본 논문은 선형분류기인 LDA 융합모델과 최소거리패턴분류법을 이용한 얼굴표정인식 알고리즘 연구에 관한 것이다. 제안된 알고리즘은 얼굴 표정을 인식하기 위해 두 단계의 특징 추출과정과 인식단계를 거치게 된다. 먼저 특징추출 단계에서는 얼굴 표정이 담긴 영상을 PCA를 이용해 고차원에서 저차원의 공간으로 변환한 후, LDA 이용해 특징벡터를 클래스 별로 나누어 분류한다. 다음 단계로 LDA융합모델을 통해 계산된 특징벡터에 최소거리패턴분류법을 적용함으로서 얼굴 표정을 인식한다. 제안된 알고리즘은 6가지 기본 감정(기쁨, 화남, 놀람, 공포, 슬픔, 혐오)으로 구성된 데이터베이스를 이용해 실험한 결과, 기존알고리즘에 비해 향상된 인식률과 특정 표정에 관계없이 고른 인식률을 보임을 확인하였다.
정보검색 시스템을 대하는 대부분의 이용자의 대답은 '이용하기에 어렵다'라는 것이다. 기계적인 정보검색을 기본 철학으로 하는 기존의 matching paradigm은 정보 곡체를 여기 저기 내용을 옮길 수 있는 물건으로 간주한다. 그리고 기존의 정보시스템은 이용자가 시스템을 구성한 사람의 의도 (즉, indexing, cataloguing rule)를 완전히 이해한다면, 즉 완전하게 질문식(query)을 작성한다면, 효과적인 검색을 할 수 있는 그런 시스템이다. 그러나 어느 이용자가 그 복잡한 시스템을 이해하고 정보검색을 할 수 있겠는가? 한마디로 시스템을 설계한 사람의 의도로 이용자가 적응해서 검색을 한다는 것은 아주 힘든 일이다. 그러나 우리가 이용자에 대한 인식을 다시 한다면 보다 나은 시스템을 만들 수 있다고 본다. 우리 인간은 아주 창조적이어서 자기가 처한 상황에서 이치에 맞게끔 자기 나름대로의 행동을 할 수 있다(sense-making approach). 이 사실을 인식한다면, 왜 이용자들의 행동양식에 시스템 설계자가 적응을 못하는 것인가? 하고 의문을 던질 수 있다. 앞으로의 시스템이 이용자들의 자연스러운 행동 패턴에 맞게 끔 설계된다면 기존의 시스템과 함께 쉽게 이용할 수 있는 편리한 시스템이 설계될 수 있을 것이다. 그러므로 도서관 및 정보학 연구에 있어서 기존의 분류. 목록에 대한 연구와 이용자체에 대한연구(예를 들면, 몇 시에 이용자가 많은가? 어떤 종류의 책을 어떤 계충에서 많이 보는가? 도서 및 잡지가 어떻게 양적으로 성장해 왔는가? 등등의 use study)와 함께 여기서 제시한 제3의 요소인 이용자의 인식(cognition)을 시스템설계에 반드시 도입을 해야만 한다고 본다(user-centric approach). 즉 이용자를 중간 중간에서 도울 수 있는 facilitator가 많이 제공되어야 한다. 이용자의 다양한 패턴의 정보요구(information needs)에 부응할 수 있고, 질문식(query)을 잘 만들 수 없는 이용자를 도울 수 있고(ASK hypothesis: Anomolous State of Knowledge), 어떤 질문식 없이도 자유스럽게 Browsing할 수 있는(예를 들면 hypertext) 시스템을 설계하기 위해서는 눈에 보이는 이용자의 행동패턴(external behavior)도 중요하지만 우리 눈에는 보이지 않는 이용자의 심리상태를 이해한다면 훨씬 나은 시스템을 만들 수 있다. 이용자가 '왜?' '어떤 상황에서,' '어떤 목적으로,' '어떻게,' 정보를 검색하는지에 대해서 새로운 관심을 들려서 이용자들이 얼마나 우리 시스템 설계자들의 의도에 미치지 못한다는 사실을 인식 해야한다. 이 분야의 연구를 위해서는 새로운 paradigm이 필수적으로 필요하다고 본다. 단지 'user-study'만으로는 부족하며 새로운 시각으로 이용자를 연구해야 한다. 가령 새롭게 설치된 computer-assisted system에서 이용자들이 어떻게, 그리핀 어떤 분야에서 왜 그렇게 오류 (error)를 범하는지 분석한다면 앞으로의 computer 시스템 선계에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 믿는다. 실제로 많은 방법이 개발되고 있다. 그러면 시스템 설계자가 가졌던 이용자들이 이러 이러한 방식으로 정보검색을 할 것이라는 예측과(즉, conceptual model) 실제 이용자들이 정보검색을 할 때 일어나는 행동패턴 사이에는(즉, mental model) 상당한 차이점이 있다는 것을 알게 될 것이다. 이 차이점을 줄이는 것이 시스템 설계자의 의무라고 생각한다. 결론적으로, Computer에 대한 새로운 지식과 함께 이용자들의 인식을 연구할 수 있는, 철학적이고 방법론적인 연구를 계속하나가면서, 이용자들의 행동패턴을 어떻게 시스템 설계에 적용할 수 있는 지를 연구해야 한다. 중요하게 인식해야할 사실은 구 Paradigm을 완전히 무시하라는 것은 아니고 단지 이용자에 대한 새로운 인식을 추가하자는 것이다. 그것이 진정한 User Study가 될 수 있는 길이라고 생각하며, 컴퓨터와 이용자 사이의 '원활한 의사교환'이 필수불가결 한 지금 우리 학문이 가야 할 한 연구분야이다. (Human Interaction with Computers)
패턴인식 시스템은 일반적으로 데이터의 전처리, 특징 추출, 학습단계의 과정을 거쳐서 개발되어 진다. 그중에서도 특징 추출 과정은 다차원 공간을 가진 입력 데이터의 복잡도를 줄여서 다음 단계인 학습단계에서 계산 복잡도와 인식률을 향상시키는 역할을 한다. 패턴인식에서 특징 추출 기법으로써 principal component analysis, factor analysis, linear discriminant analysis 같은 방법들이 널리 사용되어져 왔다. 이 논문에서는 singular value decomposition (SVD) 방법이 패턴인식 시스템의 특징 추출과정에 유용하게 사용될 수 있음을 보인다. 특징 추출단계에서 SVD 기법의 유용성을 검증하기 위하여 원격탐사 응용에 적용하였는데, 실험결과는 널리 쓰이는 PCA에 비해 약 25%의 인식률의 향상을 가져온다는 것을 알 수 있다.
확률적 패턴 매칭과 동적 패턴 매칭의 어휘 인식 오류 보정 방법에서는 핵심어를 기반으로 문장을 의미론적으로 분석하므로 형태론적 변형에 따른 핵심어 분석이 어려운 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 음절 복원 알고리즘에서 형태소 분석을 이용하여 인식된 음소 열을 의미 분석 과정을 통해 음소의 의미를 파악하고 형태론적 분석으로 문장을 복원하여 어휘 오인식률을 감소하였다. 시스템 분석을 위해 음소 유사률과 신뢰도를 이용하여 오류 보정률을 구하였으며, 어휘 인식 과정에서 오류로 판명된 어휘에 대하여 오류 보정을 수행하였다. 에러 패턴 학습을 이용한 방법과 오류 패턴 매칭 기반 방법, 어휘 의미 패턴 기반 방법의 성능 평가 결과 2.0%의 인식 향상률을 보였다.
본 논문은 글자 문서를 배경으로 사용자의 손가락 이동에 의하여 일정한 영역을 그린 후, 영역내의 한글영상을 편집 가능한 에디터에 출력하는 시스템을 구현하였다. 영상의 전처리 단계에서는 문서 배경과 손영역을 분리하고 최대 원형 이동법을 이용하여 손의 무게 중심점을 추출한다. 원형 패턴 벡터 알고리즘을 사용하여 손을 인식한 후, 거리 스펙트럼으로 손가락 위치를 찾는다. 손가락의 움직임에 의해 선택되어진 문자 영역을 추출한 후, 한글 자소 간 히스토그램을 이용하여 추출된 문자 이미지 영역에서 문자단위로 분할하고 다양한 크기의 문자를 표준화한다. 퍼지 추론을 적용한 원형 패턴 벡터 알고리즘을 이용하여 표준 패턴문자와 입력문자의 특징벡터를 비교하여 문자를 인식하게 함으로써 사용자가 원하는 영역의 문자들을 수정 가능한 문서로 변환하였다
초음파센서는 저렴성, 단순한 구조, 기계적 강인성, 사용상의 적은 제약 등의 이점 때문에 다양한 응용분야에 적용된다. 물체의 인식에 초음파센서를 사용하기에는 낮은 분해능을 초래하는 불량한 방향성과 측정오류를 유발하는 반사성의 어려움을 내재하고 있다. 이런 문제를 개선하기 위해서 다양한 센사의 배열형태에서 많은 수의 센서를 사용하거나, 일정 수의 센서를 사용할 경우에는 센서의 배열을 기계적으로 이동시킨다. 본 논문에서는 물체의 패턴인식에 있어서 가장 기본적인 거리, 물체크기, 물체각도 값을 얻기 위해 간단하게 구성된 전자회로를 부가하여 초음파센서의 송출전압을 여러 단계로 변경시켜 얻어낸 데이터에 뉴로퍼지 기반의 지능적 계산 알고리즘을 적용하여 개선된 결과를 얻는다.
TV OSD(On Screen Display) 메뉴 자동검증 시스템에서 다국적 언어의 문자 인식은 표준패턴의 구조적 분석이 쉽지 않을 뿐만 아니라 학습패턴 집합의 규모와 특징의 수가 증가함으로 인하여 특징추출 및 인식 과정에서 방대한 계산량이 요구된다. 이에 본 연구에서는 학습 데이터에 포함되는 다량의 특징 집합으로부터 인식에 필요한 효과적인 특징을 선별함으로써 패턴 분류기의 효율성을 개선하기 위한 방법론을 고찰한다. 이를 위하여 수정된 형태의 Adaboost 기법을 제안하고 이를 적용한 실험 결과로부터 그 유용성을 고찰한다. 제안된 알고리즘은 초기의 특징 집합을 취약한 성능을 갖는 다수의 분류기(classifier)로서 고려하며, 이로부터 반복학습을 통하여 개선된 분류기를 점진적으로 선별해 나가게 된다. 학습의 원리는 주어진 학습패턴 집합에 기초하여 일종의 교사학습(supervised learning) 방식으로 이루어진다. 각 패턴에 할당된 가중치 값은 각 단계에서 산출되는 분류결과에 따라 적응적으로 수정되어 반복학습이 진행됨에 따라 점차 보완적 성능을 갖는 분류기를 선택할 수 있게 한다. 즉, 주어진 각 학습패턴에 대하여 초기에 균등한 가중치가 부여되며, 반복학습의 각 단계에서 적용되는 분류기의 출력을 분석하여 오분류된 패턴의 가중치 분포를 증가시켜 나간다. 본 연구에서는 실제 응용으로서 OSD 메뉴검증 시스템을 대상으로 제안된 이론을 적용하고 그 타당성을 평가한다.
인쇄회로기판 제작에 사용되는 국제표준규격의 거버 파일로부터 부품 위치 이름을 자동으로 추출하기 위한 문자인식 시스템을 제안한다. 거버 파일은 벡터형식의 그림파일로서, 각종도형 및 기호가 문자와 혼합되어 있으며, 가로쓰기와 세로쓰기 및 역 세로쓰기가 병용된다. 거버문자인식 시스템은 거버 파일에서 문자패턴을 추출하여 분리하는 전 처리 단계와 추출된 패턴을 인식하는 인식단계 및 인식된 문자와 숫자를 조합하여 부품위치이름을 구성하는 후 처리단계로 구성된다. 특히 인식률 향상을 위하여 신경회로망에 의한 다중인식기 및 구조적 특징을 이용한 검증기를 개발한다. 본 논문에서 개발된 거버문자 인식시스템은 인쇄회로기판 조립 및 검사 장비를 위한 자동 프로그래밍 시스템에 사용되어, 전자제품 제조시스템의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
영상을 통한 감정 인식 기술은 사회의 여러 분야에서 필요성이 대두되고 있음에도 불구하고 인식 과정의 어려움으로 인해 풀리지 않는 문제로 남아 있다. 인간의 움직임을 이용한 감정 인식 기술은 많은 응용이 가능하기 때문에 개발의 필요성이 증대되고 있다. 영상을 통해 감정을 인식하는 시스템은 매우 다양한 기법들이 사용되는 복합적인 시스템이다. 따라서 이를 설계하기 위해서는 영상에서의 움직임 추출, 특징 벡터 추출 및 패턴 인식 등 다양한 기법의 연구가 필요하다. 본 논문에는 이전에 연구된 움직임 추출 방법들을 바탕으로 한 새로운 감정 인식 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 은닉 마르코프 모델을 통해 동정된 분류기를 이용하여 감정을 인식한다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위해 평가데이터 베이스가 구축되었으며, 이를 통해 제안된 감정 인식 시스템의 성능을 확인하였다.
본 논문에서는 패턴 매칭 방법에 근거하여 인식 단위가 음소인 음소 기반 인식 시스템을 구성하였다. 선택한 신경망 구조는 생물학적 신경망인 코호넨(T. Kohonen)의 SOFM(Self-Organizing Feature Map)으로 패턴 매칭 과정 중 cluster로 사용하였다. SOFM 신경망은 신호 공간에 대해서 최적의 국소(局所) 해부적 사사에 의한 자기 조직화 과정을 수행하며, 그 결과 인식 문제에 있어서 상당히 높은 정확도를 나타낸다. 따라서 SOFM 신경망은 음소 인식에도 효과적으로 응용될 수 있다. 또한 음소 인식 시스템의 성능 향상을 위해 K-means 클러스터링 알고리즘이 결합된 학습 알고리즘을 제안하였다. 제안된 음소 인식 시스템의 성능을 평가하기 위해, 먼저, 우리말 음소들을 모음, 파열음, 마찰음, 파찰음, 유음 및 비음, 종성의 6개 음소군으로 분류하고 각 음소군에 대한 특징 지도를 구성하여 labeler의 기능을 수행하게 하였다. 화자 종속 인식실험 결과 87.2%의 인식률을 보였으며 제안한 학습법의 빠른 수렴성과 인식률 향상을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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