• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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• v.43 no.3 s.309
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• pp.84-91
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• 2006

In this paper, we present a new segmentation algorithm for color images based on mathematical morphology and a Gaussian mixture model(GMM). We use the morphological operations to determine the number of components in a mixture model and to detect their modes of each mixture component. Next, we have adopted the GMM to represent the probability distribution of color feature vectors and used the deterministic annealing expectation maximization (DAEM) algorithm to estimate the parameters of the GMM that represents the multi-colored objects statistically. Finally, we segment the color image by using posterior probability of each pixel computed from the GMM. The experimental results show that the morphological operation is efficient to determine a number of components and initial modes of each component in the mixture model. And also it shows that the proposed DAEM provides a global optimal solution for the parameter estimation in the mixture model and the natural color images are segmented efficiently by using the GMM with parameters estimated by morphological operations and the DAEM algorithm.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.46-46
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• 2017

지역가뭄빈도분석의 분위산정에 대한 신뢰성은 수문학적으로 균일한 지역으로 구분하기 위해 사용된 장기간의 과거 자료와 분석절차에 의해 결정된다. 그러나 극심한 가뭄은 매우 드물게 발생하며 신뢰 할 수 있는 지역빈도분석을 위한 지속기간이 충분치 않는 경우가 많이 발생한다. 이 외에도 우리나라의 복잡한 지형적 및 기후적 특징은 동질한 지역으로 구분하기 위한 통계적인 처리방법이 필요하였다. 본 연구에서 적용한 지역빈도분석은 여러 지역의 다양한 변수인 수문기상 특성을 분석하여 동질한 지역을 확인하고, 주요 가뭄변수(지속 시간 및 심각도)를 통합 적용하여 각각의 동질한 지역 분위를 추정함으로써 동질한 지역을 구분하는 해결책을 제시하였다. 본 연구에서는 가우시안 혼합 모형(Gaussian Mixture Model)을 기반으로 기반 군집분석 방법을 적용하여 최적의 동질한 지역을 구분하고 그 결과를 우도비검정 및 다른 유효성 검사 지수를 이용해서 확인하였다. 가우시안 혼합 모델에서 산정했던 매개변수를 방향저감 공간으로 표현하기 위해서 가우시안 혼합 모델방향 저감(GMMDR)방법을 적용하였다. 이 변수는 가뭄빈도분석을 위해 다양한 분포와 코풀라(copula) 적합도를 이용하여 추정 비교하였다. 그 결과 우리나라를 4개의 동질한 지역으로 나누게 되었다. 가우시안과 Frank copula를 이용한 Pearson type III(PE3) 분포는 우리나라의 가뭄 기간과 심각도의 공동 분포를 추정하는데 적합한 것으로 나타났다.

• Journal of KIISE:Databases
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• v.28 no.3
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• pp.324-333
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• 2001

In this paper we present a novel color image segmentation algorithm based on a Gaussian Mixture Model(GMM). It is introduced a Deterministic Annealing Expectation Maximization(DAEM) algorithm which is developed using the principle of maximum entropy to overcome the local maxima problem associated with the standard EM algorithm. In our approach, the GMM is used to represent the multi-colored objects statistically and its parameters are estimated by DAEM algorithm. We also develop the automatic determination method of the number of components in Gaussian mixtures models. The segmentation of image is based on the maximum posterior probability distribution which is calculated by using the GMM. The experimental results show that the proposed DAEM can estimate the parameters more accurately than the standard EM and the determination method of the number of mixture models is very efficient. When tested on two natural images, the proposed algorithm performs much better than the traditional algorithm in segmenting the image fields.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.277-277
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• 2021

합류부는 인공수로 또는 자연하천에서 흔히 존재하며 매우 복잡한 흐름 구조가 발생하는 곳이다. 특히 본류와 지류의 유속장의 차이에 따라 발생하는 전단층은 흐름과 물질이 혼합되는 경계면이 되며, 흐름 구조가 전단층을 따라 발달한다는 특징으로 인해 수리학적으로 매우 중요하다. 최근 원격탐사 기법의 발전에 따라 위성이나 드론과 같은 무인 이동체를 이용한 하천 계측법이 수질 및 지형변화 연구들에 광범위하게 적용되고 있다. 그 중 RGB 항공영상은 해상도가 높고 취득 비용이 저렴하여 확장성 및 활용도가 높다. 본 연구에서는 합류부 전단층이 촬영된 RGB 항공 영상을 이용해 합류부 전단층 분석에 활용하는 방법을 제안한다. 제안되는 방법은 RGB 항공 영상에서 본류와 지류의 수체 영역을 각각 추출하기 위해 가우시안 혼합 모형(Gaussian mixture model)을 이용한다. 추출된 수체 영역에는 자기조직화지도(self-organizing map)을 적용하고 좌표 변환을 하여 정량적인 특징을 추출한다. 본 연구에서는 알고리듬의 적용 예로서 구글어스를 통해 확보된 낙동강-남강 합류부의 항공 영상을 분석한다. 본 추출법을 이용하면 접촉식 센서를 이용하는 기존의 전단층 계측 방법들에 비해 경제적이고 안전하며 합류부 흐름의 평면적 분석을 가능하게 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07b
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• pp.619-621
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• 2005

은닉 마코프 모델은 이산 동역학을 표현할 수 있는 확률 모형이다. 우도 함수 최적화를 수행하는 전통적인 Baum-Welch 학습 알고리즘은 국소해로 수령하기 쉬우며, 우도함수의 특성상 복잡한 모델을 선호하는 바이어스가 존재한다. 베이지안 프레임워크에서는 파라미터를 랜덤 변수로 보고 이에 대한 사후 확률 분포를 추정하여 이 문제를 해결할 수 있다. 본 논문에서는 베이지안 추정을 위한 결정론적 근사화 기법인 변분 베이지안 방법을 이용, 출력 노드에 가우시안 혼합 노드를 지니는 일반화된 HMM의 추론 방법을 유도한다. 인공 데이터에 대한 실험을 통해, 본 방법이 효과적인 HMM 학습을 수행할 수 있음을 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.89-89
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• 2022

하천 합류부에 지천이 유입되는 경우 복잡한 3차원적 흐름 구조를 발생시키고 이로 인해 유사혼합 및 지형 변화가 활발히 발생하게 된다. 특히, 하천 합류부에서 부유사 거동은 하천의 세굴과퇴적, 하천 지형 변화, 하천 생태계, 하천구조물 안정성 등에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 이에 대한 정확한 분석이 하천 관리 및 재해 예방에 필수적인 요소이다. 기존의 하천 합류부 부유사 계측 자료들은 재래식 채취 방식으로 수행되어 시공간적 해상도가 매우 낮아서 실측 자료만으로 합류부에서 부유사 혼합을 분석하기에는 한계가 존재하기에 대하천의 부유사 혼합 거동 해석에 수치모형이 주로 활용되어 왔다. 본 연구에서는 하천 합류부에서 부유사 거동을 공간적으로 정밀하게 분석하기 위해 드론 기반초분광 영상을 활용하여 하천 합류부에 최적화된 부유사 계측 방법론을 제시하였다. 현장에서 계측한 초분광 자료와 부유사 농도간의 관계를 구축하기 위하여 기계학습모형인 랜덤포레스트(Random Forest) 회귀 모형과 합류부에서 분광 특성이 다른 두 하천의 특성을 정확하게 반영하기 위한 가우시안 혼합 모형 (Gaussian Mixture Model) 기반 초분광 군집화 기법을 결합하였다. 본 연구에서 구축한 방법론을 낙동강과 황강의 합류부에 적용한 결과, 초분광 군집을 통해 두하천 흐름의 경계층을 명확히 구별하였으며, 이를 바탕으로 지류와 본류에 대해 각각 분리된 회귀 모형을 구축하여 복잡한 합류부 근역 경계층에서의 부유사 거동을 보다 정확하게 재현하였다. 또한 나아가서 재현된 고해상도의 부유사 공간분포를 바탕으로 경계층에서 강한 두 흐름이 혼합되어 발생한 와류(Wake)가 부유사 혼합에 미치는 영향을 규명하였고, 하천 합류부에서 발생하는 전단층의 수평방향 대규모 와류가 부유사 혼합 양상에 지배적 영향을 미치는 것으로 확인하였다.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.32 no.8
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• pp.781-788
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• 2005

LDA (Linear Discriminant Analysis) is a data discrimination technique that seeks transformation to maximize the ratio of the between-class scatter and the within-class scatter While it has been successfully applied to several applications, it has two limitations, both concerning the underfitting problem. First, it fails to discriminate data with complex distributions since all data in each class are assumed to be distributed in the Gaussian manner; and second, it can lose class-wise information, since it produces only one transformation over the entire range of classes. We propose three extensions of LDA to overcome the above problems. The first extension overcomes the first problem by modeling the within-class scatter using a PCA mixture model that can represent more complex distribution. The second extension overcomes the second problem by taking different transformation for each class in order to provide class-wise features. The third extension combines these two modifications by representing each class in terms of the PCA mixture model and taking different transformation for each mixture component. It is shown that all our proposed extensions of LDA outperform LDA concerning classification errors for handwritten digit recognition and alphabet recognition.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.27 no.4
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• pp.27-36
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• 2019

An accurate trajectory prediction is a key to the safe and efficient operations of aircraft. One way to improve trajectory prediction accuracy is to develop a model for aircraft ground speed prediction. This paper proposes a generative model for posterior aircraft ground speed prediction. The proposed method fits the Gaussian Mixture Model(GMM) to historical data of aircraft speed, and then the model is used to generates probabilistic speed profile of the aircraft. The performances of the proposed method are demonstrated with real traffic data in Incheon Flight Information Region(FIR).

• Economic and Environmental Geology
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• v.55 no.4
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• pp.353-366
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• 2022

Spatial estimation of geoscience data (geo-data) is challenging due to spatial heterogeneity, data scarcity, and high dimensionality. A novel spatial estimation method is needed to consider the characteristics of geo-data. In this study, we proposed the application of Gaussian Mixture Model (GMM) among machine learning algorithms with multivariate data for robust spatial predictions. The performance of the proposed approach was tested through soil chemical concentration data from a former smelting area. The concentrations of As and Pb determined by ex-situ ICP-AES were the primary variables to be interpolated, while the other metal concentrations by ICP-AES and all data determined by in-situ portable X-ray fluorescence (PXRF) were used as auxiliary variables in GMM and ordinary cokriging (OCK). Among the multidimensional auxiliary variables, important variables were selected using a variable selection method based on the random forest. The results of GMM with important multivariate auxiliary data decreased the root mean-squared error (RMSE) down to 0.11 for As and 0.33 for Pb and increased the correlations (r) up to 0.31 for As and 0.46 for Pb compared to those from ordinary kriging and OCK using univariate or bivariate data. The use of GMM improved the performance of spatial interpretation of anthropogenic metals in soil. The multivariate spatial approach can be applied to understand complex and heterogeneous geological and geochemical features.

• Journal of the Korean Data Analysis Society
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• v.20 no.6
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• pp.2917-2932
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• 2018

Many researches are accomplished as a result of the efforts of developing the production predicting model to solve the supply imbalance of onions which are vegetables very closely related to Korean food. But considering the possibility of storing onions, it is very difficult to solve the supply imbalance of onions only with predicting the production. So, this paper's purpose is trying to build a sentiment dictionary to predict the price of onions by using the internet articles which include the informations about the production of onions and various factors of the price, and these articles are very easy to access on our daily lives. Articles about onions are from 2012 to 2016, using TF-IDF for comparing with four kinds of TF-IDFs through the documents classification of wholesale prices of onions. As a result of classifying the positive/negative words for price by k-means clustering, DBSCAN (density based spatial cluster application with noise) clustering, GMM (Gaussian mixture model) clustering which are partitional clustering, GMM clustering is composed with three meaningful dictionaries. To compare the reasonability of these built dictionary, applying classified articles about the rise and drop of the price on logistic regression, and it shows 85.7% accuracy.