Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.4
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pp.65-73
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2023
In this paper, we propose a data augmentation method based on CNN(Convolutional Neural Network) learning for efficiently obtaining concrete crack image datasets. Real concrete crack images are not only difficult to obtain due to their unstructured shape and complex patterns, but also may be exposed to dangerous situations when acquiring data. In this paper, we solve the problem of collecting datasets exposed to such situations efficiently in terms of cost and time by using vector and thickness-based data augmentation techniques. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, experiments were conducted in various scenes using U-Net-based crack detection, and the performance was improved in all scenes when measured by IoU accuracy. When the concrete crack data was not augmented, the percentage of incorrect predictions was about 25%, but when the data was augmented by our method, the percentage of incorrect predictions was reduced to 3%.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.9
no.3
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pp.101-108
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2020
Since the performance of deep learning techniques has recently been proven in the field of image processing, there are many attempts to perform classification, analysis, and detection of images using such techniques in various fields. Among them, the expectation of medical image analysis software, which can serve as a medical diagnostic assistant, is increasing. In this study, we are attention to the capsule endoscope image, which has a large data set and takes a long time to judge. The purpose of this paper is to distinguish the gastrointestinal landmarks and to estimate the gastrointestinal transition location that are common to all patients in the judging of capsule endoscopy and take a lot of time. To do this, we designed CNN-based Classifier that can identify gastrointestinal landmarks, and used it to estimate the gastrointestinal transition location by filtering the results. Then, we estimate gastrointestinal transition location about seven of eight patients entered the suspected gastrointestinal transition area. In the case of change from the stomach to the small intestine(pylorus), and change from the small intestine to the large intestine(ileocecal valve), we can check all eight patients were found to be in the suspected gastrointestinal transition area. we can found suspected gastrointestinal transition area in the range of 100 frames, and if the reader plays images at 10 frames per second, the gastrointestinal transition could be found in 10 seconds.
As damages to individuals, private sectors, and businesses increase due to newly occurring cyber attacks, the underlying network security problem has emerged as a major problem in computer systems. Therefore, NIDS using machine learning and deep learning is being studied to improve the limitations that occur in the existing Network Intrusion Detection System. In this study, a deep learning-based NIDS model study is conducted using the Convolution Neural Network (CNN) algorithm. For the image classification-based CNN algorithm learning, a discrete algorithm for continuity variables was added in the preprocessing stage used previously, and the predicted variables were expressed in a linear relationship and converted into easy-to-interpret data. Finally, the network packet processed through the above process is mapped to a square matrix structure and converted into a pixel image. For the performance evaluation of the proposed model, NSL-KDD, a representative network packet data, was used, and accuracy, precision, recall, and f1-score were used as performance indicators. As a result of the experiment, the proposed model showed the highest performance with an accuracy of 85%, and the harmonic mean (F1-Score) of the R2L class with a small number of training samples was 71%, showing very good performance compared to other models.
Speech recognition technology is being combined with deep learning and is developing at a rapid pace. In particular, voice recognition services are connected to various devices such as artificial intelligence speakers, vehicle voice recognition, and smartphones, and voice recognition technology is being used in various places, not in specific areas of the industry. In this situation, research to meet high expectations for the technology is also being actively conducted. Among them, in the field of natural language processing (NLP), there is a need for research in the field of removing ambient noise or unnecessary voice signals that have a great influence on the speech recognition recognition rate. Many domestic and foreign companies are already using the latest AI technology for such research. Among them, research using a convolutional neural network algorithm (CNN) is being actively conducted. The purpose of this study is to determine the non-voice section from the user's speech section through the convolutional neural network. It collects the voice files (wav) of 5 speakers to generate learning data, and utilizes the convolutional neural network to determine the speech section and the non-voice section. A classification model for discriminating speech sections was created. Afterwards, an experiment was conducted to detect the non-speech section through the generated model, and as a result, an accuracy of 94% was obtained.
Sparse-view computed tomography (CT) imaging technique is able to reduce radiation dose, ensure the uniformity of image characteristics among projections and suppress noise. However, the reconstructed images obtained by the sparse-view CT imaging technique suffer from severe artifacts, resulting in the distortion of image quality and internal structures. In this study, we proposed a convolutional neural network (CNN) with wavelet transformation and residual learning for reducing artifacts in sparse-view CT image, and the performance of the trained model was quantitatively analyzed. The CNN consisted of wavelet transformation, convolutional and inverse wavelet transformation layers, and input and output images were configured as sparse-view CT images and residual images, respectively. For training the CNN, the loss function was calculated by using mean squared error (MSE), and the Adam function was used as an optimizer. Result images were obtained by subtracting the residual images, which were predicted by the trained model, from sparse-view CT images. The quantitative accuracy of the result images were measured in terms of peak signal-to-noise ratio (PSNR) and structural similarity (SSIM). The results showed that the trained model is able to improve the spatial resolution of the result images as well as reduce artifacts in sparse-view CT images effectively. Also, the trained model increased the PSNR and SSIM by 8.18% and 19.71% in comparison to the imaging model trained without wavelet transformation and residual learning, respectively. Therefore, the imaging model proposed in this study can restore the image quality of sparse-view CT image by reducing artifacts, improving spatial resolution and quantitative accuracy.
Non-small cell lung cancer (NSCLC) accounts for a high proportion of 85% among all lung cancer and has a significantly higher mortality rate (22.7%) compared to other cancers. Therefore, it is very important to predict the prognosis after surgery in patients with non-small cell lung cancer. In this study, the types of preoperative chest CT image patches for non-small cell lung cancer patients with tumor as a region of interest are diversified into five types according to tumor-related information, and performance of single classifier model, ensemble classifier model with soft-voting method, and ensemble classifier model using 3 input channels for combination of three different patches using pre-trained ResNet and EfficientNet CNN networks are analyzed through misclassification cases and Grad-CAM visualization. As a result of the experiment, the ResNet152 single model and the EfficientNet-b7 single model trained on the peritumoral patch showed accuracy of 87.93% and 81.03%, respectively. In addition, ResNet152 ensemble model using the image, peritumoral, and shape-focused intratumoral patches which were placed in each input channels showed stable performance with an accuracy of 87.93%. Also, EfficientNet-b7 ensemble classifier model with soft-voting method using the image and peritumoral patches showed accuracy of 84.48%.
This paper proposes an advanced crop classification model that combines a procedure for weighted combination of spatial features extracted from multi-scale input images with a conventional convolutional neural network (CNN) structure. The proposed model first extracts spatial features from patches with different sizes in convolution layers, and then assigns different weights to the extracted spatial features by considering feature-specific importance using squeeze-and-excitation block sets. The novelty of the model lies in its ability to extract spatial features useful for classification and account for their relative importance. A case study of crop classification with multi-temporal Landsat-8 OLI images in Illinois, USA was carried out to evaluate the classification performance of the proposed model. The impact of patch sizes on crop classification was first assessed in a single-patch model to find useful patch sizes. The classification performance of the proposed model was then compared with those of conventional two CNN models including the single-patch model and a multi-patch model without considering feature-specific weights. From the results of comparison experiments, the proposed model could alleviate misclassification patterns by considering the spatial characteristics of different crops in the study area, achieving the best classification accuracy compared to the other models. Based on the case study results, the proposed model, which can account for the relative importance of spatial features, would be effectively applied to classification of objects with different spatial characteristics, as well as crops.
Many studies have been conducted on developing automatic plant identification algorithms using machine learning to various plant features, such as leaves and flowers. Unlike other plant characteristics, barks show only little change regardless of the season and are maintained for a long period. Nevertheless, barks show a complex shape with a large variation depending on the environment, and there are insufficient materials that can be utilized to train algorithms. Here, in addition to the previously published bark image dataset, BarkNet v.1.0, images of barks were collected, and a dataset consisting of 53 tree species that can be easily observed in Korea was presented. A convolutional neural network (CNN) was trained and tested on the dataset, and the factors that interfere with the model's performance were identified. For CNN architecture, VGG-16 and 19 were utilized. As a result, VGG-16 achieved 90.41% and VGG-19 achieved 92.62% accuracy. When tested on new tree images that do not exist in the original dataset but belong to the same genus or family, it was confirmed that more than 80% of cases were successfully identified as the same genus or family. Meanwhile, it was found that the model tended to misclassify when there were distracting features in the image, including leaves, mosses, and knots. In these cases, we propose that random cropping and classification by majority votes are valid for improving possible errors in training and inferences.
Won, Taeyeon;Eo, Yang Dam;Sung, Hong ki;Chong, Kyu soo;Youn, Junhee
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.38
no.6
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pp.573-581
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2020
Using CCTV images and weather parameters, a method for estimating PM (Particulate Matter) index was proposed, and an experiment was conducted. For CCTV images, we proposed a method of estimating the PM index by applying a deep learning technique based on a CNN (Convolutional Neural Network) with ROI(Region Of Interest) image including a specific spot and an full area image. In addition, after combining the predicted result values by deep learning with the two weather parameters of humidity and wind speed, a post-processing experiment was also conducted to calculate the modified PM index using the learned regression model. As a result of the experiment, the estimated value of the PM index from the CCTV image was R2(R-Squared) 0.58~0.89, and the result of learning the ROI image and the full area image with the measuring device was the best. The result of post-processing using weather parameters did not always show improvement in accuracy in all cases in the experimental area.
In order to minimize the human and time consumption required for rock classification, research on rock classification using artificial intelligence (AI) has recently developed. In this study, basic volcanic rocks were subdivided by using polarizing microscope thin section images. A convolutional neural network (CNN) model based on Tensorflow and Keras libraries was self-producted for rock classification. A total of 720 images of olivine basalt, basaltic andesite, olivine tholeiite, trachytic olivine basalt reference specimens were mounted with open nicol, cross nicol, and adding gypsum plates, and trained at the training : test = 7 : 3 ratio. As a result of machine learning, the classification accuracy was over 80-90%. When we confirmed the classification accuracy of each AI model, it is expected that the rock classification method of this model will not be much different from the rock classification process of a geologist. Furthermore, if not only this model but also models that subdivide more diverse rock types are produced and integrated, the AI model that satisfies both the speed of data classification and the accessibility of non-experts can be developed, thereby providing a new framework for basic petrology research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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