Rahul Joshi;Sushma Kholiya;Himanshu Pandey;Ritu Joshi;Omia Emmanuel;Ameeta Tewari;Taehyun Kim;Byoung-Kwan Cho
Korean Journal of Agricultural Science
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v.50
no.4
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pp.675-696
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2023
Terpenoids, also referred to as terpenes, are a large family of naturally occurring chemical compounds present in the essential oils extracted from medicinal plants. In this study, a nondestructive methodology was created by combining ATR-FT-IR (attenuated total reflectance-Fourier transform infrared), and Raman spectroscopy for the terpenoids assessment in medicinal plants essential oils from ten different geographical locations. Partial least squares regression (PLSR) and support vector regression (SVR) were used as machine learning methodologies. However, a deep learning based model called as one-dimensional convolutional neural network (1D CNN) were also developed for models comparison. With a correlation coefficient (R2) of 0.999 and a lowest RMSEP (root mean squared error of prediction) of 0.006% for the prediction datasets, the SVR model created for FT-IR spectral data outperformed both the PLSR and 1 D CNN models. On the other hand, for the classification of essential oils derived from plants collected from various geographical regions, the created SVM (support vector machine) classification model for Raman spectroscopic data obtained an overall classification accuracy of 0.997% which was superior than the FT-IR (0.986%) data. Based on the results we propose that FT-IR spectroscopy, when coupled with the SVR model, has a significant potential for the non-destructive identification of terpenoids in essential oils compared with destructive chemical analysis methods.
Kim, Dongseok;Song, Jisu;Jeong, Eunji;Hwang, Hyunjung;Park, Jaesung
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.66
no.4
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pp.27-39
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2024
Soil texture is determined by the proportions of sand, silt, and clay within the soil, which influence characteristics such as porosity, water retention capacity, electrical conductivity (EC), and pH. Traditional classification of soil texture requires significant sample preparation including oven drying to remove organic matter and moisture, a process that is both time-consuming and costly. This study aims to explore an alternative method by developing an AI model capable of predicting soil texture from images of pre-sorted soil samples using computer vision and deep learning technologies. Soil samples collected from agricultural fields were pre-processed using sieve analysis and the images of each sample were acquired in a controlled studio environment using a smartphone camera. Color distribution ratios based on RGB values of the images were analyzed using the OpenCV library in Python. A convolutional neural network (CNN) model, built on PyTorch, was enhanced using Digital Image Processing (DIP) techniques and then trained across nine distinct conditions to evaluate its robustness and accuracy. The model has achieved an accuracy of over 80% in classifying the images of pre-sorted soil samples, as validated by the components of the confusion matrix and measurements of the F1 score, demonstrating its potential to replace traditional experimental methods for soil texture classification. By utilizing an easily accessible tool, significant time and cost savings can be expected compared to traditional methods.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.24
no.1
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pp.17-22
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2024
This paper introduces the implementation of a secondhand clothing trading system equipped with virtual fitting functionality based on deep learning. The proposed system provides users with the ability to visually try on secondhand clothing items online and assess their fit. To achieve this, it utilizes the Convolutional Neural Network (CNN) algorithm to create virtual representations of users considering their body shape and the design of the clothing. This enables buyers to pre-assess the fit of clothing items online before actually wearing them, thereby aiding in their purchase decisions. Additionally, sellers can present accurate clothing sizes and fits through the system, enhancing customer satisfaction. This paper delves into the CNN model's training process, system implementation, user feedback, and validates the effectiveness of the proposed system through experimental results.
Chanda Simfukwe;Reeree Lee;Young Chul Youn;Alzheimer’s Disease and Related Dementias in Zambia (ADDIZ) Group
Dementia and Neurocognitive Disorders
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v.22
no.2
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pp.61-68
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2023
Background and Purpose: Analyzing brain amyloid positron emission tomography (PET) images to access the occurrence of β-amyloid (Aβ) deposition in Alzheimer's patients requires much time and effort from physicians, while the variation of each interpreter may differ. For these reasons, a machine learning model was developed using a convolutional neural network (CNN) as an objective decision to classify the Aβ positive and Aβ negative status from brain amyloid PET images. Methods: A total of 7,344 PET images of 144 subjects were used in this study. The 18F-florbetaben PET was administered to all participants, and the criteria for differentiating Aβ positive and Aβ negative state was based on brain amyloid plaque load score (BAPL) that depended on the visual assessment of PET images by the physicians. We applied the CNN algorithm trained in batches of 51 PET images per subject directory from 2 classes: Aβ positive and Aβ negative states, based on the BAPL scores. Results: The binary classification of the model average performance matrices was evaluated after 40 epochs of three trials based on test datasets. The model accuracy for classifying Aβ positivity and Aβ negativity was (95.00±0.02) in the test dataset. The sensitivity and specificity were (96.00±0.02) and (94.00±0.02), respectively, with an area under the curve of (87.00±0.03). Conclusions: Based on this study, the designed CNN model has the potential to be used clinically to screen amyloid PET images.
Thomas Weikert;Luca Andre Noordtzij;Jens Bremerich;Bram Stieltjes;Victor Parmar;Joshy Cyriac;Gregor Sommer;Alexander Walter Sauter
Korean Journal of Radiology
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v.21
no.7
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pp.891-899
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2020
Objective: To assess the diagnostic performance of a deep learning-based algorithm for automated detection of acute and chronic rib fractures on whole-body trauma CT. Materials and Methods: We retrospectively identified all whole-body trauma CT scans referred from the emergency department of our hospital from January to December 2018 (n = 511). Scans were categorized as positive (n = 159) or negative (n = 352) for rib fractures according to the clinically approved written CT reports, which served as the index test. The bone kernel series (1.5-mm slice thickness) served as an input for a detection prototype algorithm trained to detect both acute and chronic rib fractures based on a deep convolutional neural network. It had previously been trained on an independent sample from eight other institutions (n = 11455). Results: All CTs except one were successfully processed (510/511). The algorithm achieved a sensitivity of 87.4% and specificity of 91.5% on a per-examination level [per CT scan: rib fracture(s): yes/no]. There were 0.16 false-positives per examination (= 81/510). On a per-finding level, there were 587 true-positive findings (sensitivity: 65.7%) and 307 false-negatives. Furthermore, 97 true rib fractures were detected that were not mentioned in the written CT reports. A major factor associated with correct detection was displacement. Conclusion: We found good performance of a deep learning-based prototype algorithm detecting rib fractures on trauma CT on a per-examination level at a low rate of false-positives per case. A potential area for clinical application is its use as a screening tool to avoid false-negative radiology reports.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.1
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pp.47-55
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2024
We spend a lot of time in indoor space, and the space has a huge impact on our lives. Interior design plays a significant role to make an indoor space attractive and functional. However, it should consider a lot of complex elements such as color, pattern, and material etc. With the increasing demand for interior design, there is a growing need for technologies that analyze these design elements accurately and efficiently. To address this need, this study suggests a deep learning-based design analysis system. The proposed system consists of a semantic segmentation model that classifies spatial components and an image classification model that classifies attributes such as color, pattern, and material from the segmented components. Semantic segmentation model was trained using a dataset of 30000 personal indoor interior images collected for research, and during inference, the model separate the input image pixel into 34 categories. And experiments were conducted with various backbones in order to obtain the optimal performance of the deep learning model for the collected interior dataset. Finally, the model achieved good performance of 89.05% and 0.5768 in terms of accuracy and mean intersection over union (mIoU). In classification part convolutional neural network (CNN) model which has recorded high performance in other image recognition tasks was used. To improve the performance of the classification model we suggests an approach that how to handle data that has data imbalance and vulnerable to light intensity. Using our methods, we achieve satisfactory results in classifying interior design component attributes. In this paper, we propose indoor space design analysis system that automatically analyzes and classifies the attributes of indoor images using a deep learning-based model. This analysis system, used as a core module in the A.I interior recommendation service, can help users pursuing self-interior design to complete their designs more easily and efficiently.
Clustering is an unsupervised learning method that involves grouping data based on features such as distance metrics, using data without known labels or ground truth values. This method has the advantage of being applicable to various types of data, including images, text, and audio, without the need for labeling. Traditional clustering techniques involve applying dimensionality reduction methods or extracting specific features to perform clustering. However, with the advancement of deep learning models, research on deep clustering techniques using techniques such as autoencoders and generative adversarial networks, which represent input data as latent vectors, has emerged. In this study, we propose a deep clustering technique based on deep learning. In this approach, we use an autoencoder to transform the input data into latent vectors, and then construct a vector space according to the cluster structure and perform k-means clustering. We conducted experiments using the MNIST and Fashion-MNIST datasets in the PyTorch machine learning library as the experimental environment. The model used is a convolutional neural network-based autoencoder model. The experimental results show an accuracy of 89.42% for MNIST and 56.64% for Fashion-MNIST when k is set to 10.
Baek-gyeom Seong;Xiongzhe Han;Seung-hwa Yu;Chun-gu Lee;Yeongho Kang;Hyun Ho Woo;Hunsuk Lee;Dae-Hyun Lee
Journal of Drive and Control
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v.21
no.2
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pp.53-64
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2024
Global population growth has resulted in an increased demand for food production. Simultaneously, aging rural communities have led to a decrease in the workforce, thereby increasing the demand for automation in agriculture. Drones are particularly useful for unmanned pest control fields. However, the current method of uniform spraying leads to environmental damage due to overuse of pesticides and drift by wind. To address this issue, it is necessary to enhance spraying performance through precise performance evaluation. Therefore, as a foundational study aimed at optimizing drone-based pest control technologies, this research evaluated water-sensitive paper (WSP) via density map estimation using convolutional neural networks (CNN) with a encoder-decoder structure. To achieve more accurate estimation, this study implemented multi-task learning, incorporating an additional classifier for image segmentation alongside the density map estimation classifier. The proposed model in this study resulted in a R-squared (R2) of 0.976 for coverage area in the evaluation data set, demonstrating satisfactory performance in evaluating WSP at various density levels. Further research is needed to improve the accuracy of spray result estimations and develop a real-time assessment technology in the field.
Style transfer algorithms are currently undergoing active research and are used, for example, to convert ordinary images into classical painting styles. However, such algorithms have yet to produce appropriate results when applied to Korean cultural heritage images, while the number of cases for such applications also remains insufficient. Accordingly, this study attempts to develop a style transfer algorithm that can be applied to styles found among Korean cultural heritage. The algorithm was produced by improving data comprehension by enabling it to learn meaningful characteristics of the styles through representation learning and to separate the cultural heritage from the background in the target images, allowing it to extract the style-relevant areas with the desired color and texture from the style images. This study confirmed that, by doing so, a new image can be created by effectively transferring the characteristics of the style image while maintaining the form of the target image, which thereby enables the transfer of a variety of cultural heritage styles.
Isaac Seow-En;Ye Xin Koh;Yun Zhao;Boon Hwee Ang;Ivan En-Howe Tan;Aik Yong Chok;Emile John Kwong Wei Tan;Marianne Kit Har Au
Annals of Hepato-Biliary-Pancreatic Surgery
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v.28
no.1
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pp.14-24
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2024
This study aims to assess the quality and performance of predictive models for colorectal cancer liver metastasis (CRCLM). A systematic review was performed to identify relevant studies from various databases. Studies that described or validated predictive models for CRCLM were included. The methodological quality of the predictive models was assessed. Model performance was evaluated by the reported area under the receiver operating characteristic curve (AUC). Of the 117 articles screened, seven studies comprising 14 predictive models were included. The distribution of included predictive models was as follows: radiomics (n = 3), logistic regression (n = 3), Cox regression (n = 2), nomogram (n = 3), support vector machine (SVM, n = 2), random forest (n = 2), and convolutional neural network (CNN, n = 2). Age, sex, carcinoembryonic antigen, and tumor staging (T and N stage) were the most frequently used clinicopathological predictors for CRCLM. The mean AUCs ranged from 0.697 to 0.870, with 86% of the models demonstrating clear discriminative ability (AUC > 0.70). A hybrid approach combining clinical and radiomic features with SVM provided the best performance, achieving an AUC of 0.870. The overall risk of bias was identified as high in 71% of the included studies. This review highlights the potential of predictive modeling to accurately predict the occurrence of CRCLM. Integrating clinicopathological and radiomic features with machine learning algorithms demonstrates superior predictive capabilities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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