최근 Tensorflow나 Pytorch, Keras 같은 여러가지의 딥러닝 프레임워크 모델들이 나왔다. 또한 이미지 인식에 Tensorflow, Pytorch, Keras 같은 프레임 워크를 이용하여 CNN(Convolutional Neural Network)을 적용시켜 이미지 분류에서의 최적화 모델을 주로 이용한다. 본 논문에서는 딥러닝 이미지 인식분야에서 가장 많이 사용하고 있는 파이토치와 텐서플로우의 프레임 워크를 CNN모델에 학습을 시킨 결과를 토대로 두 프레임 워크를 비교 분석하여 이미지 분석할 때 최적화 된 프레임워크를 도출하였다.
본 논문에서는 어텐션(Attention) 메커니즘을 이미지 처리에 적용한 연구가 진행되면서 등장한 비전 트랜스포머 (Vision Transformer, ViT)의 한계를 극복하기 위해 ViT 기반의 딥 클러스터링(Deep Clustering) 기법을 제안한다. ViT는 완전히 트랜스포머(Transformer)만을 사용하여 입력 이미지의 패치(patch)들을 벡터로 변환하여 학습하는 모델로, 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 사용하지 않으므로 입력 이미지의 크기에 대한 제한이 없으며 높은 성능을 보인다. 그러나 작은 데이터셋에서는 학습이 어렵다는 단점이 있다. 제안하는 딥 클러스터링 기법은 처음에는 입력 이미지를 임베딩 모델에 통과시켜 임베딩 벡터를 추출하여 클러스터링을 수행한 뒤, 클러스터링 결과를 임베딩 벡터에 반영하도록 업데이트하여 클러스터링을 개선하고, 이를 반복하는 방식이다. 이를 통해 ViT 모델의 일반적인 패턴 파악 능력을 개선하고 더욱 정확한 클러스터링 결과를 얻을 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하였다.
이 연구의 목적은 학습용 에이전트의 사실성 수준과 학습자의 전문성 수준이 학습 성취 및 에이전트에 대한 의인화 효과에 미치는 영향을 검증하기 위한 것이다. 대학생 68명(남학생= 19명, 여학생 = 49명)이 실험에 참여했으며, 전문성 수준은 사전검사의 평균을 기준으로 상위 집단과 하위 집단으로 구분하였다. 사실성 수준 은 에이전트 이미지를 단순화하는 정도에 따라서 구분하였다. 이 연구의 종속변수는 학습 성취와 의인화 효과에 대한 지각점수이다. 의인화 효과는 학습 촉진, 신뢰성, 인간다움, 학습 개입으로 구분하였다. 실험 결과에 따르면, 학습 성취에서는 에이전트 사실성 수준에 의한 유의미한 차이가 없었다. 그러나 의인화 효과에 대 한 설문에서는 학습 개입을 제외한 나머지 모든 범주에서 유의미한 상호작용이 나타났다. 단순 주 효과 분석에 따르면, 이런 상호작용의 효과는 전문성 수준이 높은 학습자가 정밀한 이미지의 에이전트를 제공받았을때 의인화 효과가 올라갔다. 이 결과는 학습자의 전문성 수준에 따라서 의인화 효과가 달라진다는 것을 보여 준다. 또한 전문성 수준이 높은 학습자는 에이전트에 대한 인지적 평가를 할 수 있었음을 의미한다. 전문성 수준이 높은 학습자에게는 사실성 수준이 높은 에이전트를 제공하는 것이 긍정적인 효과를 도출하였다.
문헌자료에 나타나는 분자구조 정보를 인식하고, 분석에 용이한 형태로의 데이터 변환하는 기술은 화학정보학 데이터 수집을 용이하게 만드는 중요 정보처리 기술 중 하나이다. 딥러닝 기반의 분자구조 인식 기술이 여럿 개발되었으나, 소규모 분자구조 이미지 데이터집합에 대해서는 학습이 충분하기 어려워 인식 정확도를 향상시키기 위한 학습 전략이 필요하다. 본 연구에서는 데이터 부족으로 인한 학습 효율 저하 문제를 극복하기 위해 이미지 생성 모델을 활용한 준지도학습 알고리즘을 연구하였다. 제안하는 학습 알고리즘은 대조군 대비 5.4%p 성능 향상을 보여주었다.
이미지 인식 및 영상처리, 컴퓨터 비전 등의 분야에서 합성곱 인공신경망 (Convolutional Neural Network, CNN)은 다양하게 응용되고 탁월한 성능을 내고 있다. 본 논문에서는 CNN을 활용한 이미지 인식 시스템에서 인식률을 저하시키는 요인 중 하나인 이미지의 회전에 대한 해결책으로써 CNN 기반 이미지 회전 보정 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 Leeds Sports Pose 데이터셋을 활용하여 이미지를 임의의 각도만큼 회전시킨 학습데이터로 인공지능 모델을 학습시켜 출력으로 회전된 각도를 추정하도록 실험을 진행하였다. 학습된 인공지능 모델을 100장의 테스트 데이터 이미지로 실험하여 mean absolute error (MAE) 성능지표를 기준으로 4.5951의 값을 얻었다.
잡지기사 관련 상품 연계 추천 서비스는 온라인 상에서 잡지 가사의 컨텍스트를 반영하여 상품을 추천하는 서비스이다. 현재 이러한 서비스는 잡지기사와 상품에 부여되어 있는 태그 간의 유사성을 기준으로 한 추천 기술에 의존하고 있으나, 태그 부여 비용과 추천의 정확도가 높지 않은 단점이 있다. 본 논문에서는 잡지 기사 컨텍스트 관련 상품연계 추천 기술의 한 요소로서 상품이미지 정보로부터 상품의 종류를 자동으로 분류하고 이를 상품의 태그로 활용하는 방법을 제안한다. 이미지에서 추출한 시각단어(visual word)와 상품 종류 간의 고차 연관관계를 하이퍼네트워크 기법을 통해 학습하고, 학습된 하이퍼네트워크를 이용하여 상품 이미지에 한 개 이상의 태그를 자동으로 부여한다. 실제 온라인 쇼핑몰에서 사용되는 10 가지 종류의 상품 1,251개의 이미지 데이터를 기반으로, 하이퍼네트워크 이용한 상품이미지 자동 태깅 기법이 다른 기계학습 방법과 비교하여 경쟁력 있는 성능을 보여줌과 동시에, 복수개의 태그 부여를 통해 상품 이미지 태깅의 정확성이 향상됨을 보인다.
스타일 전이 알고리즘은 현재 활발히 연구되는 분야로 일반 이미지를 고전 회화 스타일로 전이시키는 알고리즘도 개발되었다. 그러나 우리나라의 문화유산 이미지에 적용하였을 때 적절한 성과를 보이지 않으며, 적용 사례도 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 우리나라 문화유산 스타일로 응용할 수 있는 스타일 전이 알고리즘을 개발하고자 한다. 이는 표현 학습을 통해 유의미한 특성을 학습하여 데이터에 대한 이해도를 높였으며, 대상 이미지 내에서 배경과 문화유산을 분리하고, 스타일 이미지에서 원하는 색상과 질감의 스타일 영역을 추출할 수 있게 제작하였다. 이를 통해 대상 이미지의 형태를 유지하면서 스타일 이미지의 특징을 효과적으로 전이하여 새로운 이미지를 생성할 수 있으며, 다양한 문화유산 스타일을 전이시킬 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 그래핑 계산기를 이용한 함수학습이 학생의 개념이미지의 개념정의로의 변화에 어떠한 영향을 미치고 학생들은 그래프를 통해 어떤 정보를 얻어내며 그래프와 수식사이를 어떤 과정을 통해 이해하는가를 정성연구를 통해 조사하였다. 그 결과 첫째, 함수에 대한 사전학습이 없었던 학생은 그래핑 계산기 환경에서 많은 정보를 얻으면서 개념정의를 가지게 되었고 스스로 탐구하는 학습을 하였다. 반면 사전 학습이 있었던 학생은 함수에 대해 많은 개념이미지를 가지고 있어서 그래핑 계산기의 사용을 불필요하게 생각하였고 그 효과도 다른 학생에 비해 미비하였다. 세 학생 모두 그래프를 비교하는 문제와 평행이동을 조사하는 문제에서는 계산기를 유용하게 사용하면서 학습해나갔다. 그래프처럼 시각적인 것을 통한 학습이 대수식을 통한 학습보다 함수의 변화 등 역동적인 학습을 통해 개념정의로 접근이 용이하였으며 학생들의 학습과정에서 그래핑 계산기의 역할에 따른 학습모델을 제시 가능하였다.
학습된 머신러닝은 시간 경과에 따른 학습 모델과 학습 데이터 측면의 표류 현상이 발생과 동시에 머신러닝의 성능이 퇴화하게 된다. 이를 해결하기 위한 방안으로 머신러닝의 재학습 시기를 결정하기 위한 ML 표류의 개념과 평가 방법을 제안하고자 한다. 딸기와 선명도에 따른 XAI 테스트 및 사과 이미지의 XAI 테스트를 진행하였다. 딸기의 경우 선명도 값에 따른 ML 모델의 XAI 분석의 변화는 미미하였으며 사과 이미지의 XAI의 경우 사과는 정상적으로 객체 분류 및 히트맵 영역을 표시하였으나 사과꽃 및 꽃봉오리의 경우 그 결과가 딸기나 사과에 비해 미미하였다. 이는 사과꽃 및 꽃봉오리의 학습 이미지 수가 부족하기에 발생한 것으로 예상되며 추후 더 많은 사과꽃 및 꽃봉오리 이미지를 학습하여 테스트할 계획이다.
최근 이미지 처리 및 인식 문제를 해결하는데 많이 사용되고 있는 CNN(Convolution Neural Network)를 이용하여 작은 dataset에서 Overfitting을 감소시키며 학습 할 수 있는 방법인 Dropout과 이미지를 왜곡하여 data를 늘리는 방법을 사용하여 보다 효율적으로 학습할 수 있는 방법을 연구 하였다. Batch별 처리속도를 기준으로 두 네트워크의 구조를 다르게 구현하여 비슷한 처리 시간을 수행하게 되도록 실험환경을 만들고 진행 하였다. Tensorflow로 네트워크를 구성하였고. Dataset은 Cifar_10을 사용 한다. 실험결과에 의하면 dropout의 경우 더 빨리 정확도가 향상되지만 이미지 왜곡을 사용하는 경우 저 높은 정확도로 수렴하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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