최근 대용량 데이터에 대한 효율적인 데이터 분석 기법이 활발히 연구되고 있다. 대표적인 기법으로는 맵리듀스 환경에서 보로노이 다이어그램을 이용한 k 최근접점 조인(VkNN-join) 알고리즘이 존재한다. VkNN-join 알고리즘은 부분집합 Ri에 연관된 부분집합 Sj만을 후보탐색 영역으로 선정하여 질의를 처리하기 때문에 질의처리 시간을 감소시킨다. 그러나 VkNN-join은 색인 구축 비용이 높으며, kNN 연산 오버헤드가 큰 문제점이 존재한다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 대용량 데이터 분석을 위한 맵리듀스 기반 kNN join 질의처리 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 시드 기반의 동적 분할을 통해 색인구조 구축비용을 감소시킨다. 또한 시드 간 평균 거리를 기반으로 후보 영역을 선정함으로써, 연산 오버헤드를 감소시킨다. 아울러, 성능 평가를 통해 제안하는 기법이 질의처리 시간 측면에서 기존 기법에 비해 우수함을 나타낸다.
본 논문에서는 서로 다른 크기의 클러스터에 대해서 효과적으로 데이터를 분류할 수 있는 내부클러스터를 이용한 개선된 FCM 알고리즘을 제안하였다. 내부클러스터는 평균내부거리 안쪽에 속하는 데이터 집합으로 클러스터의 크기와 밀도에 비례한다. 그러므로 이를 이용한 개선된 FCM 알고리즘은 기존의 FCM 알고리즘이 클러스터 크기가 다를 경우 퍼지분할과 중심탐색을 제대로 하지 못하는 문제점을 개선한 수 있다. 실험을 통하여 개선된 FCM 알고리즘이 분류 엔트로피에 의해 기존의 FCM 알고리즘 보다 더 좋은 결과를 나타냄을 알 수 있었다.
본 논문은 중심 화소의 FOD 성분값과 인접 가해 성분값의 평균으로 축소 성분값을 산출함으로써 FOD에 적응성을 부여한 디지털 영상 축소 알고리즘의 성능을 분석함에 그 목적이 있다. 제안된 방법은, 중심 화소의 우측 및 하측 인접 화소의 기울기의 크기를 이용하여 산출한 각각의 국부 가해 가중치를 우측 및 하측 인접 화소값에 곱한 후에 그 결과를 합산함으로써 인접 가해 성분값을 구하고 FOD 성분값과 이 인접 가해 성분값을 평균하여 축소 성분값을 구하는 과정을 전체 영역에 반복적으로 수행함으로써 축소 영상을 얻을 수 있다. 제안된 축소 방법에 따르면, 적은 연산량을 요하면서도 평균적으로 우수한 결과를 제공하는 FOD 방식의 장점을 취하면서 인접 화소의 유효 가해 성분을 각각의 국부 가해 가중치에 따라 축소 성분값에 적응적으로 반영함으로써 FOD의 단점인 몽롱화 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있는 바, 개선된 정보 보존성을 제공할 수 있는 이점이 있다. 본고에서는 주관적인 성능과 하드웨어 복잡도 측면에서 제안된 방법과 기존의 각 방식에 대한 성능을 분석 평가한다.
스케쥴링 알고리즘들은 제안된 패킷 지연을 가진 각 연결에 대하여보장된 대역을 제공한다. 스케쥴링 알고리즘의 일종인 WRR은 매우 간편하며 각 큐에 다른 가중치를 할당하여 여러 큐를 직접 제어한다. BSW 알고리즘은 WRR 스케쥴러를 구현하는데 버퍼 관리를 효율적으로 수행하도록 제안되었다. 그러나 BSW 알고리즘은 VC에 실제 할당된 가중치 보다 더 많은 가중치를 할당하고 서비스 받을 VC의 큐가 비어있을 때 서비스를 수행하지 않기 때문에 셀 지연 및 최대 큐 길이에서 심각한 성능 저하를 유발한다. 본 논문에서는 WRR 스케쥴링 알고리즘을 효율적으로 수행할 수 있는 새로운 BSW 구조를 제안한다. 또한, 새로운 BSW 구조에 적합한 셀 스케쥴링 알고리즘을 개발한다. 제안된 BSW 구조와 알고리즘은 VC에 할당된 가중치를 정확히 유지 할 수 있고, 서비스 받을 VC큐가 비어 있을 경우 다른 VC 셀을 서비스하여 평균 셀 지연 및 최대 버퍼 크기를 감소시킨다. 그리고 셀 서비스율을 전체적으로 증가시킨다.
ES(Exponentially weighted Stepsize) 알고리즘은 연산 과정이 간단하고 수렴 속도가 빠르지만 Stepsize 값을 결정하기 위해 일정한 조건에서 결정된 공간 임펄스 응답들을 이용하기 때문에 외부 잡음이 발생할 경우 음향 반향 제거 성능이 저하된다. 본 논문에서는 기존의 반향 제거기에 Stepsize 생성기를 추가하여 외부 잡음에 대한 ES 알고리즘의 단점을 개선하고 잡음에 대한 강건함을 향상시키는 새로운 반향 제거기를 개발하였다. Stepsize 생성기는 두 개의 이동 평균기를 이용하여 외부 잡음에 크기와는 독립적으로 Stepsize 값을 결정하며, 이로부터 대각선(diagonal) 모양을 가지는 Stepsize 행렬을 생성하여 반향 제거기에 적용한다. 본 논문에서는 NLMS 알고리즘, ES 알고리즘, 제안된 알고리즘의 수렴 특성을 잡음의 크기별로 시뮬레이션 하였으며, 또한 제안된 알고리즘의 잔여 에러의 크기도 다른 두 알고리즘에 비해 5[dB] 에서 10[dB]정도 작아지는 것을 확인하였다.
정렬 알고리즘에서 사용한 원소 간 비교횟수를 기준으로, 비교횟수가 많게 되는 순열을 최악의 인스턴스(worst-case instance)라 명명하고 이를 찾기 위해 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하였다. 잘 알려진 퀵 정렬(quick sort), 머지 정렬(merge sort), 힙 정렬(heap sort), 삽입 정렬(insertion sort), 쉘 정렬(shell sort), 개선된 퀵 정렬(advanced quick sort)에 대해서 실험하였다. 머지 정렬과 삽입 정렬에 대해 탐색한 인스턴스는 최악의 인스턴스에 거의 근접하였다. 퀵 정렬은 크기가 증가함에 따라 최악의 인스턴스 탐색이 어려웠다. 나머지 정렬에 대해서 찾은 인스턴스는 최악의 인스턴스인지 이론적으로 보장할 수 없지만, 임의의 1,000개 순열을 정렬해서 얻은 비교횟수들의 평균치보다는 훨씬 높았다. 본 논문의 최악의 인스턴스를 탐색하는 시도는 알고리즘의 성능 검증을 위한 테스트 데이터를 생성한다는 점에서 의미가 크다.
본 논문은 보청기의 피드백 제거 알고리즘을 실시간으로 실현한 내용을 다루었다. 기존의 시간 영역에서의 최소 평균 자승 기법을 주파수 영역으로 변환하여 처리함으로써 계산상의 부하를 최소화하였다. 적응 필터 알고리즘의 확인은 Matlab(Matrix laboratory) 기반으로 수행하였고, 이를 CSR 8675 블루투스 DSP IC(Digital Signal Processor Integrated Circuit) 칩 펌웨어로 실현하고 검증해보였다. 스마트폰으로의 원격 무선 제어 기능이 포함된 스마트 보청기는 사용자 접근 편의성이 강화된다.
메모리 기반 추론에서 기억공간의 효율적인 사용과 분류성능의 향상을 위하여, 재귀 분할 평균 기법을 제안하였다. 이 알고리즘은 패턴공간을 구성하는 각 초월 평면이 동일한 클래스소속으로 패턴으로 구성될 때까지 재귀적으로 분할한 후, 초월 평면별로 소속된 패턴들의 평균값을 계산하여 대표패턴을 추출한다. 또한 각 특징과 클래스간의 상호정보를 특징의 가중치로 사용하여 분류 성능의 향상을 시도하였다. 제안된 알고리즘은 k-NN(k-Nearest Neighbors) 분류기에서 필요로 하는 메모리 공간의 30~90%만을 사용하며, 분류에 있어서도 k-NN과 유사한 인식 성능을 보이고 있다. 또한 저장된 패턴 개수의 감소로 인하여, 실제 분류에 소요되는 시간에 있어서도 k-NN보다 월등히 우수한 성능을 보이고 있다.
시계열 데이터를 예측하는 것은 매우 어려운 작업이다. 비선형적인 특성을 갖는 신호에서 얻어지는 데이터들이 불확실성을 가지고 있기 때문이다. 본 논문은 특정 시계열 데이터의 정확한 예측을 위하여 시계열 자료가 어떤 패턴에 따라 변화한다는 전제하에서 과거 자료들을 평균하여 미분으로써, 시계열 변화 패턴의 찾았다. 또한 미분 데이터의 반영 비율에 따라 특이성을 갖는 시계열데이터를 일반화하기 위하여 확률변수를 적용하였다. 순환변동과 계절변동을 소거하고, 불규칙 변동만을 추출하여 경향의 추세를 더한 예측값을 계산하게 된다. 이렇게 예측된 값은 이동평균과 단순이동평균에 의하여 가장 좋은 결과값을 갖는 알고리즘과 비교를 통하여 제안 알고리즘의 우수성을 입증하였다.
커널 기반 평균 이동 물체 추적(kernel-based mean-shift object tracking) 방법은 신뢰할 수 있는 물체 추적의 실시간 구현이 가능하기 때문에 최근 많은 관심을 받고 있다. 이 알고리즘은 표적 모델과 표적 후보 간의 히스토그램 유사성 비교를 통해 최적의 평균이동 벡터를 찾는데, 실시간 구현을 위해 대부분의 알고리즘에서는 색-공간의 균일 양자화를 수행한다. 하지만, 영상의 명암 분포가 편중되어 있는 경우 색-공간의 양자화 후 히스토그램 분포가 몇 몇 빈에 집중되기 때문에 히스토그램 유사성 비교의 정확도를 감소시키게 되고, 따라서 추적의 성능이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 히스토그램 빈을 적응적으로 조절하는 비-균일 양자화 알고리즘이 제안되었으나 높은 복잡도로 인해 실시간 추적 알고리즘에 부적합한 단점을 갖고 있다. 이에 본 논문에서는 표적 모델에 대한 히스토그램 평활화를 수행한 후 색-공간의 균일 양자화를 수행하는 형태의 고속 비-균일 양자화 기법을 제안함으로써, 색-공간 양자화 후에도 표적 모델의 명암 분포가 전 색-영역에 고르게 분포되도록 함으로써 실시간 평균 이동 추적 기법의 추적 성능이 개선될 수 있도록 하였다. 제안하는 색-공간 양자화 기법을 통해 표적 모델과 비교 후보군 사이에 비교 대상이 되는 색 요소가 증가하게 되며, 보다 정확도 높은 히스토그램 유사성 결과를 얻을 수 있었다. 물체 추적용 영상을 통한 실험 결과, 제안하는 알고리즘은 복잡도 증가가 거의 발생하지 않는 동시에, 기존 비-균일 양자화 알고리즘 결과와 유사하거나 좀 더 나은 추적 결과를 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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