Despite recent breakthroughs in deep learning and computer vision fields, the pixel-wise identification of tiny objects in high-resolution images with complex disturbances remains challenging. This study proposes a modified U-net for tiny crack segmentation in real-world steel-box-girder bridges. The modified U-net adopts the common U-net framework and a novel Self-Attention-Self-Adaption (SASA) neuron as the fundamental computing element. The Self-Attention module applies softmax and gate operations to obtain the attention vector. It enables the neuron to focus on the most significant receptive fields when processing large-scale feature maps. The Self-Adaption module consists of a multiplayer perceptron subnet and achieves deeper feature extraction inside a single neuron. For data augmentation, a grid-based crack random elastic deformation (CRED) algorithm is designed to enrich the diversities and irregular shapes of distributed cracks. Grid-based uniform control nodes are first set on both input images and binary labels, random offsets are then employed on these control nodes, and bilinear interpolation is performed for the rest pixels. The proposed SASA neuron and CRED algorithm are simultaneously deployed to train the modified U-net. 200 raw images with a high resolution of 4928 × 3264 are collected, 160 for training and the rest 40 for the test. 512 × 512 patches are generated from the original images by a sliding window with an overlap of 256 as inputs. Results show that the average IoU between the recognized and ground-truth cracks reaches 0.409, which is 29.8% higher than the regular U-net. A five-fold cross-validation study is performed to verify that the proposed method is robust to different training and test images. Ablation experiments further demonstrate the effectiveness of the proposed SASA neuron and CRED algorithm. Promotions of the average IoU individually utilizing the SASA and CRED module add up to the final promotion of the full model, indicating that the SASA and CRED modules contribute to the different stages of model and data in the training process.
Song Gyeong Ju;Jang Kyung Bae;Sim Min Joo;Seo Hwa Jeong
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.12
no.6
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pp.181-188
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2023
Block cipher is not expected to be safe for quantum computer, as Grover's algorithm reduces the security strength by accelerating brute-force attacks on symmetric key ciphers. So it is necessary to check the post-quantum security strength by implementing quantum circuit for the target cipher. In this paper, we propose the optimal quantum circuit implementation result designed as a technique to minimize the use of quantum resources (qubits, quantum gates) for SIMECK lightweight cryptography, and explain the operation of each quantum circuit. The implemented SIMECK quantum circuit is used to check the estimation result of quantum resources and calculate the Grover attack cost. Finally, the post-quantum strength of SIMECK lightweight cryptography is evaluated. As a result of post-quantum security strength evaluation, all SIMECK family cipher failed to reach NIST security strength. Therefore, it is expected that the safety of SIMECK cipher is unclear when large-scale quantum computers appear. About this, it is judged that it would be appropriate to increase the block size, the number of rounds, and the key length to increase the security strength.
The development of automated bottle cultivation systems has facilitated the large-scale production of Pleurotus ostreatus, a commonly cultivated oyster mushroom species in South Korea. However, as the consumption of this product is decreasing and production quantities are exceeding demand, farmers are seeking various other mushroom types and cultivars. In response to this, we have developed a new oyster mushroom cultivar named 'Sena'. This high-yielding cultivar has a white pileus and excellent quality. The white oyster mushroom cultivars 'Goni' and 'Miso' were selected as parental strains from the genetic resources of the National Institute of Horticultural and Herbal Science's Mushroom Division. By crossing their monokaryons, hybrids were developed and subjected to cultivation trials and characteristic evaluations to select the superior cultivar. The optimal temperature for 'Sena' mycelial growth is 25-30℃, with inhibition occurring at temperatures above 30℃, whereas the temperature for mushroom growth is 14-18℃. The mushrooms grow in clusters, with the white pileus having a shallow funnel shape. Optimal mycelial growth occurs in malt extract agar medium. When cultivated in 1,100 cc bottles, the 'Sena' cultivar had 35 available individuals, surpassing the number 16 available from the control cultivar 'Goni'. The yield per bottle also increased by approximately 157 g, a 24% increase over the control cultivar amount. When 300 g samples of harvested mushrooms were packed and stored at 4℃ in a cold storage facility for 28 days, the weight loss rate of 'Sena' was approximately 4.22%, lower than that of 'Goni'. Moreover, the changes in pileus and stipe whiteness (measuring 6.99 and 8.33, respectively) were also lower than those of the control cultivar. Since the appearance of a white cap is crucial for quality assessment, the 'Sena' cultivar is superior to the 'Goni' cultivar in terms of both weight and quality after undergoing low-temperature storage.
This study was aimed to derive the following regional characteristics and implications by reviewing the effects of local communities and overseas cases through agricultural heritage and related systems to prepare rural regeneration measures using agricultural and rural heritage. First, The study was examined to improve the awareness to improve awareness of the value and preservation of heritage through the designation of agricultural heritage. However, it was found that it was necessary to prepare for social problems such as the aging population in the future. Second, most of the residents' perceptions showed a positive perception of the designation of agricultural heritage, but they were somewhat less recognized in terms of economics, so it was found that regeneration measures were needed to compensate for this. Third, as a result of applying the effect measurement model, the preservation and management effect that meets the purpose of the system is high, and the effect varies depending on projects such as local governments and residents' councils. Fourth, as a result of examining rural regeneration measures through overseas cases, it was found that rather than large-scale development, various cultural and natural resources and activation measures were prepared by expanding the scope to surrounding areas. This study was conducted only on agricultural heritage areas, but it is meaningful that agricultural and rural heritage should be reviewed from various perspectives suitable for the current trend, and it is meaningful in that it considers not only local residents' perception but also regional effects and revitalization measures.
Jin-Oh Kim;Byoungwook Min;Kyung-Sook Woo;Jin-Pyo Kim
Journal of Environmental Impact Assessment
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v.32
no.4
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pp.230-241
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2023
At a time when it is urgent to establish a management system for landscape quality assessment of offshore wind farms in Korea, we analyzed foreign cases to draw implications for improving the landscape quality assessment of offshore wind farms in Korea and to explore the direction of efficient landscape assessment. The main contents derived from the analysis of overseas cases and systems are as follows. First, offshore wind farms are large-scale projects, and it is necessary to consider the landscape from the pre-planning stage, as in overseas cases. Second, the evaluation items for marine landscape quality should be expanded and systematized. Third, a flexible evaluation system that can consider new landscape impacts is required. In order to identify the landscape impacts of offshore wind farm projects, we refer to the landscape assessment items and procedures derived from overseas cases, but reflect them appropriately to the domestic maritime conditions, and specifically introduce a plan to minimize the landscape impacts that may occur during offshore wind farm projects to contribute to the sustainable use of offshore wind power.
As rock bolts become one of the main support systems in tunnels and underground structures, the integrity of the rock bolts affects the safety of these structures. The purpose of this study is the evaluation of rock bolt integrity using wavelet transforms of the guided ultrasonic waves by using transmission test in the field. After several rock bolts with various defect ratios are embedded into a large scale concrete block and rock mass, guided waves are generated by a piezo disk element and measured by an acoustic emission (AE) sensor. The captured signals are analyzed in the time-frequency domain using the wavelet transform based on a Gabor wavelet. Peak values in the time-frequency domain represent the interval of travel time of each echo. The energy velocities of the guided waves increase with an increase in the defect ratio. The suitable curing time for the evergy velocity analysis is proposed by the laboratory test, and in-situ tests are performed in two tunnelling sites to verify the applicability of rock bolt integrity tests performed after proposed curing time. This study proves that time-frequency domain analysis is an effective tool for the evaluation of the rock bolt integrity.
This paper is performed to examine the effect of creep during the primary consolidation and the applicability of the Yin's EVP (Elasto-Visco-Plastic) model. In ordinary consolidation theories using the elastic model, the primary consolidation process can be expressed but the secondary consolidation process cannot. It is due to the viscosity, which can express the secondary consolidation, and is sometimes related to the scale effect (difference of the thickness of clay layer between laboratory sample and field condition) such as hypotheses Type A and Type B shown by Ladd et al. (1977). Usually, the existence of the creep during the primary consolidation has been conformed and the Type B is well acceped. On the other hand, from the large-scaled consolidation tests the intermediate characteristic between Type A and Type B was proposed as Type C by Aboshi (1973). In this study, to clarify the effect of creep on the settlement-time relation during the primary consolidation in detail, Type B consolidation tests were performed using the separate-type consolidation test apparatus for a peat and clay. Then the test results were analyzed by using Yin's EVP Model (Yin and Graham, 1994). In conclusion, followings were obtained. At the end of primary consolidation, the compression for the subspecimens should not be the same because of the difference of the excess pore water pressure dissipation rate. And the average settlement measured by the separate-type consolidometer coincides with the analyzed one using the Yin's EVP model. As for the dissipation of the excess pore water pressure, however, the measured excess pore water pressure dissipates faster compared with the Yin's model.
Recent weather changes have led to an increase in heavy rainfall resulting in frequent large-scale slope failures. To minimize damage to life and property, a measurement system is used in slope failure warning systems. However, understanding the slope failure behavior is difficult as the measurement system only measures a specific point. Therefore, numerical analysis must be p erformed with the measurement system. The soil water characteristic curve (SWCC) drying curve and boundary conditions that consider evapotranspiration and precipitation have been applied to numerical analysis, but the hysteresis of SWCC affects the numerical analysis results. To address this, a new evapotranspiration calculation method is proposed and applied to boundary conditions, and the measurement data are compared with the results of the numerical analysis. This method takes into account the different infiltration behaviors on evapotranspiration according to the drying and wetting curves of the SWCC, and allows for a more rational prediction of water movement on unsaturated slopes.
Eunkyu Lee;Jae-Seok Han;Kwang-Hyun Ko;Eunbi Park;Kyunghun Park;Seong-Phil Ann
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2023.05a
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pp.200-201
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2023
Digital twin technology is used in various fields as a method of creating a virtual world to minimize the cost of solving problems in the real world, and is also actively used in the maritime field, such as large-scale systems such as ships and offshore plants. In this paper, we tried to build a digital twin of coastal waters using a ship-handling simulator. The digital twin of the coastal waters developed in this way can be used to safely manage Korea's coastal waters, where maritime traffic is complicated, by providing a actual maritime traffic data. It can be usefully used to develop and advance technologies related to maritime autonomous surface ships and intelligent maritime traffic information services in coastal waters. In addition, it can be used as a 3D-based monitoring equipment for areas where physical monitoring is difficult but real-time maritime traffic monitoring is necessary, and can provide functions to safely manage maritime traffic situations such as aerial views of ports/control areas, bridge views/blind sector views of ships in operation.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.4
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pp.199-208
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2023
Taguchi method is one of the most popular approaches for design optimization such that performance characteristics become robust to uncontrollable noise variables. However, most previous Taguchi method applications have addressed a single-characteristic problem. Problems with multiple characteristics are more common in practice. The multi-criteria decision making(MCDM) problem is to select the optimal one among multiple alternatives by integrating a number of criteria that may conflict with each other. Representative MCDM methods include TOPSIS(Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution), GRA(Grey Relational Analysis), PCA(Principal Component Analysis), fuzzy logic system, and so on. Therefore, numerous approaches have been conducted to deal with the multi-characteristic design problem by combining original Taguchi method and MCDM methods. In the MCDM problem, multiple criteria generally have different measurement units, which means that there may be a large difference in the physical value of the criteria and ultimately makes it difficult to integrate the measurements for the criteria. Therefore, the normalization technique is usually utilized to convert different units of criteria into one identical unit. There are four normalization techniques commonly used in MCDM problems, including vector normalization, linear scale transformation(max-min, max, or sum). However, the normalization techniques have several shortcomings and do not adequately incorporate the practical matters. For example, if certain alternative has maximum value of data for certain criterion, this alternative is considered as the solution in original process. However, if the maximum value of data does not satisfy the required degree of fulfillment of designer or customer, the alternative may not be considered as the solution. To solve this problem, this paper employs the desirability function that has been proposed in our previous research. The desirability function uses upper limit and lower limit in normalization process. The threshold points for establishing upper or lower limits let us know what degree of fulfillment of designer or customer is. This paper proposes a new design optimization technique for multi-characteristic design problem by integrating the Taguchi method and our desirability functions. Finally, the proposed technique is able to obtain the optimal solution that is robust to multi-characteristic performances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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