KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.12
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pp.5744-5764
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2018
In Wireless Sensor Networks (WSNs) for Internet of Things (IoT) environment, fault tolerance is a most fundamental issue due to strict energy constraint of sensor node. In this paper, a robust energy saving data dissemination protocol for IoT-WSNs is proposed. Minimized energy consumption and dissemination delay time based on signal strength play an important role in our scheme. The representative dissemination protocol SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) overcomes overlapped data problem of the classical Flooding scheme. However, SPIN never considers distance between nodes, thus the issue of dissemination energy consumption is becoming more important problem. In order to minimize the energy consumption, the shortest path between sensors should be considered to disseminate the data through the entire IoT-WSNs. SPMS (Shortest Path Mined SPIN) scheme creates routing tables using Bellman Ford method and forwards data through a multi-hop manner to optimize power consumption and delay time. Due to these properties, it is very hard to avoid heavy traffic when routing information is updated. Additionally, a node failure of SPMS would be caused by frequently using some sensors on the shortest path, thus network lifetime might be shortened quickly. In contrast, our scheme is resilient to these failures because it employs energy aware concept. The dissemination delay time of the proposed protocol without a routing table is similar to that of shortest path-based SPMS. In addition, our protocol does not require routing table, which needs a lot of control packets, thus it prevents excessive control message generation. Finally, the proposed scheme outperforms previous schemes in terms of data transmission success ratio, therefore our protocol could be appropriate for IoT-WSNs environment.
In this paper, we propose a novel algorithm for hand gesture recognition. The hand detection method is based on human skin color, and we use the boundary energy information to locate the hand region accurately, then the moment method will be employed to locate the hand palm center. Hand gesture recognition can be separated into 2 step: firstly, the hand posture recognition: we employ the parallel NNs to deal with problem of hand posture recognition, pattern of a hand posture can be extracted by utilize the fitting ellipses method, which separates the detected hand region by 12 ellipses and calculates the white pixels rate in ellipse line. the pattern will be input to the NNs with 12 input nodes, the NNs contains 4 output nodes, each output node out a value within 0~1, the posture is then represented by composed of the 4 output codes. Secondly, the hand gesture tracking and recognition: we employed the Kalman filter to predict the position information of gesture to create the position sequence, distance relationship between positions will be used to confirm the gesture. The simulation have been performed on Windows XP to evaluate the efficiency of the algorithm, for recognizing the hand posture, we used 300 training images to train the recognizing machine and used 200 images to test the machine, the correct number is up to 194. And for testing the hand tracking recognition part, we make 1200 times gesture (each gesture 400 times), the total correct number is 1002 times. These results shows that the proposed gesture recognition algorithm can achieve an endurable job for detecting the hand and its' gesture.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.10
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pp.2004-2010
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2009
The characteristic of the backbond for distribution service in WMNs(Wireless Mesh Networks) is that WMNs has multiple links connected to mesh points and dynamic routing protocol such as AODV to establish routing paths. When the terminal is communicating with the service through new AP, mobile nodes can resume communication by setting only the link between new AP and mobile node in the case of existing WLANs, but WMNs needs path establishment process in multihop networks. Our goal in this paper is to support the seamless communication service by eliminating path establishment delay in WMNs. We present the method that eliminates the handover latency by predicting the location of handover using GPS information and making the paths to their destination in advance. We implement mesh nodes using embedded board that contains proposed handover method and evaluate performance of handover latency. Our experiment shows that handover delay time is decreased from 2.47 to 0.05 seconds and data loss rate is decreased from 20~35% in the existing method to 0~10% level.
In the future network such as Internet of Things (IoT), the number of computing devices are expected to grow exponentially, and each of the things communicates with the others and acquires information by itself. Due to the growing interest in IoT applications, the broadcasting in Opportunistic ad-hoc networks such as Machine-to-Machine (M2M) is very important transmission strategy which allows fast data dissemination. In distributed networks for IoT, the energy efficiency of the nodes is a key factor in the network performance. In this paper, we propose a fuzzy logic based probabilistic multi-hop broadcast (FPMCAST) algorithm which statistically disseminates data accordingly to the remaining energy rate, the replication density rate of sending node, and the distance rate between sending and receiving nodes. In proposed FPMCAST, the inference engine is based the fuzzy rule base which is consists of 27 if-then rules. It maps input and output parameters to membership functions of input and output. The output of fuzzy system defines the fuzzy sets for rebroadcasting probability, and defuzzification is used to extract a numeric result from the fuzzy set. Here Center of Gravity (COG) method is used to defuzzify the fuzzy set. Then, the performance of FPMCAST is evaluated through a simulation study. From the simulation, we demonstrate that the proposed FPMCAST algorithm significantly outperforms flooding and gossiping algorithms. Specially, the FPMCAST algorithm has longer network lifetime because the residual energy of each node consumes evenly.
Wireless smart sensor networks (WSSNs) have been proposed by a number of researchers to evaluate the current condition of civil infrastructure, offering improved understanding of dynamic response through dense instrumentation. As focus moves from laboratory testing to full-scale implementation, the need for multi-hop communication to address issues associated with the large size of civil infrastructure and their limited radio power has become apparent. Multi-hop communication protocols allow sensors to cooperate to reliably deliver data between nodes outside of direct communication range. However, application specific requirements, such as high sampling rates, vast amounts of data to be collected, precise internodal synchronization, and reliable communication, are quite challenging to achieve with generic multi-hop communication protocols. This paper proposes two complementary reliable multi-hop communication solutions for monitoring of civil infrastructure. In the first approach, termed herein General Purpose Multi-hop (GPMH), the wide variety of communication patterns involved in structural health monitoring, particularly in decentralized implementations, are acknowledged to develop a flexible and adaptable any-to-any communication protocol. In the second approach, termed herein Single-Sink Multi-hop (SSMH), an efficient many-to-one protocol utilizing all available RF channels is designed to minimize the time required to collect the large amounts of data generated by dense arrays of sensor nodes. Both protocols adopt the Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) routing protocol, which provides any-to-any routing and multi-cast capability, and supports a broad range of communication patterns. The proposed implementations refine the routing metric by considering the stability of links, exclude functionality unnecessary in mostly-static WSSNs, and integrate a reliable communication layer with the AODV protocol. These customizations have resulted in robust realizations of multi-hop reliable communication that meet the demands of structural health monitoring.
The effective length method for flexural (column) buckling has been used for many decades but its use is somewhat limited in various contemporary design codes to moderately slender structures with elastic critical load factor (${\lambda}_{cr}$) less than 3 to 5. In pace with the use of higher grade steel in recent years, the influence of buckling in axial buckling resistance of a column becomes more important and the over-simplified assumption of effective length factor can lead to an unsafe, an uneconomical or a both unsafe and uneconomical solution when some members are over-designed while key elements are under-designed. Effective length should not normally be taken as the distance between nodes multiplied by an arbitrary factor like 0.85, 1.0, 2.0 etc. Further, the classification of non-sway and sway-sensitive frames makes the conventional design procedure tedious to use and, more importantly, limited to simple regular frames. This paper describes the practical use of second-order analysis with section capacity check allowing for $P-{\delta}$ and $P-{\Delta}$ effects together with member and system imperfections. Most commercial software considers only the $P-{\Delta}$ effect, but not member and frame imperfections nor $P-{\delta}$ effect, and engineers must be very careful in their uses. A verification problem is also given for validation of software for this type of powerful second-order analysis and design. It is a trend for popular and advanced national design codes in using the second-order analysis as a norm for analysis and design of steel structures while linear analysis may only be used in very simple structures.
A parametric study of a 2.5 kW class propeller type micro hydraulic turbine was performed. In order to analyze the internal flow characteristics in the hydraulic turbine, three dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model were used and the hexahedral grid system was used to construct computational domain. To secure the reliability of the numerical analysis, the grid dependency test was performed using the grid convergence index method based on the Richardson extrapolation, and the grid dependency was removed when about 1.7 million nodes were used. For the parametric study, the axial distance at shroud span (L) between the inlet guide vane and the runner, and the inlet and outlet blade angles (β1, β2) of the runner were selected as the geometric parameters. The inlet and outlet angles of the runner were defined in the 3 spans from the hub to tip, and a total of 7 geometric parameters were investigated. It was confirmed that the outlet angles of the runner had the most sensitive effect on the power and efficiency of the micro hydraulic turbine.
This paper presents a method that registers a lymphoscintigraphy to the real image captured by a CMOS camera, which helps surgeons to easily and precisely detect sentinel lymph nodes for sentinel lymph node biopsy in breast cancer patients. The proposed method consists of two steps: pre-matching and image registration. In the first step, we localize fiducial markers in a lymphoscintigraphy and a real image of a four quadrant bar phantom by using image processing techniques, and then determines perspective transformation parameters by matching with the corresponding marker points. In the second step, we register a lymphoscintigraphy to a real images of patients by using the perspective transformation of pre-matching. To examine the accuracy of the proposed method, we conducted an experiment with a chest mock-up with radioactive markers. As a result, the euclidean distance between corresponding markers was less than 3mm. In conclusion, the present method can be used to accurately align lymphoscintigraphy and real images of patients without attached markers to patients, and then provide useful anatomical information on sentinel lymph node biopsy.
Background: Despite the growing acceptance of laparoscopic colon surgery, an abdominal incision is needed to remove the specimen and perform an anastomosis. Recently, natural orifice specimen extraction (NOSE) and intracorporeal anastomosis have been proposed to minimize abdominal wall trauma and improve the quality of laparoscopic colon resections Objective: To evaluate the feasibility and safety of a new approach combining intracorporeal delta-shaped anastomosis and transvaginal specimen extraction for totally laparoscopic sigmoid colectomy. Materials and Methods: Mobilization of bowel and dissection of lymph nodes were performed laparoscopically. After both proximal and distal incisal edges about 10.0 cm distance from sigmoid neoplasm were transected with an Endoscopic Linear Cutter-Straight, a small incision about 1.0 cm was created on the each colon wall of the contralateral side of the mesentery. Then anvils of an Endoscopic Linear Cutter-Straight were inserted into each colon through the small incisions, and incision and anastomosis between the walls of each colon were performed with a linear stapler. A V-shaped anastomosis was made on the wall and the remnant openings was reclosed with the Endoscopic Linear Cutter-Straight. The culdotomy was enlarged with laparoscopic ultrasound dissector. Transvaginal extraction of specimens was accomplished through a wound protector. Results: Surgery was performed for 11 patients with sigmoid cancer. No intraoperative complications or conversions occurred. The mean operating time was 132 min. All the patients were treated laparoscopically without any postoperative complications. Conclusions: The procedures of intracorporeal delta-shaped anastomosis and transvaginal specimen extraction are safe and oncologically acceptable for selected colon cancer cases.
The shortest path problem is one of the mathematical Programming models that can be conveniently solved through the use of networks. The common shortest Path Problem is to minimize a single objective function such as distance, time or cost between two specified nodes in a transportation network. The sing1e objective model is not sufficient to reflect any Practical Problem with multiple conflicting objectives in the real world applications. In this paper, we consider the shortest Path Problem under multiple objective environment. Wile the shortest path problem with single objective is solvable in Polynomial time, the shortest Path Problem with multiple objectives is NP-complete. A genetic a1gorithm approach is developed to deal with this Problem. The results of the experimental investigation of the effectiveness of the algorithm are also Presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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