Generalized scale: Theory, algorithms, and application to image inhomogeneity correction

12
Medical Imaging 2004: Image Processing, edited by J. Michael Fitzpatrick, Milan Sonka, Proceedings of SPIE Vol. 5370 (SPIE, Bellingham, WA, 2004) · 1605-7422/04/$15 · doi: 10.1117/12.535696 765

Transcript of Generalized scale: Theory, algorithms, and application to image inhomogeneity correction

���������� ����� ������ ����������� �� ����������� ��

����� ������������� ����������

����� ���������� ������ �� ������ ��� ����� �����

�������� ����� �������� ����� ���������� � !��������

���"����� � ������"����� ������������� �� #$#%&

��������

����� �� � ����� �� ����� ���� � ����� ��� ����� ��������� �� ������� ���� ������ ����� � ����� ����� � ������ ��� ����� �� ��� �������� ��� �� �� � � ��� �������� ������� �������� ����� ���� ������ �� �� ������� � � ���� �� �������� � ! �� �"����� �� �����"����� ������� � ��� �#! ����� ������ ���$! ������� ���� ��� ������ %�� ������� ������ �� �� ����� � �� ���� �� �����"����� ����� ���� ���� ��������� �� �� ���� ������ � � �� �� �� ������ � ������� ������� ������ � �� ���� ������� &����������� ��� ������� � �� ��� � ����� ��� � ����� ��������� � ������� �� � �� �� ����� ����� ��� �������� � ���� �� ����� ��� ��� � ��� ����� ������� �� ���� �� �� �"����� ������� � �� �� �� ������ '��� ��� ���� ��� ��� ����������� � ���� � ��������� ���� � ����� ����� �� ���� ���� � ������� �� ��������� �� ��(�� � ������� � ��� ���� ����� ����� ��� �� ��� � �� ��� � �� ������ &������� �)�� ��������� ���� ��� �������������� ��� ���� �� �� ������ ����� �� ���� ����� ��� ��� �� * ��� ����� �� �������� ���������� ����� ����� ����� �� ���� ��� ���� � ��� ����� �������� ��� ������� �� �� ��������� �� ����������� �� �� �"����� ������� � ���� +� ��� �� � �� ��� �������� ���� ��� � �� �� ���������� ����������� � ��� �� ��� �� ���� ���� ���� � ��� ������ �� ����� ����� ������ ���� ,� ���� ���������� ������� �� ������ ������� � ����� � ���� �� ����� ��������� ��������� -� ��� ������� �� �� ������� � ��� ����� �� ��������� � ������ �� � .' ������� +� ���� � ����� �� �� � � ����� ����� �� � ���������� � �� �� ���������� �����"����� ������ �� �� ��� ���� � �)�� �� �����"����� ������ �� ���������

����� �� ���� ��� �� ���� ���� �� �� �)�� �� �����"����� �� ��� ���� ���� �������� � �� �� ��� ���

�������� ������ ���������� ������ ��������� � ������ ��� .'*� *���� �������� *���� ����������

�� ���� ���

����� �� � ����� ��� ����"�� �������� ����� � ����� ���������� .� ��� �� �� �� �� �"����� � �� �� ����"����� ������� �� ��� ����� ���� �� ���� �� ���� � ��� �� �� �� �"����� ������� � ��� ��� �� ���������

�� �����"����� ������� � ������� %�� ���� ��� �� ���� ���� �����"����� ����� �� �� � ����� �� ������ ��� ��� � �� ��� ������ ��� ��� �� ������ �� ����� � ��� * ���� � ������� ����� �� ������� �� ��������� ����� �� ��������� � ������ �� � �� ��� ���� �� �� �"����� ������� � �� ��� �� ��� �������� %�� ������ ��� ��� ��� ������� � ���� �� �� ������� �� ������ �� ����� ���� ����� ��� ��� ������� ��� ��� � � ����� ����������

/���� ����� ������ ��� ������� ���� ��� ������ ������ ������ ������� ����� ��������� ����� ,� �������� �� ���� ���� � ���� ���������� �� � �) ��� ������� ������ ���� � �� �"����� ������� � �� �� �������� ��� ���� �� ������� �� ����� ����� ���� ��� �� ���� ������ ����� ��������� ,� ���� ��������� ������ �� � �)����� �� ���� �� � ����� � �� ��� '��� ��� ���� ��� ��� � ���� � ���� � ������������������ �� ���� �� ����� �� ������� � ����� � ��0��� ��� � �� �� ������ %�� ������� ����� ������� �� ������� ���� ��� ����� �� � ����� ����� ����� ����� ��� � ����� ��(�� ����� %��� � �� �� �������0��� ���� �� ����� � ����� ����� �� ��� � �����"����� �� ��� ��� ����� � �������� ������ � �� ���� �� �� � ������ �� � �� 1����� ����� �� � � ������ ����� * ���� ��0��� ���� �� ����� ����� ���� � �� ��������� �"����� ����� �� �� � � �� �� ��� � � � ���� ��� �� � �� � �0�� �� �� ������� ������� ������� � �� ��� �������� ��� �� ��� ��� ��� ������ � ���� �� ���� ��(�� �� � �

������������� � �� ���� �� ������ ������� ������� �� � ���������������������� ���������� �� !" ##��#$%&�'�(� �� !" %)%�) *!

Medical Imaging 2004: Image Processing, edited byJ. Michael Fitzpatrick, Milan Sonka, Proceedings of SPIE Vol. 5370(SPIE, Bellingham, WA, 2004) · 1605-7422/04/$15 · doi: 10.1117/12.535696

765

2 ������� ���� ��� ����� ����� ��� ����� � ����� ����� ���� �� �� �� �� ����� ��� ����� �� � ����������� ������� � ����� ��)��� ���� �� ����� ����� �� � �� �����"����� ������� � ��� *� ����� � �������)�� ��� ����� �� �� ����� �� �� ������ ���� �� ���� � � ��)��� ��� �� ��� ��)��� �� �� �� ���� �� ����� ���"����� �������� � ��� ����� ������� � ��� ������ ����� ���� � �������� �� �� �����!� � �������� ����� ��� �������� ��� ����� � ����� ����� ���� �� ��� ����� �� �� ������ ��� ������� � �� �� �� ������ ������� �� #3! �� ��������� �� $3! �� ���� � �� ���� �� �� �� ���� � �� ���� �������������� ��� � ���"����� �������� � ��� ����� �� � �" �� ���� ����� ������� ��� ���� �� �� ����� ������ ��� ��� �� +���� �� ����� �� �" �� ���� ����� �� �� ������ �� �� ������ �� �� ����� ����� �� �������!� �� ������ ��������� ����� ���� � �� ����� ���� �� ��� �� � ����� ��������� �� ������� � � ������� � ���������� %�� ����� ����� �� ����� ������ � ����� � �� ������ �� �� �� �� %��� �� 2�(���� %������� ����� ����� � ���� ����� ���� �� � ���� �� � ��� ��� ����� ������ �� �� �� ���� � ��� ��� ��� ����� ��� �� � �������� � ����� ������ �� �� �� ���� � �������� � ��� ��� �� ��� %���� �� ����������� ��� ��� ������� �� ��� ����� ����� � ��� �� � �� � ������ ��� �� �� �� ����� �� ������������ � � ��� ����� ��������� ������� ����

%�� ����� �� ���� ��� ��� � �� ���� ������� ���� ��� ����� ������ ����� ����� �� ��� ��� ��� �� � ��� ���� ���� ���� �� ����� �� ������� ���� ��� ��� �4 * �� ����� ����� �� ������� ����������� ����� ����� ������ �� �������� � �� ����� ���� �� �! �� �� ������� � �)�� �� ������� ���� �������� ������������ � �� � ��� � �������� �"����� ����� �� �� � ��� ���� ��� ������� * � �������� ��0������� ��� � �� � ������� � ������ ����� �� ���� ����� ��� ��� �� +� ����� �� ��� �������� ���� ����������� �� �"����� ������ � ��� �� ��� �� ���� ���� ���� � ��� ����� ������ ���� +� ���� ������ �� �"����� ��� ������� � ���� �� ������ ��� �� ���� �� �������� � � ���� � �� �� ����� �� � ��� �� � ��� ��� � � ������� ����� ��������� ������� ���� -� ��� ������� �� �� �� ������� � ��� ����� �� ����������������� � ������ �� � .' �������

%�� ������� �� �� ��� ����� �� �� �������� * ��� �� # �� ������� �� ����� �� ���������� ����� ���������� �� ������ �� ��� � � ���� � �� �� � � ������ ���� * ��� �� $ �� �������� �� �"����� ����������� �� �� ��������� �� ����� �� ���� � �� � ���� � ��� �� �� � � ��� ��������� �� � � �)�� ������� ����� ������ �� �� ������ ,������ � ��� �� 5 �� ����� �� �������� �� ����� ����� ��� ���� �� �����

�� ��������� �����

%��� ��� �� �� �������� �� �������� * ��� �� #� � �� � ����� �� ����� �� �"������ %�� ������ �� ������� �� �� �"����� �� ��������� � ��� �� #�#� * ��� �� #�$� �� ������ ��� � ����� �� ���� �������� �� ������ ��� ������� � �"����� �� ��� ��� ,������ � ��� �� #�5� �� ����� �� � ���� � ����� ���� � � ����� �� ���� ��� �� �� �"����� �� ��� �� ������� � �� ������� �� ���� ��������� ��

���� ������ ��� ��������

���� �� ���� �� �"����� ����� � ���� ���� ����� ����������� ������ � ������ �� ����� �� �"������ ����� ����� �� ������� ������������ ���� ���� ���� ����������� %�� �� ���� �������� � ��� �������� ���������� � �"��������� ������6 �� ���� ������� ��������� � �� ��� �� ���� �� �"����������

��� ��� ����

/� �"��������� 7������ ����� �� �� ��������� � � ����������� �� � � ���� �� ������ �������� ���� ������ ������������� +� ����� ������ �� � � ���� �� ������� � ��� �� �������� �� �� ����������� ���� ������ ���� ���� � ������ �� �� �� ����������� ��� � ���������� �� �� ����� ������������� �� �� �� �� �� �� �� ���� �������� ��� � ���� ������� ��� %�� ��������� ���� �� ������ ����� �������� �� ��� ����� ����� �!� +�� �8# �� �8$� �� ����� ��� ������ ���� �� ����� ������ ������%�� ������� �� �� � �� �� �� � ���� ��� � �" ��� �� � ������ ����� � ��� � ��� �� ������ �� ���������������� �� ����� ���� �� ��������� �� ����� � �� ���

����� � ������� ��� � ������

2 ���� ���� �� � �� �� ���� � �� � ����� � ������ �� � �� ��9�)��� �� ����� ���� +� ��� � �� �� ��

766 Proc. of SPIE Vol. 5370

���������� �� �� �� � ��� %�� ���� ��(����� ���� ������� ������� ��� � ���� �� ������� ��� ���"���� ����� �� ���� ���� ��(�������� 2� ���� ��(����� ���� �� � �� � ����� ���� �� � �� �� ����� �� ����(����� ���� ������ �� ��� ����� �� ����� � ��� * �� �� �) �� ��� ����� �� ����� �� � �� ��� �������"� ������ �� �� ���

��� ! 8 � �� � �� ��0�� � �)�� �� �� �� ���� ������ � �� 6 � ������� ������ !8:�

������ ����� ���� ������ ���

%�� ���� ���� �! �� ������ � ����� ����� 2 ��� ��� �� �� � ���� � 8 ��� �! ����� � 8 ��� � �������� ������� � � ��

� ������ �� �� �� �� �� �" ���� �� ���� ��� � �����! �� � �� � �� �� ����� ����� �� �

�� ����� ���� �� � �� �� ������ +� ���� � � ������ ��� ��� �� �� � �� � ���� ���� �� � ����� ������ �� � �� �:� �� +�� �� �������� � ��� ����� ������� ���������� � ������� ���� � ����� � �� ��� ��������

����� �����

2 ���� ���� �� � � � �� ���� � �� � ����� �� ����� � � �� � �� ��9�)��� �� ����� ���� %�� � ��� � �� �� ���� �� � � � � �� ��� �� �� ��� * ���� ���� �� ���� �� � � �� ��� �� ����� ! �� � �� ���� ����� ! �� �� ���! �� �� !� %�� ��� �� ���� �� �� � ��� � �� �� � �� ��� ����� � �� ������ � ��� ��� ��� ��� ��� ����� �� � ��� ��� ��� ��� ����� � ���� � ��� � ��� ���� ����� �� ���� ���� ���� �� ����� ! �� ��� ��� �� ������ �� ����� ����� ��� ������ �� � �� ����� � � ��� ��������� ��

����� ! 8 ����� !����� !� � !

����� �� ������� � �� ������������� �������� �� �� � �� ����� �� ��� ������� �� � ��� ��� �� ��� ���� +� ����� �� �� �������� � �� ��� �� ����� � �� � � ���� �8��� �! �� �� ������ �������� ����!� �� !� �� �)����� ����� ! �� ���� �� �� ���! �� ����!� �� !��

����� ! 8 �������!� �� !�! �#!

���� �� ���

2� ���� �� � � ���� � ���� � � � � � ���� � � �� �� ������ � ����� ����� ���� ������ ��� � �������� ��#� ��� � �� ��� �� ����8� �� ���8 � ,�� �� �� � �� �� ����� �� � �� �� ������� ����� ����� ���� ������ ��� � �� ����� � � � �� ���� � �� � �"���� ��� �� � ��������� � �� �� ���� 8�� ��� 8 � ��� ��� � � � �� ���

����� �� ��!8 �

���������� � ,�� �� ���� � 8 ��� �!� ���� � � �� ��� �� �� � � � �� �� ��� �� ���� � � ;:� <� ������� ����! �� �� � �� � �� �� ������ ���� �� � ��� �� � ! ����! �� ��� �� ���#! ��� �� ����� � � � ����!� ���� �)�� � � �"�� � ��� 8� ���� 8 � ����� ���� ������ ��� 8 � �� ������ ��� ��� � � � �� ��� � ����! �� ��� ��� �� � � � �� � ����

���� ��� ��! � ��

%�� �� ���� ���� �� �� �� ��� �� �������� � ������ �� �� � ����"��� "��������� 1������� �� �� � � � ����� ����� �� �� �� � =� �� �� ��� ��� �� �� ���� ���� �� �� �� � � �� �� �������! ���� � ������� � ���������� ���� �� ������ �

���������� ,�� �� ���� �8��� �!� ��� �� �� � � � �� �� ��� �� ���� ��;:� <� �� ����� �����! �� ��� � �� ����� �� ���!8�����!������ ,�� �� ��� �� ��� ������ �� ���� ����� � ����! ���� �� �� �"����� ����� ������� �� �� � ���� �� ����! ��� ���� � ���� �� ������ ���� %�� ��� ����� � ��� ��������� �� ���� � �� �������� �������

���� �� � ,�� �� ���� �8��� �!� ��� �� ���� � ����!� ��� �� �� � ���� �� ��� �� ���� � �;:� <���� !8����!�

Proc. of SPIE Vol. 5370 767

���� �� ��!��" #�� ��"�$�!� %�����

%������ ����� ������� �� ��� �� �"����� ����! ��� � ���� � ��� ��� ���� ��� �� ���� � ��� ����� � �� �"����� ��� ! ��� �� � ��� ���� � ����!� %��� ��� ������ ������� ��� � ���� �� ���������� � ���� ���� %��� ���� ����� �� ���� �� �� ������ �� ����� �� ����� ��� ���� �� �"����� ���� ����� �����

2����� �� ��

�� �� �� �� �� � �� ���!� ������� ���� ��� �� ���� 2 �� ��

����

:� ���� ��� ����� �� �6 � ����#� ��� � ������ ���� � �� � �� � � � �6$� ���� � �� �� ����! � ��� �65� !�� � �� � ��� � �>� ������ � ���� ���� � �� ��� � � ����!6?� ��� ���� ������ ���� � �"��(��� � �

@� �� ��� � �! � � ��� � � � � �� ���� � 6A� � ���6B� � !��6 :� � � ����!6 � ���� ���� �� � ������ ���� � �6

��&� ������!� ���!"�� '��$�� #�� %����� ����"�����

,�� � ���� ���� �8��� �!� ���� �� �"����� �� ���! ���� � �� ������ � �� �����"�������� � ������ ���� �� �� �������� �� �� ��� � �� ����� �� ���� ����� ��� ���� ������ ��� �� ���� ���� � � �������������� �� ���� �"����� ���!� +� �� �� � ��� �� �� ��� ��������� �� � ����� � ������ ���� �� �� �%��� ������� ���� �� �� � ����� ����� �� � �� ����� � ��� � ������ � ����� �� ���� �� ����� �"���������� � � �� ����� %�� ���� �� �� �� �� �� ��

�� 8 �� � �$!

����� � �� ���� �� ��� � �� �� �������� � �� �� �� � ����� �� � ������ ���� ��� � ������� �� ���"��(��� ����� �� ���� � ������ � ��� � ��0����� �� �� �� ��������� � ����� � �� ���� �"����������� ���������� � ������ ���� �� � ������� �� �� �"��(��� ����� �� ���� ���� ������� � ��� ��� ������ ��� ��� � ����� � �� ���� �"����� ������ ,����� ��!"��! ��� �� �"����� �� � ���! ���� �� ������0��� ������ ��� �� ����� �� � �� � ��� �� ������� ���� ����� �� � ,���� ��!� * ����� � ����������!� ��� ����� � � �"����� ����� � ���! ���� ������� � ����� ������ 7���� �� � ���! ��� ������� �� ��� ��� ������ 2� ��9�� �� � ,����� ��! �� ��!� ������ ����� �� � �� ����� ����� �� � ���� ���� ��������� � ����� ����� ����� ����� �� � �� ������ ����� �� � ���� � � ������� ���� �� ������ �"����� �������,���� ��!!� %�� ����� �� � �� � ��� ��� ���� �� ���! � ,����� ��! �� ��! ����� ������� ���������� � ��� �� �� �����

3������ � �� ���� ����� ��� � �� � �� �� � �����0 �� ��� � ����� ���� �� ���� ����� �"������������ ���� �� ����� ������� � ����� ���� ������ �� � ����� ���� �� ����� �"����� ������� ���� �� �������� ������� � ��) �� �� ��0��� ���� ������� %�� ����� �� �� ������ �� ����� �� �� �� ��� �� ��� ! �� ���� �"����� ������ ����� ������� � ����� ����� ���� ����� �� �#! �� ���� � ���������� � ���� �� �� ���� ������

768 Proc. of SPIE Vol. 5370

��! ��! ��! ��! ��! ��!

��� �� �� ��! -������ ���� ��! �� ���! ����������� � ��! �8:�A� �8$�:� ��! �8:�B5� �8#�:� ��! �8:�B5��8#�>� ��! �8:�BA� �8:�>� ��! �8:�BA� �8:�

* ����� � ����� ��������� � ������ �� ������ �� ��������� �� �������� �)������ � +� ���� �� � ��� �� ������� .'* ����� �� �� ����� ��� ����� ����� �� ��� � �� �� �+.! �� ���� �� �� �1.! �������� ���������� ,�� ��0��� ����� �� � �� �� �� ���� �� �� �"����� �� ���� �� ���� ������ ,�� �� ::������ �"����� ������ �� ���� �� �� ������� ��� � ������ ��� �� �� ������ ����� ���� � � �"����������!� %���� ����� �� � �� � ���� ����� �� ����� �������� � ��������� �����0 �� ��� ���� ��� � �� ������ ���� �� �"����� �������

��(� �)��� �# !���"� ���!�� �� ��� ���!"��!�� �# %�����

���� �� ��� � ���� �� � ������� �"����� � �� ������� �� ��������� � ������ ��� �� ����� �� �� �0�� �� ��������� � � �� �� ��� �� �� �"������ +� ��� ��� �� � ������ ������ ������ �� ��0��� �������� �������� ��������� � � � � ���� �� ���� �� �� ����������� �"����� �� � ���� �� ��0��� ����� �� ���� ��������� �� � �� �� �� � �� ������� ���� ��8��� ��! �� � � ��������� �� �� ������8��� ��! �� ���� ��������� � �� ���� ���

����! 8 �����!����!� �5!

����� �����! �� ��� � �� � ���� �� � 1����� �� ��� +� ����� � ���� �� ���� �,-.! � � �� �" � ����� ������� �� ��0����� �� ��� �� �"����� �� ����!8��

���� �

���������

���

� ���� ��� �� �� �"����� �� ����!8��

���� �

���������

���

� ���� ��� ����� �� �� �� ��� �� �������� � �� ����! �� ����!� ������ ������

������!�����!! 8

#��

��

��

��

���

� ��� ���

�� �C

#��

��

���

��

��

��

� ��� ���

�� ��>!

����� �8��)��� ��� ��

�� �� �� ��8��)�� ��� ��

�� ��� %�� �� ����� ����� �� ������ �� � �� � �� ���������� �� �"����� ������ � ����! �� ����! �� ���� ��)��� �������� &���� �� ������ �� ���� �� ������� �"����� ������ � ����! �� ����! �� ���� � ���� ������ �� �������� �� ���� ������� ����! �� ����!���� ��� �� ������ �� �� ���� �� ������!�����!!�

* ,����� #��!"��! ��� ���� ����� � ����� �� ������ ��������� � ��� ��� � ������ �� ,����� #��!"��! ���� �� ����������� ���!� ��� ���� �� �� ��� �� ���� ���� �� � �� �� * ���� ��� ���� ��,-. ����� ��� �� ���� � ,���� # ��� ���� ������ �� 1����� �� ���� ����� ���� %�� ���� � ����� �� �� �������� � ���� �� �������� � ,����� #��!"��! ����� � �� �� �� ��� �� �� �"����� �� ����� � � ��������� �� ��0��� ������ �� ������ �� �������� ��������� ��

&� *�+�����, ��������

* ��� � �"������ � �� � ������ ������� � ��� ����� ��������� ������ * .'*� ��� ��� �� ����� ��� ���� �� ��0��� ��� ���� ������ ���� ', ���� ������ �� � � �� ���� ��������� �� ', ��� �� ��������� "����� ���� ���� �� �� �� �� �� ��� �� � ����� �� � ���� �� ���� �� ����� 2� ���� ����

Proc. of SPIE Vol. 5370 769

/���� �� *�������� � '��� 1�����/�� �B>A5 �B@ ?

.����� � �B$?B �B# &��� �B#@A �A@5

����� �� D���� �� � ��� �� ��� ����� ��� ���� ������ �� ���� �� 1����� �������� ����� ����

��! ��! ��! ��!

��! ��! ��! ��!

��� �� �� ��!"��! ���� �� � ��� �� ������ � ������ �� ���� ������� ����� ��� ��! ���� �� � � ��������� �� 1����� �������� ����� �� �� ���� � �� �� �� �� �� ���� ������ ��! ���� �� � � ������ ������ �� 1����� �������� ����� �� �� ���� � �� ���� ��� ����� �� �� ���� ������ ��!"��! ���! �������� � ��!"��!�

� ��� � ����� ��� ��� ����� ���� �� �� ����� � ����� ��������� ��� �� ������� �� �0�� �� ������"���� �� ��� ����� ���������� ����� � ��� �� ������� �������� 2 ���� � ��)������� ������� �������" �� ��� ����"������� ���� �� ������ �� ��� �� ���� �� ���� ��� ��� ��� ��������� ������� � ���� ����� ���� ��������� �������� �� ������� ,�� .' ������� �� �������� ����� � ��� � � �� ��)���� �� ����� �� �� �� ����� � ��� � �� �� ��������� � � �� ��� � &���� � ������ �� ������������� � �� ��� � �� �� ���� ��������� � ����� � � ������� � �� ��� � �� �� �� ����� � ��� ��������� �� ���� �� ��������� � ������ �� ���� ��� �������� ���� �� ��� ����� � �� ��(�� ��� *��

� �� ��� � �� �� �� ����� � ��� � �� �� � ����� ����� ��� �� ���� ����� � �� ����� �� �� ����� �� ����� � ��� � �� �� � ����� ����� ���� �� ���� � �� ������ ��� �� ����� �� ���� �� ���������� � � �� ������ %��� ����� �� �� ������� � ����� ��� ��� ����� �� �� ��� �����)��� ��� �� ��� ����� ����� ������ - ��� ������ �� �� ���� ���� ��� �������� ����� ���� � �� �� � ����� ��� ��� � �� �� �� ���� ����� � ��� �� ����� �� ��� � ���� ������ �� �� ��� ���� "�!��!� ������ ����� �� �� � �� ������ - ���� ������ ���� � ���� �� � ����� �� ���� ����������� *�� � ����� ��� �� �"�����"����� ������ �� �� �������� ��� ��������� %�� ����� �� �� ��� �� �������� ��� �� �� ���� ������� �� �� �� �� �� �� ������ ����� ������ ���������� ������ � �� ������ ���� ������ �� ������ %�� ������� � ��� � �� �� ��� ���������� ����� ��� �� ��� �� � �� ��� � �� �� �� ���� � ��� �� -� ���� � �� �� ��� �"����� � �� ��� � ���� ��������� � �� �� ���� � ������ ��������� ���� �� ���� � ��� � �� � ���� �0�� ��� ���� ����� �� � �� ��� �� ������ .��� ����� � ���

770 Proc. of SPIE Vol. 5370

�������� ���������� �� � ���� ��� ���� �� � ���� �� ����� ����� �� �� ���� ����� %�� �"����� ������������� ����� � �� ���� � �������� ��� �� �� ����� ���� �� � ��������� � ������ ��� +� ������� �� ��� �������� �� ������� � �)�� �� �� ���������� � ���� �� �� �������� �������� ! �"����� ��� �� ����� ������ � �� � ���� �0�� �� �� ���� �������� ����� ���� %��� �� ����� ������� ����� � �� ������ ��� �� ���� ���� ���������� ����� ��� ����� �� �� �� � ��� ���� ������ ��������� ��� � �"������ � ���� � �0�� ������ �� �� ���� ��(�� �������#! �"����� ���� � � � � ��� �� ��� � ���� �� �� ���� � � � ���� �� ��������� ������6 ���� ��"������� ����� ���������� � � ����� ���� ����� ���� �� � � � � ��� ��������� �� &���� �� �� �)����� ����� � �� �� �� � � � ������ �������� ��� �� .'* ��� ���� ���� ���� ����� ������� �� �� ����� ���� � �� �������� � ������ �� ���� ���� ������ �� ����� � ����� ��� �� ��� � �� ����� ��� �����$! %�� ������ �"����� ����� �� ������� �� ��� ���� �� �� ��� �� �� ���� � ��� ���� �� ���� ���"������ ���� � ��� � ���� ��� ��� �� ���� �� ���� ������ %���� �� �������� �� � ���"������ � � � ������ ��� � �� �� ��������� � �� �� �� �� �� ����

%�� ��� �� ��� ��� �� �� �������� �� �������� * ��� �� $� � �� � ����� �� � � ��� �� �������� ���� �������� � ��� �� $�#� * ��� �� $�$� �� ����� �� ���� � �� ���� � ����� �� �� � � ����� �������� �� �"����� ������ �� �� ��� �� � � �)�� �� �"����� �� ������

&��� ���"!���� �

+� ���� �� �� �������� � � �� � �� ��� �� ��� ��� ���

�8����!� � ���� ���� ����� �� �� �������� ����� ������8������!� �� �� �������� ����� �� ������ � ����8�����!� � �� �� �� �������� ����� �� ������ ������8�����!� �� ���� ���� �� ���� ������� �� �"����� ������ �� �� ��� � ����8�����!� �� ���� ���� �� ���� ������� �� �"����� ������ �� �� ��� � �����8������!� �� �������� ����� �� ������ � � �� ��� �� �� �� �"����� ������ �� �� �������8������!� �� �������� ����� �� ������ � � �� ��� �� �� �� �"����� ������ �� �� ����

&��� +�������� �

,�� � .'* ����� �� ��������� � � �� ���� � � � �� �� �)������� ���

�����! 8���!

����!� �?!

%�� �� ��� ���� �� ��� ������ �� �� ���������� �� �� � �� ��� � �����! �� �� ���� � ���� �� ��� � �� �� �� ���� � ��� � ����!� * �� �� �������� �� �� �"����� � �� �� � ����� � �� ��� � �� ����!� %��� ��� � �� �������� ��� �� ��������

� 3� ����� �� �������� ����� �� � �� ��� ���� ����� ����� � ��� � �� ������ �� �� ������� ����� ��� �� 2�� ������ ���� � ��� ��� ����� � ��� ������

#� E��� � �� �"����� �� ���!8����� ������������ ���� ��� �������� ����� � ��

$� 3� ����� �� ������ �"����� ����� ����� 8��)���������;����< � �� �"����� �� ���!� %�� ��)���

� ��� � ����� � ����� �� �� ������ ���

���� 8 ��)������

;���!<� �@!

*� �� ��)��� ���� �� ��� ���� �� ���� ����� �� � �� ��� ����� � ������ �� ��� � �� �� � ��� ��� �� ����

� � +� �� �� ��� � �� �������� ����� �� ������ �����! ��� ��� ����� � � ����� ��

�����! 8���!

����� �A!

Proc. of SPIE Vol. 5370 771

5� 2 #�� ����� ��������� ���! �� � � ��� �� ��� �� �������� ����� �� �� ������ �� �� ��������� ���

����! 8���!

���!� �B!

>� %�� � ��� ������� ���� � �� # � � �� 5 �� ����� �� � ��� ����� �� �� ���� �� ����� ���� � �����

����������� ���� �� � ��� �� � �� �) �

&�&� ���$���

,�� �� ������ �� ���� � ��� ����� ��� �� �� �� �� �" �� �"����� ������ �� �� ���� � � ���� ��������� .' ������ ������� ���� �� �� ����� �� ����������� � ��0��� .' ��� ����� �� ������� �� %�� ����� ���� �� ���� �� ������� �� �� �� �� �� ���� ���� �� ������� ����� �� ��� ���������������� �� %�� �� �� ���� ���� ���� �� � � ����� �������� � � � �� �� B: ��� �� ����� ���� ��.=* �� � ������� ����������� � ����� �� �� ���� ��������� �.�! ������ %���� �� � �� � ��������� � �� F3� % � �� %# ��� ������ ��� ��0��� ����� ������� ������ �� ���� ������ �� �������� ��������� ��:G� #:G� 5:G!� ����������� � �� ����� �� ������ ��������� � ������� ������ ������ %�� ����� ���� ������ �� ������� �� �� �� �� �� ���� ���� �� � � ����� ����� �� � �� ����� �� ������� ��������� ��

������ �������!�

* ,���� $ ��� ���� ������ ���� ���� ������� .'* ����� ����������� � ��0��� ��� � �� �� ��� ������ �� ���� � �� ���� ���� �� �" �� �"����� ������ �� �� ����� ,���� $��! ����� � ����� ���� � �������.'* ���� �� �� ����)� ����� �� �� ������ ��������� �� %�� ���� �� �� �"����� ������ �� � ,���� $��!� ��� ������ � ��� ��� �� �� ��������� � � ,���� $��!� � ���� ������� ������� �� ���� �� ������ ��� �� �� ����������� ���� �� ���� �� �"����� ������ �� �,���� $��!!� 7�� ��� ����� �� � ������������� �� �� � �� .'* ���� �� �� ��� �,���� $��!! �"����� ������ �� �,���� $��!! � "�������� �"����������� �� �,���� $��!!� =� � � � ����� ���� �� �"����� ������ �� .' ���� �� �� ������� (�� �,���� $��!!� �� � ���� �� �� � ���� �� ���� � �� ����� ���� ����� �� �� ����� �������� =� � ���� �� �� ���� ���"����� ������ �� � ,���� $��! ���� � ������ ��� ���� �� ���� �� ������� ����� �� ���� ������ �� ����������� � � �� ������� ���� �,���� $��!! �� ���� �� � �� ���� �� �"����� ������ ���

������ ��������!�

3�0��� ������� ���� ��� ��� ��� ����� �� �� �0�� ������ �� ������ �� ���������� *��� �� ��� ������� ������ �� ����� �� � ������ ������� ��������� � � ������� ������� ����� ��� ��� �� ����� �� �� ����� � ��� � �� ���� �� ������� � �� �� ��� ��� ������ �'.�! ��0����� ����� �� ��� ��������� �� ������ �� ����� �� �� ���� �� ���� �

+� �� � � ����� �������� �� ������� .=* ��� �� ����� �:G ��������� �!� �� � �� ���� � �� �"�� �"����� ������ �� ��� ���� ������ �� ��������� � �:G� #:G� 5:G!� %�� ����� ��� ������ ����� �� �� ��������� � �:G! � ��� ����� �� �� �� �������� *������ � ������ �� ������ �� ����� �� �)��� �� ������ � ���� �� ���� � ��������� � ������� &���� �� '.� ��0����� �� ��� �� ������� ������:G ��������� �! �� �� ����� �� ���� �� �� ������� �� �� � ��� ����� ������ �� �� ��� ���� �� ������ �� �� �� ��� �� �� ������ ��������� � � ������ � � �� ������� ���� �� �� ������ �� �� ����

* %����� #� $� �� 5 ��� �� '.� ����� ��� �� ���� � �� �" �� �"����� ������ �� ��� ����� �� .������ �� ��� �� F3� % � �� %# ��� ������ 2�� ����� ���� � ��������� �� ��� �� �� ��� ��� ����� ������ �� � �������� ��������� � ������ ����� * B?�@G �� �� ������ �"����� � ��������� �� �"����������� �� �� ���� * ��� ���� � �� � � �� �� B: ����� ��� �� �"����� �� ��� � ������� �� �"����������� �� ������� 2 ������ " �� � ���� �� �� A �� � �� '.� ����� ���� �� �" �� �"����� ������ ���� ����� ����� �� �� �� ��0����� � '.� ����� ��� � � �� ������ ������� �� �:�:>! � ��� A ����� ������ �� �� �"����� �� ���� %�� ����� ��� �� ������� ���������� �� �� �"����� �� ��� �� �� ������ ����,���� 5 ����� ����� �� ���� �� �� �� �� ���� � � ����� ���� � .=* F3 ��� �� ���� �� �� �����,����� 5��!"��! ���� �� ���� ������ ���� �� ����� ����������� � ��� �� ��� �� �� � ,���� 5��! ������� � �� ������ �"����� ����� �) ��� �� ���� �� �"����� �� ���� � �� �� ��� � �� ��� � �� ��������� � ������� �,���� 5��!!� %�� �������� � �� ��� ��� �� �� �� ��������� � ��� �,���� 5��!! �)����� ��� ���,���� 5��!! �� ��� ������� �� ���� ������� ��������� � �� � �� �� �,����� 5��!� ��!!�

772 Proc. of SPIE Vol. 5370

��! ��! ��!

��! ��! ��!

��! ��! ��!

��� �� �� ��!� ��!� ��! ������ ���� �� ������� .' ����6 ��!� ��!� ��! ����������� ������ ���� �� �"����������� �� ����6 ��!� ��!� ��! ����������� ������ ���� �� �"����� ������ �� ������

(� ���� �� ��+��-�

* ��� ������ �� ���� ����� �� � ���� ����"������� ���� ��� ����� ����� ������ �"����� �� �� � ���� �� ������� �� ���� ��� ��� �� %�� ����� ��� ���� ��� ����� ���� ������ ��� �� ����� � ���� � ���� �� %���"����� ������� ��� �� ������ ���� �� � �� ����� �� �� ������ �� ��� �� �� �� �� � ������ ����������� �� ����� ,� ���� ���� �"����� ����� � �� ������ ��� �� ���� ���� ���������� � ��� �� ����� ������ � �� ���� ����� � � �� ������� �� ��������� � � � ����� *���� � ��� ���� � ��� ����� ������������ �"����� �� �� ������ ������� � ����� ��0��� ����� ��������� ����� �� �� ����� " ��������� ������� �� " �� ��������� � ��� ������

%�� �"����� ����� ������ �� �� ��� ��� �� � � ����� �� ���� � ����� �������� �� � � �)�� �� �����"����� ������ �� ��������� * ��� ��� � �� ������� � �� �"����� �� ��� � ������� �� ��� �� ������������� ��� ����� �� ������ �� ��������� �� ,� ���� ��������� �� �� ���� � � ������ �� �� ������ ��

Proc. of SPIE Vol. 5370 773

��! ��! ��! ��!

��! ��! ��! ��!

��� �� "� 3������� �� �� ���� ����� ���� � ����� .=* F3 ���� ���� ��� ������ �� � ���� ��! ��� ��! ��� � 5:G ��������� �� ��! ��� ��! ��� ��! �

���� � ��! ���� ��! ���� ��! ����

=����� .��"����� �"����� �"����� �"�����

�� :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :�$:> $�?$5 >�A>> :� 5$ �A>@ #� >> :�# $ �AB@ ?� B5 :�B:$ �5> �@@:$ :�$A $�$@? >�:#? :� AA �B@ $�::> :� $? �A@$ >�>$# :�B?5 �@$? #�?:$> :� $B �B$ >�:>A :� A# �B@ $�::> :� $# #�@A# >�$#? :� > � #B #�B#$@ :� ?A #� 5> 5�?B: :� A# �5A$ #�@#: :� >B $�?$5 >�#5 :� 55 �::B #�A @B :�#5@ #�$>A 5�>A? :� ?5 #�::@ $�$: :�#$B $�### >� # :� #? �:: #�B5B

����� �� '.� ����� ��� ���� ������ �� ��������� � ��� F�� �� F3 ������

�������� �"����� ����� � �� ������� � �"������ +�� ������ �� ��� ��������� � ����� �� ���� :G��������� �� �"����� ������ �� ��� ��� � �� �� �� ������� ����� ������� �� ���� �� �"����� ������ ���+� � ��� � �� ����� ��� �� ������� ���������� �� �"����� � �� ��� �� � ���� � � � ����� � �� �� �� ���� � � ������ ��������� ���� ������ �� ����� �� ��������� �� %��� ������ � � �����)��� � �� �� ��������� � �� �� �� � �� �"����� ���� �� ���� �� �� � ,����� 5��! �� ��!�

* � �� ����� �� ���� � �� �� �� �� �"����� � � ��� ����� ��������� ������� ��� ��� �� ����� �� ������ ��� � � �������� ��� ����� � ��� �� �������� ���

��-�.����+���

%��� ���� ��� ����� �� �� � 3&&� ��� =�$@ @#� %�� � ���� ��� ��� ��� � F�� ���� �� H���� /���� ���� ����� ��������� � �"������

��/������

� +�,� -�.��� /0�������� 1������2� ����� ���� �� ��� ��� �������� ��� & )���� )%3�

774 Proc. of SPIE Vol. 5370

=����� .��"����� �"����� �"����� �"�����

�� :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :�$: � ?5 #�:@# �??: :�@>> �>? :�#?: � @ #�:$B :� >$ :�A>? �>@#$ :�5A$ �#B #�> A :�#>> :�A$: �?AB :�$ > �#55 �A:$ :�# ? :�A#? �?B:> �@#? �@A $�@@: :�#A :�B?> �A ? :�5> �>B# #�@ B :�#5# :�B$$ �A:?@ �?5$ #�#A >�:: :�#?B :�B5? �B?@ :�>A? �A B $�@B: :�#@$ :�B5@ �BBAB �?5$ $� :? ?�5:# :�# @ :�BA5 #� B# :�?@$ �#AB >�?@: :�#$> �: A #� :?

����� �� '.� ����� ��� ���� ������ �� ��������� � ��� F�� �� % ������

=����� .��"����� �"����� �"����� �"�����

�� :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :G #:G 5:G :�## 5�A#5 A� B> :� #@ � 5$ �@?5 :�#$ 5� :A ?�$@? :� $# �B?5 #� :A$ :�>>? ?�# > A�?B> :� 5 :�B@5 �?A: :�>#5 5�@@ ?�$@B :� #@ #�:?@ #�@: > :�#AA >�@# A�5:: :� #5 �5?@ #�:5 :�?5B >� A? ?�5> :� #? �$$5 #�B:B@ :�B$# ?�@ > @�A#$ :� > �>5> #�#:# :�A @ $�5BA ?�B># :� $? �>@> $�:B5B �:>B ?�5?A @�5#B :� #? #�:>$ #�$:@ � 5> #�B@? ?�B#B :� $B �A?# $�#5B

����� "� '.� ����� ��� ���� ������ �� ��������� � ��� F�� �� %# ������

�� �� �� ���������. ��� +� �� 4�� 5����� /6����������� �7 ���� ������ �� �� 4����� � ���2� ���������� ������������4��� !!� ��� 3#$�$!� )%$�

3� ,� 8��� /'�� '���� �����7��� 7�� 9���� ,��������2� �������� �������� ��� ����� ����������� ��� �&�! � )% �

*� �� :� ����� ��� 0�-� ;�.��� /<��� ���� ����� 7�� ���� ������ ��� =��� �������� 2� ���� ������ �� �������

������ ��� ������� ������������� 4��� �&>$?� ��� #))�$ #� ))%�

!� �� ,������� 0� <��������� ��� <� 8���� /+ 0���� 7��� ��(��� ����� =���� �� <��� 0���� �(������ ,���������� 6�����2� ����� ���� �� ����� ����������� 4��� �� ��� �# ��#*� �&& �

#� �� <����=���� /+����� 0��� 0������ �� � ,���,�������� 0��� 7�� 9��������� �� @����� -����2� ����� � ���� !��������� ���������� �� ����� ��� ������� �������� 4��� 3&� ��� )��3� )))�

$� ,� �� 0���� �� �� ������ ��� 5� A����� /0����=���� '�BB ������� 9���� 0���������� ����� � +������������ @��������2� �"�#� 4��� $$� ��� *!� $*� �&&&�

%� ,� �� 0���� /C�4�� ����� ��� D����� 7�� ������ 0���� + <��� D��������� ,�������2� ����������� � !���$������� �������� 4��� �� ��� 3 *��*� �&&3�

)� 0� D� ,�B��� 5� �=��� � ��� 5� 0� '����� /;������4����� 4����� �7 1����� ������ �� �������� �7 ���2� �"�#�4��� #)� ��� !!�$ � ))%�

&� D� ��== ��� C� +����� / D������� ����� ���������� = �������� ���� ��� ������ ������ 2� ���� ������

�� ����� ����������� 4��� #>!?� ��� #*��#!!� ))$�

� E� ;����� �� ������ �� <��� ,� �� 0��� /+ 0����8���� ����� 7�� ������� =�.������ ������ 4������� ���F����� ������2� ����������� � !���$ ������� �������� 4��� *#%*� ��� &3� � �&&��

�� <� +(��� �� ���������� ��� �� <������� /9����� �������� �� 0��7������� D6 9������2� ������� %������ ��������� 4��� *%� ��� * %�*�&� )%$�

3� -� -����� -� G������� 6� ��.���� ��� '� +� ����B� /+����4� 0��������� �7 D69 ���2� ���� ������ �� ����

�������� 4��� !� ��� *�)�**3� ))#�

*� D� 0 ���� �� 8���=������ G� 0B�.�� ��� G� G����� /,������� ������ �7 9����� 9������������� +������ �D692� ���� ������ �� ���� �������� 4��� )� ��� !3� #!� �&&&�

!� 8� D� 5�H��� +� ,� ;�����=��� ��� 6� +� D�������� /�������� �7 ������ 4�������� �� D6 ������ 7�� ������������ ����� �����1����2� ���� ������ �� ���� �������� 4��� �� ��� $$&�% � ))3�

#� �� 6� D� ��� ,� :� 8� <���� ��� �� ,���� /6�������4� �������� �7 ������ �������������� �� D692� ���������� �� ���� �������� 4��� *� ��� 3#�* � ))!�

Proc. of SPIE Vol. 5370 775

$� �� <������ '� D���� 5� @����������� ��� ,� 0������ /+������ D�����8���� 8��� '���� �������� �7 D69����� �7 �� 8����2� ���� ������ �� ���� �������� 4��� %� ��� %%!�%)#� )))�

%� ��+� ������ @� �����.���� 6����0� �H��� +��� �4���� 28����-�=� A����� 9���7�� � � 35 D69 0������� 8����5��=���2� &���������� 4���!� ���*� ��� �I*� 0*�!� ))$�

)� �� �� ������ 0� 0�������.���� /'�BB ����������� ��� A=�� 5�1������ ����� � +��������� ��� +����������� 9���� 0���������2� �"���$ ��������� ����� ��� ����� ����������� 4��� !%�3"� ��� �*#�# � ))#�

�&� �� �� ������ /D�������������� 5����� 8���������2� �"���$ ��������� ������ ��� ����� ����������� 4��� !#>*?��� 3 �3�3� ))*�

� � +� D���=����� ��� �� ������ /9������ �7 9����� 0�������B���� ��� 9���������� �������� �� D6 9����+��� ���2� ����������� � !���$ ������� �������� 4��� *>�3?� ��� $$��$%3� �&&3�

��� <� G� C �� ��� �� �� ������ /A� ��������B��� �� D6 9���� 9����� 0���2� �������� ��������� �� ���������4��� *�� ��� &$�� &% � )))�

776 Proc. of SPIE Vol. 5370