디지털 영상처리 사용 분야의 예(Microwave, Radio, etc)

마이크로웨이브 대역 영상화

 

  마이크로웨이브 대역에서 영상화의 가장 두드러진 응용은 레이다이다. 영상화 레이다의 독특한 특징은 날씨나 주변 조명 조건에 관계없이, 거의 아무 환경에서나 데이터를 수집할 수 있는 능력이다. 어떤 레이더 전파는 구름을 투과할 수 있으며, 어떤 조건에서는 식물, 얼음, 모래 등도 꿰뚫어볼 수 있다고 한다. 레이더는 지구 표면의 접근 불가 지역을 탐사하기 위한 유일한 방법이다. 영상화 레이더는 영역을 조명하기 위해 스스로 조명을 제공(microwave pulse)하고 속사한다는 면에서 플래쉬 카메라같이 동작한다. 카메라 렌즈 대신에 레이더는 안테나를 사용하며 디지털 컴퓨터 처리를 이용해서 그 영상을 기록한다. 레이더 영상에는 반사되어 레이더 안테나로 되돌아오는 마이크로웨이브 에너지만 보인다. 보통 가시광선 대역의 영상을 방해하는 구름 또는 다른 대기 조건들에 의해 방해 받지 않아 영상의 선명함이 두드러진다.

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라디오 대역 영상화

 

  스펙트럼의 다른 쪽 끝 선(gamma선)에서의 영상화에서와 같이, 라디오 대역에서의 영상화의 주요 응용 분야는 의학과 천문학이다. 의학에서 라디오 파는 자기 물결 파동 현상 영상화(MRI)에 사용된다. 이 기법은 환자를 강한 자석 안에 두고 짧은 펄스의 라디오 파를 신체로 통과시키는 것이다. 각 펄스가 환자의 조직에 의해 라디오 파 반응 펄스를 방사되게 만든다. 이 신호들의 근원지와 세기가 컴퓨터에 의해 결정되며, 그렇게 해서 환자의 2-D 단면 사진을 만든다. MRI는 어떠한 평면에서도 사진을 만들 수 있다. 아래 사진은 인간의 척추 MRI 영상이다.

척추 MRI example

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다른 영상화 유형이 사용된 예시(etc)

  EM 스펙트럼에서의 영상화가 이제까지 주로 다루어졌으나, 다른 중요한 영상화 유형들도 많이 있다. 구체적으로 음향 영상화, 전자 현미경, 합성(컴퓨터-생성) 영상화를 설명한다. ‘소리’를 이용하는 영상화는 지질학 탐사, 산업, 의학에서 이용된다. 지질학 응용 소리 스펙트럼(수백 Hz)의 아래쪽 끝의 소리를 이용한다. 다른 대역에서의 영상화는 초음파(수백만 Hz)이다. 지질학에서의 영상 처리의 가장 중요한 상업적 응용은 광물과 석유 탐사이다. 뭍에서의 영상 획득을 위한 주요 접근법 중 하나는 큰 트럭과 큰 철판을 이용하는 것이다. 철판은 트럭에 의해 땅에 눌려지며, 트럭이 100 Hz까지의 주파수 스펙트럼에서 진동된다. 되돌아오는 음파의 세기와 속도가 지구 표면 밑의 성분에 의해 결정된다. 이들이 컴퓨터에 의해 분석되고, 그 결과 분석으로부터 영상이 생성된다.

  해양에서 영상을 얻기 위해서, 에너지 소스는 보통 배 뒤에 견인되는 두 개의 공기 총으로 구성된다. 되돌아오는 음파가 배 뒤에 견인되거나, 해양 바닥에 놓이거나, 부이에 매달린 (수직) 케이블에 설치된 수중 청음기에 의해 검출된다. 두 개의 공기 총은 번갈아 2000 psi까지 가압되고 발사된다. 배의 이 일정한 움직임은 횡방향 움직임을 제공하는데, 되돌아오는 음파와 함께 해양 바닥 밑 지구 성분의 3D 지도를 만드는 데 이용된다.

  초음파 영상화는 비록 제조에도 많이 사용되고 있기는 하지만, 이 기법의 가장 잘 알려진 응용은 의학 분야이며, 특히 산부인과에서 태아의 성장상태를 확인하기 위해 영상화에 이용한다. 원 용도는 아니지만, 이 검사로 태아의 성을 확인할 수도 있다. 초음파 영상은 다음의 기본 절차를 거쳐 생성된다

    1. 초음파 시스템(컴퓨터, 신호원과 수신기로 구성된 초음파 탐침, 표시기)이 고주파(1~5MHz)

    2. 음파가 몸으로 들어가서 조직간의 경계(ex. 액체와 부드러운 조직 사이, 부드러운 조직과 뼈 사이)에 부딪힌다. 음파
     의 일부가 반사되어 탐침에 되돌아오며, 일부는 계속 진행하여 다른 경계에 도달해서 반사된다.

    3. 반사파가 탐침에 의해 수집되고 컴퓨터로 보내진다.

    4. 컴퓨터는 조직에서의 소리 속도(1540m/s)와 각 반향의 되돌아온 시간을 이용해서 탐침으로부터 조직 또는
     기관까지의 거리를 계산한다.

    5. 시스템은 거리와 반향의 세기를 표시하고 2D 영상을 만든다.