Imaging through multicore fiber (MCF) is of great significance in the biomedical domain. Although several techniques have been developed to image an object from a signal passing through MCF, these methods are strongly dependent on the surroundings, such as vibration and the temperature fluctuation of the fiber's environment. In this paper, we apply a new, strong technique called deep learning to reconstruct the phase image through a MCF in which each core is multimode. To evaluate the network, we employ the binary cross-entropy as the loss function of a convolutional neural network (CNN) with improved U-net structure. The high-quality reconstruction of input objects upon spatial light modulation (SLM) can be realized from the speckle patterns of intensity that contain the information about the objects. Moreover, we study the effect of MCF length on image recovery. It is shown that the shorter the fiber, the better the imaging quality. Based on our findings, MCF may have applications in fields such as endoscopic imaging and optical communication.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.3
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pp.141-148
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2021
This paper presents a method to detect zebra-crossing using deep learning which combines SegNet and ResNet. For the blind, a safe crossing system is important to know exactly where the zebra-crossings are. Zebra-crossing detection by deep learning can be a good solution to this problem and robotic vision-based assistive technologies sprung up over the past few years, which focused on specific scene objects using monocular detectors. These traditional methods have achieved significant results with relatively long processing times, and enhanced the zebra-crossing perception to a large extent. However, running all detectors jointly incurs a long latency and becomes computationally prohibitive on wearable embedded systems. In this paper, we propose a model for fast and stable segmentation of zebra-crossing from captured images. The model is improved based on a combination of SegNet and ResNet and consists of three steps. First, the input image is subsampled to extract image features and the convolutional neural network of ResNet is modified to make it the new encoder. Second, through the SegNet original up-sampling network, the abstract features are restored to the original image size. Finally, the method classifies all pixels and calculates the accuracy of each pixel. The experimental results prove the efficiency of the modified semantic segmentation algorithm with a relatively high computing speed.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.2
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pp.363-368
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2021
Ship engine rooms have improved automation systems owing to the advancement of technology. However, there are many variables at sea, such as wind, waves, vibration, and equipment aging, which cause loosening, cutting, and leakage, which are not measured by automated systems. There are cases in which only one engineer is available for patrolling. This entails many risk factors in the engine room, where rotating equipment is operating at high temperature and high pressure. When the engineer patrols, he uses his five senses, with particular high dependence on vision. We hereby present a preliminary study to implement an engine-room patrol robot that detects and informs the machine room while a robot patrols the engine room. Images of ship engine-room equipment were classified using a convolutional neural network (CNN). After constructing the image dataset of the ship engine room, the network was trained with a pre-trained CNN model. Classification performance of the trained model showed high reproducibility. Images were visualized with a class activation map. Although it cannot be generalized because the amount of data was limited, it is thought that if the data of each ship were learned through transfer learning, a model suitable for the characteristics of each ship could be constructed with little time and cost expenditure.
Recent recommendation system studies apply various deep learning models to represent user and item interactions better. One of the noteworthy studies is ONCF(Outer product-based Neural Collaborative Filtering) which builds a two-dimensional interaction map via outer product and employs CNN (Convolutional Neural Networks) to learn high-order correlations from the map. However, ONCF has limitations in recommendation performance due to the problems with CNN and the absence of side information. ONCF using CNN has an inductive bias problem that causes poor performances for data with a distribution that does not appear in the training data. This paper proposes to employ a Vision Transformer (ViT) instead of the vanilla CNN used in ONCF. The reason is that ViT showed better results than state-of-the-art CNN in many image classification cases. In addition, we propose a new architecture to reflect side information that ONCF did not consider. Unlike previous studies that reflect side information in a neural network using simple input combination methods, this study uses an independent auxiliary classifier to reflect side information more effectively in the recommender system. ONCF used a single latent vector for user and item, but in this study, a channel is constructed using multiple vectors to enable the model to learn more diverse expressions and to obtain an ensemble effect. The experiments showed our deep learning model improved performance in recommendation compared to ONCF.
This paper proposes a noise-tolerant image classification system using multiple autoencoders. The development of deep learning technology has dramatically improved the performance of image classifiers. However, if the images are contaminated by noise, the performance degrades rapidly. Noise added to the image is inevitably generated in the process of obtaining and transmitting the image. Therefore, in order to use the classifier in a real environment, we have to deal with the noise. On the other hand, the autoencoder is an artificial neural network model that is trained to have similar input and output values. If the input data is similar to the training data, the error between the input data and output data of the autoencoder will be small. However, if the input data is not similar to the training data, the error will be large. The proposed system uses the relationship between the input data and the output data of the autoencoder, and it has two phases to classify the images. In the first phase, the classes with the highest likelihood of classification are selected and subject to the procedure again in the second phase. For the performance analysis of the proposed system, classification accuracy was tested on a Gaussian noise-contaminated MNIST dataset. As a result of the experiment, it was confirmed that the proposed system in the noisy environment has higher accuracy than the CNN-based classification technique.
In this paper, we propose CNN-based HMI system using Doppler radar and voice sensor, and present hardware design and implementation results. To overcome the limitation of single sensor monitoring, the proposed HMI system combines data from two sensors to improve performance. The proposed system exhibits improved performance by 3.5% and 12% compared to a single radar and voice sensor-based classifier in noisy environment. In addition, hardware to accelerate the complex computational unit of CNN is implemented and verified on the FPGA test system. As a result of performance evaluation, the proposed HMI acceleration platform can be processed with 95% reduction in computation time compared to a single software-based design.
Seo, Youngwook;Lee, Ahyeong;Kim, Bal-Geum;Lim, Jongguk
Korean Journal of Agricultural Science
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v.47
no.3
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pp.633-644
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2020
Rice paper is an element of Vietnamese cuisine that can be used to wrap vegetables and meat. Rice and starch are the main ingredients of rice paper and their mixing ratio is important for quality control. In a commercial factory, assessment of food safety and quantitative supply is a challenging issue. A rapid and non-destructive monitoring system is therefore necessary in commercial production systems to ensure the food safety of rice and starch flour for the rice paper wrap. In this study, fluorescence hyperspectral imaging technology was applied to classify grain flours. Using the 3D hyper cube of fluorescence hyperspectral imaging (fHSI, 420 - 730 nm), spectral and spatial data and chemometric methods were applied to detect and classify flours. Eight flours (rice: 4, starch: 4) were prepared and hyperspectral images were acquired in a 5 (L) × 5 (W) × 1.5 (H) cm container. Linear discriminant analysis (LDA), partial least square discriminant analysis (PLSDA), support vector machine (SVM), classification and regression tree (CART), and random forest (RF) with a few preprocessing methods (multivariate scatter correction [MSC], 1st and 2nd derivative and moving average) were applied to classify grain flours and the accuracy was compared using a confusion matrix (accuracy and kappa coefficient). LDA with moving average showed the highest accuracy at A = 0.9362 (K = 0.9270). 1D convolutional neural network (CNN) demonstrated a classification result of A = 0.94 and showed improved classification results between mimyeon flour (MF)1 and MF2 of 0.72 and 0.87, respectively. In this study, the potential of non-destructive detection and classification of grain flours using fHSI technology and machine learning methods was demonstrated.
Quick identification of the condition of tunnel face and optimized determination of support patterns during tunnel excavation in underground construction projects help engineers prevent tunnel collapse and safely excavate tunnels. This study investigates a CNN technique for quick determination of rock quality classification depending on the condition of tunnel face, and presents the procedure for rock quality classification using a deep learning technique and the improved method for accurate prediction. The VGG16 model developed by tens of thousands prestudied images was used for deep learning, and 1,469 tunnel face images were used to classify the five types of rock quality condition. In this study, the prediction accuracy using this technique was up to 83.9%. It is expected that this technique can be used for an error-minimizing rock quality classification system not depending on experienced professionals in rock quality rating.
This study develops an artificial intelligence prediction system for Fine particulate Matter(PM2.5) based on the deep learning algorithm GAN model. The experimental data are closely related to the changes in temperature, humidity, wind speed, and atmospheric pressure generated by the time series axis and the concentration of air pollutants such as SO2, CO, O3, NO2, and PM10. Due to the characteristics of the data, since the concentration at the current time is affected by the concentration at the previous time, a predictive model for recursive supervised learning was applied. For comparative analysis of the accuracy of the existing models, CNN and LSTM, the difference between observation value and prediction value was analyzed and visualized. As a result of performance analysis, it was confirmed that the proposed GAN improved to 15.8%, 10.9%, and 5.5% in the evaluation items RMSE, MAPE, and IOA compared to LSTM, respectively.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.5
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pp.881-890
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2022
As individual and group users actively use drones, the risks (Intrusion, Information leakage, and Sircraft crashes and so on) in no-fly zones are also increasing. Therefore, it is necessary to build a system that can detect drones intruding into the no-fly zone. General acoustic drone detection researches do not derive location-independent performance by directly learning drone sound including environmental noise in a deep learning model to overcome environmental noise. In this paper, we propose a drone detection system that collects sounds including environmental noise, and detects drones by removing noise from target sound. After removing environmental noise from the collected sound, the proposed system predicts the drone sound using Mel spectrogram and CNN deep learning. As a result, It is confirmed that the drone detection performance, which was weak due to unstudied environmental noises, can be improved by more than 7%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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