Suho Bak;Heung-Min Kim;Tak-Young Kim;Jae-Young Lim;Seon Woong Jang
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.3
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pp.297-309
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2023
The degradation of coastal ecosystems and fishery environments is accelerating due to the recent phenomenon of invertebrate grazers. To effectively monitor and implement preventive measures for this phenomenon, the adoption of remote sensing-based monitoring technology for extensive maritime areas is imperative. In this study, we compared and analyzed the robustness of deep learning-based object detection modelsfor detecting and monitoring invertebrate grazersfrom underwater videos. We constructed an image dataset targeting seven representative species of invertebrate grazers in the coastal waters of South Korea and trained deep learning-based object detection models, You Only Look Once (YOLO)v7 and YOLOv8, using this dataset. We evaluated the detection performance and speed of a total of six YOLO models (YOLOv7, YOLOv7x, YOLOv8s, YOLOv8m, YOLOv8l, YOLOv8x) and conducted robustness evaluations considering various image distortions that may occur during underwater filming. The evaluation results showed that the YOLOv8 models demonstrated higher detection speed (approximately 71 to 141 FPS [frame per second]) compared to the number of parameters. In terms of detection performance, the YOLOv8 models (mean average precision [mAP] 0.848 to 0.882) exhibited better performance than the YOLOv7 models (mAP 0.847 to 0.850). Regarding model robustness, it was observed that the YOLOv7 models were more robust to shape distortions, while the YOLOv8 models were relatively more robust to color distortions. Therefore, considering that shape distortions occur less frequently in underwater video recordings while color distortions are more frequent in coastal areas, it can be concluded that utilizing YOLOv8 models is a valid choice for invertebrate grazer detection and monitoring in coastal waters.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.16
no.1
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pp.1-8
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2013
This study focuses on a ship detection and tracking method using Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar used for horizontal surveillance. In general, FMCW radar can play an important role in maritime surveillance, because it has many advantages such as low warm-up time, low power consumption, and its all weather performance. In this paper, we introduce an effective method for data and signal processing of ship's detecting and tracking using the X-band radar. Ships information was extracted using an image-based processing method such as the land masking and morphological filtering with a threshold for a cycle data merged from raw data (spoke data). After that, ships was tracked using search-window that is ship's expected rectangle area in the next frame considering expected maximum speed (19 kts) and interval time (5 sec). By using this method, the tracking results for most of the moving object tracking was successful and those results were compared with AIS (Automatic Identification System) for ships position. Therefore, it can be said that the practical application of this detection and tracking method using FMCW radar improve the maritime safety as well as expand the surveillance coverage cost-effectively. Algorithm improvements are required for an enhancement of small ship detection and tracking technique in the future.
Deposited Marine Debris(DMD) can negatively affect marine ecosystems, fishery resources, and maritime safety and is mainly detected by sonar sensors, lifting frames, and divers. Considering the limitation of cost and time, recent efforts are being made by integrating underwater images and artificial intelligence (AI). We conducted a comparative study of You Only Look Once Version 5 (YOLOv5) and You Only Look Once Version 7 (YOLOv7) models to detect DMD from underwater images for more accurate and efficient management of DMD. For the detection of the DMD objects such as glass, metal, fish traps, tires, wood, and plastic, the two models showed a performance of over 0.85 in terms of Mean Average Precision (mAP@0.5). A more objective evaluation and an improvement of the models are expected with the construction of an extensive image database.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.13
no.5
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pp.931-936
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2018
We designed an x-band radar for motion detector using a frequency tunable hairpin ring resonator. The proposed doppler radar sensor can vary the oscillation frequency by applying a hairpin resonator using a varactor diode to the oscillator, and this can also reduce the size by transmitting and receiving a signal from Tx/Rx dual antenna. The fabricated doppler radar sensor was fabricated in $30{\times}24mm$, and it was confirmed that the pulse width difference occurred according to the distance from the object. The measurement results showed oscillation at 10.525GHz. We confirmed that it is enough to use as radar for motion detection from the measured results.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.05a
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pp.50-53
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2022
Recently, there have been cases in which counterfeit foreign ships have entered and left domestic ports several times. Vessels have a ship-specific serial number given by the International Maritime Organization (IMO) to identify the vessel, and IMO marking is mandatory on all ships built since 2004. In the case of airports and ports, which are representative logistics platforms, a security system is essential, but it is difficult to establish a security system at a port and there are many blind spots, which can cause security problems due to insufficient security systems. In this paper, a port security system is designed using deep learning object recognition and OpenCV. The security system process extracts the IMO number of the ship after recognizing the object when entering the ship, determines whether it is the same ship through feature point matching for ships with entry records, and stores the ship image and IMO number in the entry/exit DB for the first arrival vessel. Through the system of this paper, port security can be strengthened by improving the efficiency and system of port logistics by increasing the efficiency of port management personnel and reducing incidental costs caused by unauthorized entry.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.1
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pp.22-28
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2021
This is a basic study on the development of deep learning-based algorithms to detect smoke before the smoke detector operates in the event of a ship fire, analyze and utilize the detected data, and support fire suppression and evacuation activities by predicting the spread of smoke before it spreads to remote areas. Proposed algorithms were reviewed in accordance with the following procedures. As a first step, smoke images obtained through fire simulation were applied to the YOLO (You Only Look Once) model, which is a deep learning-based object detection algorithm. The mean average precision (mAP) of the trained YOLO model was measured to be 98.71%, and smoke was detected at a processing speed of 9 frames per second (FPS). The second step was to estimate the spread of smoke using the coordinates of the boundary box, from which was utilized to extract the smoke geometry from YOLO. This smoke geometry was then applied to the time series prediction algorithm, long short-term memory (LSTM). As a result, smoke spread data obtained from the coordinates of the boundary box between the estimated fire occurrence and 30 s were entered into the LSTM learning model to predict smoke spread data from 31 s to 90 s in the smoke image of a fast fire obtained from fire simulation. The average square root error between the estimated spread of smoke and its predicted value was 2.74.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.2
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pp.370-376
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2022
Smart ships related studies are being conducted in various fields owing to the development of technology, and an engine room patrol robot that can patrol the unmanned engine room is one such study. A patrol robot moves around the engine room based on the information learned through artificial intelligence and checks the machine normality and occurrence of abnormalities such as water leakage, oil leakage, and fire. Study on engine room patrol robots is mainly conducted on machine detection using artificial intelligence, however study on movement and control is insufficient. This causes a problem in that even if a patrol robot detects an object, there is no way to move to the detected object. To secure maneuverability to quickly identify the presence of abnormality in the engine room, this study experimented with whether a patrol robot can determine the shortest path by applying the A* algorithm. Data were obtained by driving a small car equipped with LiDAR in the ship engine room and creating a map by mapping the obtained data with SLAM(Simultaneous Localization And Mapping). The starting point and arrival point of the patrol robot were set on the map, and the A* algorithm was applied to determine whether the shortest path from the starting point to the arrival point was found. Simulation confirmed that the shortest route was well searched while avoiding obstacles from the starting point to the arrival point on the map. Applying this to the engine room patrol robot is believed to help improve ship safety.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.34
no.5
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pp.503-514
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2016
Delineation of accurate object boundaries is crucial to provide reliable spatial information products such as digital topographic maps, building models, and spatial database. In LiDAR(Light Detection and Ranging) data, real boundaries of the buildings exist somewhere between outer-most points on the roofs and the closest points to the buildings among points on the ground. In most cases, areas of the building footprints represented by LiDAR points are smaller than actual size of the buildings because LiDAR points are located inside of the physical boundaries. Therefore, building boundaries determined by points on the roofs do not coincide with the actual footprints. This paper aims to estimate accurate boundaries that are close to the physical boundaries using airborne LiDAR data. The accurate boundaries are determined from the non-gridded original LiDAR data using initial boundaries extracted from the gridded data. The similar method implemented in this paper is also found in demarcation of the maritime boundary between two territories. The proposed method consists of determining initial boundaries with segmented LiDAR data, estimating accurate boundaries, and accuracy evaluation. In addition, extremely low density data was also utilized for verifying robustness of the method. Both simulation and real LiDAR data were used to demonstrate feasibility of the method. The results show that the proposed method is effective even though further refinement and improvement process could be required.
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