Shear failure in reinforced concrete (RC) structures is very hazardous. This failure is rarely predicted and may occur without any prior signs. Accurate shear strength prediction of the RC members is challenging, and traditional methods have difficulty solving it. This study develops a JAYA-GBRT model based on the JAYA algorithm and the gradient boosting regression tree (GBRT) to predict the shear strength of RC slender beams without stirrups. Firstly, 484 tests are carefully collected and divided into training and test sets. Then, the hyperparameters of the GBRT model are determined using the JAYA algorithm and 10-fold cross-validation. The performance of the JAYA-GBRT model is compared with five well-known empirical models. The comparative results show that the JAYA-GBRT model (R2 = 0.982, RMSE = 9.466 kN, MAE = 6.299 kN, µ = 1.018, and Cov = 0.116) outperforms the other models. Moreover, the predictions of the JAYA-GBRT model are globally and locally explained using the Shapley Additive exPlanation (SHAP) method. The effective depth is determined as the most crucial parameter influencing the shear strength through the SHAP method. Finally, a Graphic User Interface (GUI) tool and a web application (WA) are developed to apply the JAYA-GBRT model for rapidly predicting the shear strength of RC slender beams without stirrups.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.7
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pp.2027-2046
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2024
Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) is an innovative technique to precisely control the phase of incident signals with the help of low-cost passive reflective elements. It shows excellent potential in the sixth generation of mobile communication systems, which not only extends wireless coverage but also boosts channel capacity. Considering that multipath propagation and a high number of antennas are involved in RIS in assisted mega multiple-input multiple-output (MIMO) systems, it suffers from severe channel fading and multipath effects, which in turn lead to signal instability and degradation of transmission performance. To overcome this obstacle, this essay suggests an improved gradient optimization algorithm to dynamically and optimally adjust the phase of the reflective elements to counteract channel fading and multipath effects as a strategy. In order to overcome the optimization problem of falling into local minima, this paper proposes an adaptive learning rate algorithm based on Adagrad improvement, which searches for the global optimal solution more efficiently and improves the robustness of the optimization algorithm. The suggested technique helps to enhance the estimate of channel efficiency of RIS-assisted large MIMO systems, according to simulation results.
Addressing the challenge of identifying an appropriate set of material and irradiation parameters for accurate simulation models using crystal plasticity finite element method (CPFEM), this study proposes a novel two-stage method for nano-indentation modeling of ion-irradiated face-centered cubic (FCC) materials. It includes implementing the strain-gradient crystal plasticity (SGCP) theory with irradiation effects and the calibration of simulation parameters using the particle swarm optimization (PSO) algorithm with experimental data. The proposed method consists of two stages: establishing CPFEM without irradiation effects in stage 1 and modeling irradiation effects based on CPFEM in stage 2. Modeling the nano-indentation test of ion-irradiated stainless steel 304 (SS304) using real experimental data is conducted to evaluate the efficiency of the proposed method. The accuracy of the calibration method using PSO is verified through comparisons between simulation and experimental results for force-indentation depth and hardness-indentation depth relationships under both unirradiated and irradiated conditions. Moreover, effect of ion-irradiation on the mechanical behavior during the nano-indentation of single crystal SS304 is also examined to demonstrate that the proposed method is a powerful approach for nano-indentation modeling of ion-irradiated FCC single crystals using SGCP theory and the PSO algorithm.
IMRT optimization method on multiple slice has been developed by using gradient based algorithm. On about 10-30 CT slices including treatment region of a patient, dose optimization has been performed slice by slice to meet the condition that each organ should be exposed below maximum tolerable doses and that the tumor dose within the range of 100$\pm$5 %. Field size was limited to 8$\times$8 cm$^2$ and in this condition, beam divergence was not taken into account to calculate dose distribution. Total dose distribution was calculated by superposing each beamlet whose dose distribution had been precalculated. In order to investigate beam number dependency, dose optimization was performed for one, three, five, seven, and nine coplanar beams and then each optimization index was evaluated. It is found that optimization time was proportional to number of slices to be optimized, and the most efficient plan was obtained from the case of three-to-seven incident beams with respect to calculation time and optimization index. In conclusion, dose optimization of multiple slice was able to be obtained by repeating dose optimization of single slice under condition that the beam size is not too large to ignore beam divergence. And it turns out that result of dose optimization was so sensitive to the position of isocenter that some method to optimize isocenter position is needed to improve it.
Face recognition is a science of automatically identifying individuals based their unique facial features. In order to avoid overfitting and reduce the computational reduce the computational burden, a new face recognition algorithm using PCA-fisher linear discriminant (PCA-FLD) and fuzzy radial basis function neural network (RBFNN) is proposed in this paper. First, face features are extracted by the principal component analysis (PCA) method. Then, the extracted features are further processed by the Fisher's linear discriminant technique to acquire lower-dimensional discriminant patterns, the processed features will be considered as the input of the fuzzy RBFNN. As a widely applied algorithm in fuzzy RBF neural network, BP learning algorithm has the low rate of convergence, therefore, an improved learning algorithm based on Levenberg-Marquart (L-M) for fuzzy RBF neural network is introduced in this paper, which combined the Gradient Descent algorithm with the Gauss-Newton algorithm. Experimental results on the ORL face database demonstrate that the proposed algorithm has satisfactory performance and high recognition rate.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37
no.8A
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pp.679-688
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2012
In this paper, performance improved hole-filling algorithm including boundary noise removing pre-process which can be used for an arbitrary view synthesis with given two views is proposed. Boundary noise usually occurs because of the boundary mismatch between the reference image and depth map and common-hole is defined as the occluded region. These boundary noise and common-hole created while synthesizing a virtual view result in some defects and they are usually very difficult to be completely recovered by using only given two images as references. The spiral weighted average algorithm gives a clear boundary of each object by using depth information and the gradient searching algorithm is able to preserve details. In this paper, we combine these two algorithms by using a weighting factor ${\alpha}$ to reflect the strong point of each algorithm effectively in the virtual view synthesis process. The experimental results show that the proposed algorithm performs much better than conventional algorithms.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.12
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pp.1445-1452
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2013
In this paper, we propose a real-time algorithm for estimating the relative position of a person with respect to a robot (camera) using a monocular camera. The algorithm detects the head and shoulder regions of a person using HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature vectors and an SVM (Support Vector Machine) classifier. The size and location of the detected area are used for calculating the relative distance and angle between the person and the camera on a robot. To increase the speed of the algorithm, we use a GPU and NVIDIA's CUDA library; the resulting algorithm speed is ~ 15 Hz. The accuracy of the algorithm is compared with the output of a SICK laser scanner.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.9
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pp.3745-3761
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2020
Low-rank representation methods already achieve many applications in the image reconstruction. However, for high-gradient image patches with rich texture details and strong edge information, it is difficult to find sufficient similar patches. Existing low-rank representation methods usually destroy image critical details and fail to preserve edge structure. In order to promote the performance, a new representation-based image super-resolution reconstruction method is proposed, which combines gradient domain guided image filter with the structure-constrained low-rank representation so as to enhance image details as well as reveal the intrinsic structure of an input image. Firstly, we extract the gradient domain guided filter of each atom in high resolution dictionary in order to acquire high-frequency prior information. Secondly, this prior information is taken as a structure constraint and introduced into the low-rank representation framework to develop a new model so as to maintain the edges of reconstructed image. Thirdly, the approximate optimal solution of the model is solved through alternating direction method of multipliers. After that, experiments are performed and results show that the proposed algorithm has higher performances than conventional state-of-the-art algorithms in both quantitative and qualitative aspects.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.48
no.2
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pp.96-101
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2011
Vanishing point can be defined as a point generated by converged perspective lines, which are parallel in the real world. In this paper, we propose a real-time vanishing point detection algorithm using this fundamental feature of vanishing point. The existing methods 1) require high computational cost or 2) are restricted to specific image contents. The proposed method detects the vanishing point in images based on the block-wise HOG (Histogram of Oriented Gradient) descriptor. First, we compute the HOG descriptor in a block-wise manner, then estimate the location of the vanishing point using the proposed dynamic programing. Experiments are performed on diverse images to confirm the efficiency of the proposed method.
In Magnetic Resonance Imaging(MRI), the QRS complex of ECG is used as a trigger signal for MRI scan. But, gradient and RF(radio frequency) artifacts which are caused to static and dynamic field in MRI scanner cause interference in the ECG. Also, the signal shape of theses artifacts can be similar to the QRS-complex, causing possible misinterpretation during patient monitoring and false gating of the MRI. In case of using general FIR or IIR band-pass filters for minimizing the artifacts, artifact-reduction-ratio is not excellent. So, an adaptive real-time digital filter is proposed for reduction of noise by gradient and RF(radio frequency) artifacts. The proposed filter for MRI-Gating is based on the noise-canceller with NLMS(Normalized Least Mean Square) algorithm. The reference signals of the adaptive noise canceller are a combination of the noisy three channel ECG signals. In conclusions, the proposed method showed the acceptable quality of ECG signal with sufficient SNR for gating the MRI and possibility of real time implementation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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