The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.1
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pp.40-49
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2004
In this paper, we propose a new architecture of Genetic Algorithms(GAs)-based Self-Organizing Polynomial Neural Networks(SOPNN), discuss a comprehensive design methodology and carry out a series of numeric experiments. The conventional SOPNN is based on the extended Group Method of Data Handling(GMDH) method and utilized the polynomial order (viz. linear, quadratic, and modified quadratic) as well as the number of node inputs fixed (selected in advance by designer) at Polynomial Neurons (or nodes) located in each layer through a growth process of the network. Moreover it does not guarantee that the SOPNN generated through learning has the optimal network architecture. But the proposed GA-based SOPNN enable the architecture to be a structurally more optimized network, and to be much more flexible and preferable neural network than the conventional SOPNN. In order to generate the structurally optimized SOPNN, GA-based design procedure at each stage (layer) of SOPNN leads to the selection of preferred nodes (or PNs) with optimal parameters- such as the number of input variables, input variables, and the order of the polynomial-available within SOPNN. An aggregate performance index with a weighting factor is proposed in order to achieve a sound balance between approximation and generalization (predictive) abilities of the model. A detailed design procedure is discussed in detail. To evaluate the performance of the GA-based SOPNN, the model is experimented with using two time series data (gas furnace and NOx emission process data of gas turbine power plant). A comparative analysis shows that the proposed GA-based SOPNN is model with higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.
The complexity of nonlinear systems makes it difficult to ascertain their behavior using classical methods of analysis. Many efforts have been focused on the advanced algorithms and techniques that hold the promise of improving real-time optimal control while at the same time providing higher accuracy. In this paper, a fuzzy cell mapping method of real-time optimal control far nonlinear dynamical systems is proposed. This approach combines fuzzy logic with cell mapping techniques in order to find the optimal input level and optimal time interval in the finite set which change the state of a system to achieve a desired obiective. In order to illustrate this method, we analyze the behavior of an inverted pendulum using fuzzy cell mapping.
Kim, Donggi;Choi, Hongchul;Choi, Jaehoon;Yoo, Seong Joon;Han, Dongil
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.4
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pp.265-271
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2015
This study proposes an algorithm for recognizing apple trees in images and detecting apples to measure the number of apples on the trees. The proposed algorithm explores whether there are apple trees or not based on the number of image block-unit edges, and then it detects apple areas. In order to extract colors appropriate for apple areas, the CIE $L^*a^*b^*$ color space is used. In order to extract apple characteristics strong against illumination changes, modified census transform (MCT) is used. Then, using the AdaBoost learning algorithm, characteristics data on the apples are learned and generated. With the generated data, the detection of apple areas is made. The proposed algorithm has a higher detection rate than existing pixel-based image processing algorithms and minimizes false detection.
Ensemble learning is a method for improving the performance of classification and prediction algorithms. It is a method for finding a highly accurateclassifier on the training set by constructing and combining an ensemble of weak classifiers, each of which needs only to be moderately accurate on the training set. Ensemble learning has received considerable attention from machine learning and artificial intelligence fields because of its remarkable performance improvement and flexible integration with the traditional learning algorithms such as decision tree (DT), neural networks (NN), and SVM, etc. In those researches, all of DT ensemble studies have demonstrated impressive improvements in the generalization behavior of DT, while NN and SVM ensemble studies have not shown remarkable performance as shown in DT ensembles. Recently, several works have reported that the performance of ensemble can be degraded where multiple classifiers of an ensemble are highly correlated with, and thereby result in multicollinearity problem, which leads to performance degradation of the ensemble. They have also proposed the differentiated learning strategies to cope with performance degradation problem. Hansen and Salamon (1990) insisted that it is necessary and sufficient for the performance enhancement of an ensemble that the ensemble should contain diverse classifiers. Breiman (1996) explored that ensemble learning can increase the performance of unstable learning algorithms, but does not show remarkable performance improvement on stable learning algorithms. Unstable learning algorithms such as decision tree learners are sensitive to the change of the training data, and thus small changes in the training data can yield large changes in the generated classifiers. Therefore, ensemble with unstable learning algorithms can guarantee some diversity among the classifiers. To the contrary, stable learning algorithms such as NN and SVM generate similar classifiers in spite of small changes of the training data, and thus the correlation among the resulting classifiers is very high. This high correlation results in multicollinearity problem, which leads to performance degradation of the ensemble. Kim,s work (2009) showedthe performance comparison in bankruptcy prediction on Korea firms using tradition prediction algorithms such as NN, DT, and SVM. It reports that stable learning algorithms such as NN and SVM have higher predictability than the unstable DT. Meanwhile, with respect to their ensemble learning, DT ensemble shows the more improved performance than NN and SVM ensemble. Further analysis with variance inflation factor (VIF) analysis empirically proves that performance degradation of ensemble is due to multicollinearity problem. It also proposes that optimization of ensemble is needed to cope with such a problem. This paper proposes a hybrid system for coverage optimization of NN ensemble (CO-NN) in order to improve the performance of NN ensemble. Coverage optimization is a technique of choosing a sub-ensemble from an original ensemble to guarantee the diversity of classifiers in coverage optimization process. CO-NN uses GA which has been widely used for various optimization problems to deal with the coverage optimization problem. The GA chromosomes for the coverage optimization are encoded into binary strings, each bit of which indicates individual classifier. The fitness function is defined as maximization of error reduction and a constraint of variance inflation factor (VIF), which is one of the generally used methods to measure multicollinearity, is added to insure the diversity of classifiers by removing high correlation among the classifiers. We use Microsoft Excel and the GAs software package called Evolver. Experiments on company failure prediction have shown that CO-NN is effectively applied in the stable performance enhancement of NNensembles through the choice of classifiers by considering the correlations of the ensemble. The classifiers which have the potential multicollinearity problem are removed by the coverage optimization process of CO-NN and thereby CO-NN has shown higher performance than a single NN classifier and NN ensemble at 1% significance level, and DT ensemble at 5% significance level. However, there remain further research issues. First, decision optimization process to find optimal combination function should be considered in further research. Secondly, various learning strategies to deal with data noise should be introduced in more advanced further researches in the future.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.9
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pp.2483-2504
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2023
Most existing low-light enhancement algorithms either use a large number of training parameters or lack generalization to real-world scenarios. This paper presents a novel lightweight and robust pixel-wise polynomial approximation-based deep network for low-light image enhancement. For mapping the low-light image to the enhanced image, pixel-wise higher-order polynomials are employed. A deep convolution network is used to estimate the coefficients of these higher-order polynomials. The proposed network uses multiple branches to estimate pixel values based on different receptive fields. With a smaller receptive field, the first branch enhanced local features, the second and third branches focused on medium-level features, and the last branch enhanced global features. The low-light image is downsampled by the factor of 2b-1 (b is the branch number) and fed as input to each branch. After combining the outputs of each branch, the final enhanced image is obtained. A comprehensive evaluation of our proposed network on six publicly available no-reference test datasets shows that it outperforms state-of-the-art methods on both quantitative and qualitative measures.
Today, with the spread of smartphones and the development of social networking services, structured and unstructured big data have stored exponentially. If we analyze them well, we will get useful information to be able to predict data for the future. Large amounts of data need to be collected first in order to analyze big data. The web is repository where these data are most stored. However, because the data size is large, there are also many data that have information that is not needed as much as there are data that have useful information. This has made it important to collect data efficiently, where data with unnecessary information is filtered and only collected data with useful information. Web crawlers cannot download all pages due to some constraints such as network bandwidth, operational time, and data storage. This is why we should avoid visiting many pages that are not relevant to what we want and download only important pages as soon as possible. This paper seeks to help resolve the above issues. First, We introduce basic web-crawling algorithms. For each algorithm, the time-complexity and pros and cons are described, and compared and analyzed. Next, we introduce the state-of-the-art web crawling algorithms that have improved the shortcomings of the basic web crawling algorithms. In addition, recent research trends show that the web crawling algorithms with special purposes such as collecting sentiment words are actively studied. We will one of the introduce Sentiment-aware web crawling techniques that is a proactive web crawling technique as a study of web crawling algorithms with special purpose. The result showed that the larger the data are, the higher the performance is and the more space is saved.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.4
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pp.448-457
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1998
A neural network based control algorithm with fuzzy compensation is proposed for the automated adjustment in the production of electronic end-products. The process of adjustment is to tune the variable devices in order to examine the specified performances of the products ready prior to packing. Camcorder is considered as a target product. The required test and adjustment system is developed. The adjustment system consists of a NNC(neural network controller), a sub-NNC, and an auxiliary algorithm utilizing the fuzzy logic. The neural network is trained by means of errors between the outputs of the real system and the network, as well as on the errors between the changing rate of the outputs. Control algorithm is derived to speed up the learning dynamics and to avoid the local minima at higher energy level, and is able to converge to the global minimum at lower energy level. Many unexpected problems in the application of the real system are resolved by the auxiliary algorithms. As the adjustments of multiple items are related to each other, but the significant effect of performance by any specific item is not observed. The experimental result shows that the proposed method performs very effectively and are advantageous in simple architecture, extracting easily the training data without expertise, adapting to the unstable system that the input-output properties of each products are slightly different, with a wide application to other similar adjustment processes.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.4
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pp.76-85
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1998
Recently, Genetic Algorithm(GA) is widely adopted into a search procedure for structural optimization, which is a stochastic direct search strategy that mimics the process of genetic evolution. This methods consist of three genetics operations maned selection, crossover and mutation. Contrast to traditional optimal design techniques which use design sensitivity analysis results, GA, being zero-order method, is very simple. So, they can be easily applicable to wide area of design optimization problems. Also, owing to multi-point search procedure, they have higher probability of converge to global optimum compared to traditional techniques which take one-point search method. In this study, a method of finding the optimum values of suspension parameters is proposed by using the GA. And vehicle is modelled as planar vehicle having 5 degree-of-freedom. The generalized coordinates are vertical motion of passenger seat, sprung mass and front and rear unsprung mass and rotate(pitch) motion of sprung mass. For rapid converge and precluding local optimum, share function which distribute chromosomes over design bound is introduced. Elitist survival model, remainder stochastic sampling without replacement method, multi-point crossover method are adopted. In the sight of the improvement of ride comfort, good result can be obtained in 5-D.O.F. vehicle model by using GA.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.2
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pp.372-379
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2015
The latest video compression standard (such as H.264/AVC and HEVC) utilizes quarter-pel accuracy motion estimation in order to retain detailed motion information. Many sub-pixel motion estimation algorithms used in the spatial domain usually encounters increment of computational complexity due to embedded interpolation algorithm. In this paper, an approach to measure sub-pixel accuracy motion estimation in frequency domain using shifting matrix is proposed. Complexity can be reduced utilizing shifting matrix algorithm in frequency domain and simulation results demonstrate not only higher PSNR but lower bit rates than spatial domain algorithms.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.8
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pp.551-560
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2004
In this paper, we propose a new architecture of Self-Organizing Fuzzy Polynomial Neural Networks (SOFPNN) that is based on a genetically optimized multilayer perceptron with fuzzy polynomial neurons (FPNs) and discuss its comprehensive design methodology involving mechanisms of genetic optimization, especially genetic algorithms (GAs). The proposed SOFPNN gives rise to a structurally optimized structure and comes with a substantial level of flexibility in comparison to the one we encounter in conventional SOFPNNs. The design procedure applied in the construction of each layer of a SOFPNN deals with its structural optimization involving the selection of preferred nodes (or FPNs) with specific local characteristics (such as the number of input variables, the order of the polynomial of the consequent part of fuzzy rules, and a collection of the specific subset of input variables) and addresses specific aspects of parametric optimization. Through the consecutive process of such structural and parametric optimization, an optimized and flexible fuzzy neural network is generated in a dynamic fashion. To evaluate the performance of the genetically optimized SOFPNN, the model is experimented with using two time series data(gas furnace and chaotic time series), A comparative analysis reveals that the proposed SOFPNN exhibits higher accuracy and superb predictive capability in comparison to some previous models available in the literatures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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