Phillips-Tikhonov 균일화 방법을 이용한 KSTAR 플라즈마 팬텀의 토모그래피 재구성

Abstract

의료기기와 천체 물리학에 많이 쓰이는 토모그래피는 핵융합 장치의 플라즈마 방출광의 선적분된 신호로부터 국지적인 정보를 재구성할 수 있는 아주 강력한 도구이다. 토모그래피 방법에는 일반적인 엔트로피 최대화 방법이나 Phillips-Tikhonov 균일화 방법 등과 같이 여러 가지가 있다. 이 연구에서는 이러한 두 가지의 토모그래피 알고리듬으로 재구성한 결과를 비교하였다. 재구성 시험을 위해 KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)에서 기대할 수 있는 두 가지의 팬텀을 선택하였다. 하나는 폴로이달 단면이 단일 피크를 가지는 영상이고, 다른 하나는 공동 분포를 가지는 영상이다. 결과에 따르면 Phillips-Tikhonov 방법은 엔트로피 최대화 방법에 비해 더 정확한 재구성을 보여주었다. 반면, Phillips-Tikhonov 방법은 엔트로피 최대화 방법보다 더 많은 계산 시간이 필요하다. 무작위의 Gaussian 노이즈가 섞여 있는 경우에는 일반적으로 Phillips-Tikhonov 방법이 엔트로피 최대화 방법보다 팬텀에 더 가까운 영상을 보여주었다. 재구성의 정확성을 높이기 위해 Phillips-Tikhonov 방법을 chi-square 함수의 이차항까지 고려하여 수정하였다. 이 결과, 여섯 번의 반복 계산을 통해 평균 오차가 30-50% 정도 줄어들었다.