 수 있어야 한다. 그러나 일반적인 기존의 방법들은 시간에 따라 변하기 쉬운 특징과 위치로 인하여 발생하는 비정규적인 샘플링 오류가 나타나기 쉽고, 모델에 묵시적으로 표준화된 파라미터화를 하는 경향이 있다. 또한, 대부분의 자동적인 형상 복원 방법들은 입력 데이터가 균일하고 구조적이거나 거의 완전한 형상에 가까운 데이터에 주로 적용되고 있다. 본 논문에서는 비강체의 움직임을 정확하고 효율적으로 복원할 수 있고, 균일하지 않고 불완전한 데이터로부터 삼차원 형상을 강인하고 적절하게 복원할 수 있는 새로운 형태의 물리기반 변형 모델을 제안한다. 제안하는 모델은 다음과 같은 접근 방법으로 설계된다. 첫째, 대상 물체의 고유 진동 모드를 사용하여 매 시각마다 물체를 중심으로 변동하는 좌표계를 생성한다. 물체상의 점들의 위치는 물체의 일반화된 대칭축인 각 고유 모드에서 어떻게 배치되는 가에 따라 유일하게 정의된다. 이러한 시간에 따라 변화하는 물체 중심의 변동 좌표계는 변형하는 물체의 비강체 움직임을 쉽게 추적할 수 있도록 한다. 둘째, 모델이 변형되는 과정을 작용하는 힘과 물질 특성간의 연속함수로 보고 이를 유한요소접근과 모드해석을 통해 수치적으로 근사한다. 유한요소접근을 사용함으로써 전체 표면에 대한 형태 및 탄성력을 분석할 수 있어 비정규적인 샘플링 문제를 완화할 수 있다. 그리고 진동수가 증가하는 순으로 고유 모드들을 순서화 하고, 모드 해석에 의해 높은 진동수의 모드들을 계산에서 배제함으로써 정확성을 유지하면서 계산량을 감소시킨다. 셋째, 입력된 데이터로부터 유도된 물리기반 변형 모델을 생성하기 위해 삼차원 가우시안 함수를 기반으로 하는 보간함수를 사용하고, 이를 통해 새로운 블럽형 삼차원 유한요소를 형식화한다. 이는 일반적으로 원형을 사용하는 기존 방법들과 달리 물체의 변형 모드를 가능한 영상 정보로부터 직접 계산함으로써 변형 모델의 파라미터화 방식을 표준화된 형태가 아닌 보다 자연스러운 방식으로 개선한다. 넷째, 불완전한 데이터에서도 물체를 적절하게 복원하기 위해, 삼차원 형상을 닫힌 형태의 연결된 기하학적 구조로 표현한다. 본 논문에서는 개발된 모델을 두 가지 실제적인 문제에 응용한다. 첫 번째 응용에서는 다차원 심장 영상으로부터 좌심실의 움직임을 복원한 후 이로부터 움직임의 크기에 따라 색채 가시화하고, 움직임을 지역적과 전역적으로 분석한다. 그리고 제안 모델이 비강체 움직임의 분석 및 평가에 효과적임을 보인다. 이렇게 개선된 효율적이고, 효과적인 모델은 의사가 심질환 환자를 보다 더 정확하고, 쉽게 진단할 수 있도록 해준다. 두 번째 응용에서는 균일하지 않고 불완전한 데이터의 샘플이 주어졌을 때 제안한 모델을 이용하여 형상을 자동적으로 적절하게 복원한다. 그리고 복원된 샘플과 여러 물체들 간의 형태를 비교하고 유사도를 측정하는데 제안 모델이 효율적으로 사용될 수 있음을 보인다.I. 서 론 1 1.1 연구 배경 1 1.2 연구 목적 및 내용 5 1.3 논문 구성 9 II. 관련 연구 10 2.1 변형 모델 10 2.1.1 비물리적 모델 10 2.1.2 물리적 모델 12 2.2 다차원 물체의 복원 16 III. 물리기반 변형 모델 20 3.1 모델의 기하학적 정의 20 3.2 고유 모드를 이용한 물체 표현 26 3.2.1 고유 모드와 고유 좌표계 26 3.2.2 비감쇠 자유진동과 모드벡터 27 3.2.3 고유 모드를 이용한 물체 표현의 예 30 3.3 변형을 위한 동역학 및 수치적 근사 36 3.3.1 유한요소접근 및 모드해석 36 3.3.2 유한요소 및 보간함수 37 3.3.3 가우시안 보간함수를 이용한 유한요소의 형식화 39 IV. 비강체 움직임 및 형상 복원 44 4.1 다차원 영상에서의 비강체 움직임 복원 44 4.1.1 영상 분할 44 4.1.2 움직임 복원을 위한 처리 단계 50 4.2 불완전한 점 집합에서의 삼차원 형상 복원 54 4.2.1 복원 에너지 54 4.2.2 형상 복원을 위한 처리 단계 57 V. 구현 및 결과 61 5.1 비강체 움직임 복원에 대한 구현 61 5.1.1 대상 영상 61 5.1.2 복원된 움직임 가시화 64 5.1.3 정량 분석 74 5.2 삼차원 형상 복원에 대한 구현 83 5.2.1 복원된 형상 가시화 83 5.2.2 삼차원 형상 비교 91 5.3 결과 요약 94 VI. 결론 및 향후 연구 97 6.1 결론 97 6.2 향후 연구 99 참고문헌 100 ABSTRACT 10

음식물쓰레기 자원화정책 집행연구 : 울산광역시를 중심으로

학위논문(석사)--서울대학교 행정대학원 :행정학과 정책학전공,2000.Maste

The Influence on adaptation of violence exposure adolescents of violence exposure resilience (VER)

학위논문(박사) --서울대학교 대학원 :교육학과,2008. 8.Docto

(An) analysis of satisfaction on the separation policy of prescription and dispensing of medicine.

보건정책 및 관리학과/석사[한글] 이 연구는 의약분업 이후 의약서비스 이용에 있어서 의료이용 행태의 변화로 진료 후 처방전을 가지고 원외약국에서 조제를 받아야 하는 등 시간, 비용, 절차상의 새로운 번거로움이 발생함에 따라, 일반 국민이 느끼는 의약서비스 이용시의 만족도를 평가하고, 이에 영향을 주는 결정요인을 파악하여 국민을 위한 제도로 자리매김 하기 위해 필요한 기초 자료로 활용되고자 한다. 조사대상은 지역, 성, 연령을 고려하여 비례무작위로 추출된 전국의 만 20세 이상의 성인남녀 540명으로, 조사기간은 2002년 3월 28일∼29일, 2일간 전화 설문조사로 실시하였다. 통화 성공률은 28.7%였고, 표본오차는 95%, 신뢰수준은 4.2%였다. 분석방법은 SAS Version 8.1을 사용하여 분석하였고, 만족도와 만족도에 영향을 주는 결정요인을 알아보기 위하여 t검정, 분산분석, 상관분석, 다중회귀분석을 실시하였다.그 결과는 다음과 같다. 첫째, 의약분업 시행 이후 일반 국민은 의료기관에서의 절차 소요시간에 다소 불만이 있었으며, 의약분업으로 인한 약국의 대형화 추세로 인한 시설 및 대기실의 환경과 약사의 복약지도는 나아졌으나 처방전 발급증가로 인한 약국의 조제환자는 증가되고, 그에 따른 약 조제 시의 대기시간이 길어지는 등, 의약서비스 이용 만족도에 있어서 전반적으로 매우 불만족하고 있었다.둘째, 응답자의 사회 인구학적 특성별로 비교 분석한 결과, 20∼30대에 비하여 40∼50대의 만족도가 낮았고, 60대 이상의 집단은 다소 높았다. 그리고 교육수준이 증가할수록 만족도는 낮아졌고, 소득이 높아짐에 따라 만족도는 낮아지는 경향을 보였으나 300만원 이상에서는 다소 높은 경향을 보였다. 또한 진료고유서비스, 진료이후 조제장소 탐색과정, 조제서비스, 만족도에서 공통적으로 유의한 차이를 보였던 요인으로 거주지역이 있었는데, 대도시에 비하여 중소도시에 살고 있는 응답자의 만족도가 낮았고, 군에서 다소 높은 경향을 보였다. 끝으로, 만족도에 영향을 주는 결정요인으로 연령, 교육수준, 소득수준 등이 있었고, 성, 거주지역, 직업, 의료보장 종류 등의 요인은 만족도에 그다지 영향을 끼치지 않는 것으로 조사되었다.이상에서 볼 때, 의약분업 이후 의약서비스 이용에 있어서 일반 국민은 매우 불만족해 하고 있었고, 절차, 소요시간, 소요비용 모두에 대한 불편을 호소하였고, 연령대별, 교육수준별, 소득수준별, 거주지역에 따라 집단 간 차이를 보였다. 또한 만족도에 영향을 끼치는 주요 요인 역시 연령, 교육수준, 소득수준으로, 향후 의약분업의 안정화를 위해서는 이를 충분히 고려한 차별화 된 전략을 개발하여야 하고, 국민의 위한 의료정책으로 이끌어 나가는 노력이 필요하다. [영문] The purposes of the current study were to analyze of satisfaction felt by people according to changes in medical practices after separation policy of prescription and dispensing and determine the factors affecting this change in satisfaction in order to support the practice of separation policy of prescription and dispensing for people. A survey was done over the phone in 540 adults older than 20 years of age in all over Korea for 2 days from March 28-29, 2002.The following results were obtained. Firstly, people were somewhat dissatisfied with procedures and taking time at hospitals after separation policy of prescription and dispensing and was extremely dissatisfied in using medical services such as increased number of patients taking prescription medicines due to the increase in the number of prescription and according increased waiting time at pharmacies, despite the fact that the facilities and environment in waiting areas at pharmacies and welfare of pharmacists have improved. Secondly, when comparison was made according to sociodemographic characteristics, the degree of satisfaction was lower in people in their 40''s to 50''s compared with people in their 20''s and 30''s and was somewhat high in people in their 60''s. The degree of satisfaction was lower with increased level of education and with increased level of income. Moreover, the factor that commonly showed significantly different in the combined index was residential area in which the degree of satisfaction was lower in people residing in small to medium cities compared with those residing in large cities and high in people residing in Gun(an administrative district smaller than a city) areas, showing that the degree of satisfaction differed according to age, education level, and different group in different residential areas. Finally, the decisive factors mainly affecting on satisfaction were age, education level and income level, and the factors such as age, residential area, occupation and types of medical insurance did not affect significantly on satisfaction. For the establishment and stabilization of the practice of separation policy of prescription and dispensing in the future, we need to develop differential strategies considering the above results and need efforts to carry out medical policies for people.ope

The Gender Difference in Relationship between Parental Career Support and Career Aspiration: The Mediation Effect of Career Decision Self-Efficacy

본 연구는 사회 환경적 변인으로서 부모진로지지가 청소년들의 진로포부 형성에 영향을 미치는 과정에서 진 로결정 자기 효능감의 매개효과를 가정한 후 이를 검증하고자 하였다. 또한, 진로포부 형성 및 발달과정에서 남 성과 여성의 차이가 있음을 가정하여 이들 세변인들간 관계의 성차모형을 검증하고자 하였다. 본 연구를 위한 대상으로는 부산지역의 인문계 고등학교 1학년에 재학중인 536명(남 248명, 여 288명)을 대 상으로 결과를 분석하였다. 연구결과로는 첫째, 부모진로지지와 청소년 진로포부와의 관계를 살펴본 결과, 부모 진로지지가 높을수록 청소년 진로포부 수준이 높아지는 것으로 나타났고, 둘째, 부모진로지지와 진로포부와의 관계에서 진로결정 자기효능감의 매개효과가 입증되었다. 마지막으로, 남학생과 여학생의 세 변인간의 구조적 경로모형이 다른 것으로 나타났다. 즉, 남학생은 진로포부에 대한 부모진로지지는 진로결정 자기효능감을 매개 로 한 완전매개모형이 지지되었고, 부모진로지지의 진로포부에 대한 직접 경로는 유의하지 않았다. 반면, 여학생 은 세변인간의 부분매개모형이 지지되었고, 진로포부에 대한 부모진로지지의 진로결정 자기효능감을 매개로 한 간접효과보다 직접 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 끝으로 본 연구 결과는 향후 청소년 진로발달에 대한 중재적 노력을 위한 시사점과 후속연구를 위한 몇가지 제언을 제시하였다. This study hypothesized and investigated that career decision self-efficacy mediated the relationship between parental career support as a social environmental variable, and career aspiration of adolescents. Furthermore, this study hypothesized that there would be the gender difference in of the structural model explaining these three variables, parental career support, career decision self-efficacy, and career aspiration. The total of 386 high school students in Busan was included for the data analysis, and the data were composed of 248 of male and 288 of female. The results showed that first, parental career support positively influenced career aspiration of adolescents, and second, career decision self-efficacy mediated the relationship between career parental support and career aspiration. Third, it showed that there was the gender difference in the structural model explaining the relationships among three variables. In other words, where as perfect mediation effect of career decision self-efficacy for male students indicated between parental career support and career aspiration, partial mediation effect of career decision self-efficacy for female students displayed. Finally, based on the results, the future implications for interventive efforts of career development of adolescents were suggested at the end of the paper

The influence on psychological and environmental risk level of CYS-Net counseling service for at-risk youth

본 연구는 CYS-Net 상담서비스가 위기청소년의 심리내적인 위기수준과 환경적인 위기수준에 미치는 영향을 통해 CYS-Net 상담서비스의 효과를 평가하고자 하였다. 특히, 심리내적인 위기수준은 위기청소년의 위기요인을 우울, 불안, 충동공격성의 변화를 통해 살펴보았고, 환경적 위기수준은 부정적인 부모-자녀관계, 학업에 대한 낮은 흥미수준의 변화를 통해 살펴보았다. 그 결과, CYS-Net 상담서비스는 위기청소년들의 전체 위기수준 뿐만 아니라, 심리내적인 위기의 하위 위험요인들과 환경적 위기의 하위 위험요인들의 평균이 모두 상담서비스를 제공한 후 낮아짐을 알 수 있었다. 따라서, CYS-Net 상담서비스는 위기청소년들의 위기수준을 낮춰주는데 유용한 상담개입전략임을 확인하였고, 이를 통해 위기청소년 문제의 예방 및 조기개입을 위한 CYS-Net 상담서비스의 활용가능성과 효율성을 확인할 수 있었다. This study intended to evaluate the effect of CYS-Net counseling service by verification of the influence of CYS-Net counseling service on psychological and environmental risk levels of at-risk youth. Especially, psychological risk levels examined depression, anxiety, and impulsive-aggression among psychological risk factors related to at-risk youth, and environmental risk levels investigated negative parent-youth relationships and low interest level of achievement. The results confirmed that all the means of at-risk adolescents' psychological and environmental risk as well as total risk after this service was provided to them were decreased. Therefore, this study verified that CYS-Net counseling service was the effective counseling intervention for decreasing the risk level of at-risk youth and the possibility of use and efficiency of CYS-Net counseling service for prevention and early intervention

Research Trends and Support Measures in Counselling Service for Children and Adolescent with Disabilities in Korea

본 연구는 장애학생 상담지원에 관한 동향을 파악하고 지원방안을 제시하고자 하는 목적으로 2007년부터 2018년 12월까지 국내 학술지에 게재된 46편의 연구를 분석하였다. 전반적인 연구 동향을 파악하기 위해, 연구 대상, 연구 유형, 상담프로그램 설계 및 결과, 상담 프로그램 내용에 관해 분석하였다. 그 결과, 연구 대상은 초등학생 장애학생을 대상으로 실시한 연구가 가장 많았으며, 장애유형은 청각장애와 정서행동장애가 가장 많았다. 연구설계는 조사연구가 가장 많이 실시되었으며, 연구주제로 상담자 및 상담에 대한 인식연구가 많이 이루어졌다. 또한 46편의 분석논문 중에서 15편이 실제 상담프로그램을 제공한 연구였다. 15편 논문 분석 결과, 실제 상담을 제공한 연구는 최근 3년간 거의 이루어지지 않았으며, 상담의 형태는 개별상담보다 집단상담 형태가 많았다. 또한 연구설계는 양적연구, 혼합연구, 단일대상연구, 질적연구 순서로 많이 이루어졌으며, 상담 회기 수는 1~10회기 이하가, 중재 시간은 91분 이상이 가장 많았으며, 독립변인과 종속변인, 측정도구에 대한 정보를 충실히 제공하고 있었다. 이를 바탕으로 장애학생 상담지원 연구 동향과 지원방향에 대한 논의와 향후연구에 대한 제언을 하였다