신체 부위를 움직이는 상상을 할 때, 일반적으로 뇌의 감각 및 운동 피질 영역에서 특정 주파수 대역의 EEG(Electroencephalography) 신호의 세기가 감소하거나 증가하는 ERD(Event-Related Desynchronization)/ERS(Event-Related Synchronization) 현상이 발생한다. 하지만 ERD/ERS는 현상은 피험자에 의존적이고 매시도마다 큰 차이를 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서 각 시간-주파수 공간에 대하여 서로 다른 공간 필터를 구성하는 비 동질(non-homogeneous) 공간 필터 최적화 방법을 제안한다. EEG 신호는 시간에 대하여 비정상적(non-stationary) 특징을 가지기 때문에 제안하는 방법과 같이 시간에 따라 변화하는 ERD/ERS 특징을 반영하여 공간적 특징을 추출하는 방법은 시간에 대한 변화를 고려하지 않은 기존의 방법보다 우수한 성능을 보인다. 본 논문에서는 International BCI Competition IV에서 제공하는 4가지 동작 상상(왼손, 오른손, 발, 혀)에 대한 EEG 신호 데이터를 사용하여 동작 상상 분류 실험을 하고 이 결과를 기존의 타 방법들과 비교 분석하였다. 실험 결과, 피험자에 따라 서로 다른 시간-주파수 특징이 추출됨을 확인하였고, 최적화된 공간 필터들이 시간에 따라 변화하는 것을 확인하였다. 또한 이러한 특징을 이용하여 분류를 수행하였을 때, 더욱 우수한 분류 결과를 보임을 확인하였다.
안테나에서 송출된 전자파 신호는 목표물로부터 반사되어져 수신된다. 이러한 반사 신호는 유전율 차이 등 목표물들의 물질 종류에 따라 서로 다른 특징들을 나타내게 된다. 따라서 이러한 반사 신호들의 특징들을 잘 활용하면 목표물들의 특성을 파악할 수 있다. 즉 위험 물질들의 분류 및 검사를 위하여 이러한 방법을 적용할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 실험을 통하여 획득한 이러한 반사파 신호들의 특징을 활용하여 상관성(correlation)을 도출함으로서 그 특성, 즉 위험 물질들을 판단할 수 있는 방법을 고찰하고자 한다. 이러한 상관성에 의한 판단 방법은 특정 목표물에 대한 기준 신호의 저장을 필요로 하지만 비교적 신뢰할 수 있는 결과들을 보여준다. 그러므로 이러한 수신신호들의 상관성을 이용한 방법을 적용한다면 위험물질들의 구별 및 분류 등에 폭 넓게 활용할 수 있을 것이다.
자동차 엔진 소음과 같은 비음성신호군과 음성신호군을 구별하기 위해서는 시간영역, 주파수 영역 등에서 다양한 특징값들의 차이를 이용할 수 있는데 두 신호군을 구별하기에 적절한 명확한 차이를 가진 특징값들로서 무엇을 사용하느냐 하는 것은 중요한 관건이다. 두 신호군을 구별해내기 위해 시간, 주파수, quefrency 영역에서의 자기공분산을 제시하고 이 값들의 변화를 관찰하였다. 시간 영역에서는 단순한 공분산을, 주파수 및 quefrency 영역에서는 128개 데이터를 한 세그먼트로 하여 전체 데이터를 나눈 후 각 세그먼트에 대한 FFT 및 quefrency를 구하였다. 각 계수에 대해 세그먼트 사이의 공분산의 평균값을 구하여 각 음성신호군에 따른 공분산의 변화를 관찰하였고 주파수 영역에서 구한 공분산에서 각 신호군의 특징적인 변화를 발견할 수 있었다.
심전도 신호는 P, Q, R, S, T파를 한 주기로 하여 반복되는 특징을 가지고 있으며 일반적으로 높은 표본화 주파수로 샘플링 된다. 이러한 심전도 신호의 주기적인 특징을 이용하여 진단에 중요한 정보의 손실을 최소화하면서 압축 효율을 극대화시키는 방법이 필요하다. 그러나 이러한 주기적인 특징은 심검자와 측정 시기에 따라 진폭과 주기가 일정하지가 않다. 또한 환자의 경우, 같은 시기에 측정하더라도 주기적 특징이 다르게 나타나는 구간이 존재한다. 본 논문에서는 적응적 멀티 레벨 코드를 이용하여 주도적인 신호 구간과 비주도적인 신호 구간의 심전도 신호를 적응적으로 코드화하는 방법을 제안한다. 제안하는 방식은 주도적인 신호 구간과 비주도적인 신호 구간에 따른 손실 대비 압축률을 차등 적용함으로써 반복적인 신호를 멀티 레벨 코드를 이용하여 압축의 효율성을 극대화하는 것이다. 이는 심전도 신호의 주기성을 이용하지 않은 기존의 압축 방식에 비해 장시간 측정 데이터의 압축률을 극대화시키고 비주도적인 신호를 코드화하여 무손실 압축을 함으로써 진단에 중요한 정보를 손실 없이 보존할 수 있는 장점이 있다. MIT-BIH 부정맥 데이터베이스에 있는 심전도 신호에 대한 실험을 통하여 압축의 효용성을 검증하였다.
본 연구에서는 가정 내 모든 기기가 연결된 하나의 전력선을 모니터링 하여 그 전력선에 연결된 기기 각각의 젼력 소비 상황을 모니터링 하는 NILM(Non-Intrusive Load Monitoring) 시스템 구축에 필요한 신호 분석 알고리즘에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 제안한 신호 분석 알고리즘은 전력선에서 관찰된 여러 기기의 전력 소비 패턴이 혼합된 혼합 전력 패턴을 복수개의 시간 구간으로 분리하고, 연속된 시간 구간 사이의 신호 차이를 구한 후, 이 차이 신호를 분석하여 어떤 장치가 현재 시간 구간에서 동작 중인지를 알아낸다. 이 때 시간 구간을 충분히 작게 하고, 신호 분석에 사용되는 특징들이 독립적이고 additivity 특징을 가지도록 선정한다면, 이 차이 신호에는 한 장치의 특징만이 남아 있으므로, 동시에 동작할 수 있는 장치 조합의 수 $2^N$개가 아닌 장치 N 개에 해당하는 특징만을 이용하여 혼합 신호를 분석할 수 있다. 이를 통하여 장치 개수가 증가하더라도 연산량 역시 산술적으로 증가하는 합리적인 확장성을 확보할 수 있다. 실제 가정에서 각 장치의 데이터 패턴을 채집한 후 이를 인위적으로 조합하여 만든 실험 데이터를 활용하여 제안한 방법을 검증하였다. 검증 결과 4개의 장치가 동시에 동작하고 그 장치의 특징들이 제안한 알고리즘에서 제시한 기준을 만족하는 경우, 비록 제한된 실험이었지만 완벽한 분류 성공률을 보였다. 제안된 알고리즘을 실제 사용하기 위해서는 장치의 수를 증가하고, 시간 구간을 조정하며, 신호 혼합 패턴을 다양하게 한 실증적인 연구가 더 필요하다. 하지만 이 경우 본 연구에서 제안한 기준을 만족하는 특징을 선택한다면, 그렇지 않은 경우에 비하여, 일정 정도 성능이 보장되는 NILM 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문의 목적은 여러 생리학적 특징중 높은 신뢰성을 갖는 것으로 알려진 홍채로부터 고유한 특징을 추출하고, 인식/검증하는 알고리즘을 개발하는데 있다. 홍채패턴은 크게 주름과 주름내부의 패턴부분으로 구성되며 그 고유한 패턴은 주로 내부에 집중되어 있다. 본 논문에서는 홍채의 주름윤곽과 주름내부의 패턴 특징의 추출을 위해, 동공중심을 기준으로 반지름길이에 따라 홍채영역을 분리하여 ID신호를 추출하여 특징으로 사용하였으며, 전처리부에서는 thresholding 방법에 의해 안구로부터 홍채영상을 획득하고, 획득된 반지름별 ID 홍채특징으로부터 매칭시험을 수행하였다. 제안된 방법은 주름윤곽으로부터 ID 특징신호를 사용한 방법에서 무시한 홍채내부 패턴을 고려하였으며, 홍채 전체영역에 대해 2D 웨이블렛을 이용한 홍채특징추출 방법과 비교시보다 신속한 특징추출이 가능하다.
Electroencephalograhic(EEG)는 심리학의 영역에서 인간 두뇌의 활동을 측정 기록하는데 오래 전부터 사용하였다. 과학의 발달함에 따라 점차적으로 인간의 두뇌에서 감정을 조절하는 기본적인 영역들이 밝혀지고 있다. 그래서 인간의 감정을 조절하는 인간의 두뇌 활동 영역들을 EEG를 이용하여 측정하였다. 본 논문에서는 EEG의 신호들과 몸짓을 이용해서 감정을 인식하였다. 특히, 기존에 생체신호나 몸짓 중 한 가지만을 이용하여 각각 실험해서 감성을 인식하였지만, 본 논문에서는 EEG 신호와 몸짓을 동시에 이용해서 피 실험자의 감성을 인식하는 실험을 하였다. 실험결과 기존의 생체신호나 몸짓 한 가지만을 가지고 실험했을 때의 인식률 보다 더 높은 인식률을 보임을 알 수 있었다. 그리고 생체신호와 몸짓들의 특징 신호들은 강화학습의 개념을 이용한 IFS(Interactive Feature Selection)를 이용하여 특징 선택을 하였다.
본 논문은 오디오 압축시 하모닉의 특성을 적용함으로써 신호의 압축률을 향상시킬 수 있도록 하는 내용을 기술하고 있다. 하모닉 코딩은 오디오 신호가 가지는 특징인 복합음(Complex tone)의 특성을 이용하는 것으로, 주파수 공간에서 정수배의 주파수가 존재하며, 정면파의 특성상 시간적으로 인접 신호들간의 유사성이 매우 높은 특징을 이용하여 압축효율을 향상시키는 방법이다. 하지만 실질적인 오디오 신호의 경우, 악기들의 harmonic stretch, 전달과정에서 발생하는 신호의 왜곡, 외부 잡음등의 특성으로 인하여 수집된 오디오 신호를 분석하는 과정에서 부정확한 하모닉의 판단이 이루어질 가능성이 높으며, 이는 압축과정에서 심각한 음질의 열화를 가져오게 된다. 따라서 본 논문에서는 프레림간의 변화 추이의 판단을 통하여 하모닉의 변화를 예측하고, 예측 오류에 대한 보상값을 전달함으로써 오디오 신호의 안정적인 압축/복원이 가능하도록 하는 신호처리 방법에 대한 내용을 기술하고있다.
최근 급속한 데이터의 생성으로 인하여 빅데이터 기술이 발전하고 있다. 특히 생체신호를 측정하는 웨어러블 디바이스의 발전으로 인하여 다양한 생체신호가 기하급수적으로 증가하고 있다. 그래서 기하급수적으로 증가한 생체신호의 특징을 파악하여 체계적으로 저장하는 저장소 기술이 필요하다. 본 논문은 생체신호의 특징을 파악하여 생체신호를 저장하는 저장소 설계와 생체신호를 수집하는 기술을 연구하고자 한다.
시벼형 신호인 음성 신호의 분석에 칼만필터를 이용하였다. 일반적인 음성 분석은 프레임단위의 처리방법인 선형 예측 부호화 기법을 주로 이용하지만 음성의 시변 특성을 파악하는데에는 적절하지 못 하다. 따라서 순차적인 추정기법으로 많이 이용되는 칼만 필터를 음성 분석에 적용하였다. 또한 음성과 같은 시변신호에서는 과거 신호의 잡음의 분산값에 적당한 가중치를 부가하므로써 과거의 신호에 의해 서 현재의 추정값에 미치는 영향을 줄였으며 이를 음성의 천이 구간에서의 파라메타 추정에 사용하였 다. 그리고 음성신호 모델에서 생기는 모델링 오차는 일반적으로 백색 가우시안 잡음으로 가정하고 있 으나 이는 자음과 같은 무성음에서 특징 파라메타 푸정에는 오차가 적지만 모음등의 유성음에서는 음성 발생시의 여기신호인 펄스열에 의해서 많은 모델링 오차를 생기게 한다. 따라서 모델링 오차신호는 Non-Gaussian 확률분포로 가정한 후 로버스트 칼만 필터를 사용하여 합성으멩 대해 특징 파라메터를 추출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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