Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.2
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pp.276-284
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2020
This paper proposes a new convolutional neural network (CNN) based spectrum sensing technique for cognitive radio communications. The proposed technique determines the existence of the primary user (PU) by using energy detection without any prior knowledge of the PU's signal. In the proposed method, the received signal is high-rate sampled to sense the entire spectrum bands of interest. After that, fast Fourier transform (FFT) of the signal converts the time domain signal to frequency domain spectrum and by stacking those consecutive spectrums, a 2 dimensional signal is made. The 2 dimensional signal is cut by the sensing channel bandwidth and inputted to the CNN. The CNN determines the existence of the primary user. Since there are only two states (existence or non-existence), binary classification CNN is used. The performance of the proposed method is examined through computer simulation and indoor experiment. According to the results, the proposed method outperforms the conventional threshold-based method by over 2 dB.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.25
no.6
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pp.33-45
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2020
This paper aims to look at the perspective that the latest cutting-edge technologies are predicting individual diseases in the actual medical environment in a situation where various types of wearable devices are rapidly increasing and used in the healthcare domain. Through the process of collecting, processing, and transmitting data by merging clinical data, genetic data, and life log data through a user-participating wearable device, it presents the process of connecting the learning model and the feedback model in the environment of the Deep Neural Network. In the case of the actual field that has undergone clinical trial procedures of medical IT occurring in such a high-tech medical field, the effect of a specific gene caused by metabolic syndrome on the disease is measured, and clinical information and life log data are merged to process different heterogeneous data. That is, it proves the objective suitability and certainty of the deep neural network of heterogeneous data, and through this, the performance evaluation according to the noise in the actual deep learning environment is performed. In the case of the automatic encoder, we proved that the accuracy and predicted value varying per 1,000 EPOCH are linearly changed several times with the increasing value of the variable.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.19
no.6
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pp.96-106
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2020
To solve the limitation of traffic monitoring that occur from embedded sensor such as loop and piezo sensors, the thermal imaging camera was installed on the roadside. As the length of Class 1(passenger car) is getting longer, it is becoming difficult to classify from Class 3(2-axle truck) by using an embedded sensor. The collected images were labeled to generate training data. A total of 17,536 vehicle images (640x480 pixels) training data were produced. CNN (Convolutional Neural Network) was used to achieve vehicle classification based on thermal image. Based on the limited data volume and quality, a classification accuracy of 97.7% was achieved. It shows the possibility of traffic monitoring system based on AI. If more learning data is collected in the future, 12-class classification will be possible. Also, AI-based traffic monitoring will be able to classify not only 12-class, but also new various class such as eco-friendly vehicles, vehicle in violation, motorcycles, etc. Which can be used as statistical data for national policy, research, and industry.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.4
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pp.125-132
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2021
As the layers of artificial neural network deepens, and the dimension of data used as an input increases, there is a problem of high arithmetic operation requiring a lot of arithmetic operation at a high speed in the learning and recognition of the neural network (NN). Thus, this study proposes a data dimensionality reduction method to reduce the dimension of the input data in the NN. The proposed Line-segment Feature Analysis (LFA) algorithm applies a gradient-based edge detection algorithm using median filters to analyze the line-segment features of the objects existing in an image. Concerning the extracted edge image, the eigenvalues corresponding to eight kinds of line-segment are calculated, using 3×3 or 5×5-sized detection filters consisting of the coefficient values, including [0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, and 128]. Two one-dimensional 256-sized data are produced, accumulating the same response values from the eigenvalue calculated with each detection filter, and the two data elements are added up. Two LFA256 data are merged to produce 512-sized LAF512 data. For the performance evaluation of the proposed LFA algorithm to reduce the data dimension for the recognition of handwritten numbers, as a result of a comparative experiment, using the PCA technique and AlexNet model, LFA256 and LFA512 showed a recognition performance respectively of 98.7% and 99%.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.1
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pp.184-192
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2022
Valve internal leakage is caused by damage to the internal parts of the valve, resulting in accidents and shutdowns of the piping system. This study investigated the possibility of a real-time leak detection method using the acoustic emission (AE) signal generated from the piping system during the internal leakage of a butterfly valve. Datasets of raw time-domain AE signals were collected and postprocessed for each operation mode of the valve in a systematic manner to develop a data-driven model for the detection and classification of internal leakage, by applying machine learning algorithms. The aim of this study was to determine whether it is possible to treat leak detection as a classification problem by applying two classification algorithms: support vector machine (SVM) and convolutional neural network (CNN). The results showed different performances for the algorithms and datasets used. The SVM-based binary classification models, based on feature extraction of data, achieved an overall accuracy of 83% to 90%, while in the case of a multiple classification model, the accuracy was reduced to 66%. By contrast, the CNN-based classification model achieved an accuracy of 99.85%, which is superior to those of any other models based on the SVM algorithm. The results revealed that the SVM classification model requires effective feature extraction of the AE signals to improve the accuracy of multi-class classification. Moreover, the CNN-based classification can be a promising approach to detect both leakage and valve opening as long as the performance of the processor does not degrade.
In order to minimize the human and time consumption required for rock classification, research on rock classification using artificial intelligence (AI) has recently developed. In this study, basic volcanic rocks were subdivided by using polarizing microscope thin section images. A convolutional neural network (CNN) model based on Tensorflow and Keras libraries was self-producted for rock classification. A total of 720 images of olivine basalt, basaltic andesite, olivine tholeiite, trachytic olivine basalt reference specimens were mounted with open nicol, cross nicol, and adding gypsum plates, and trained at the training : test = 7 : 3 ratio. As a result of machine learning, the classification accuracy was over 80-90%. When we confirmed the classification accuracy of each AI model, it is expected that the rock classification method of this model will not be much different from the rock classification process of a geologist. Furthermore, if not only this model but also models that subdivide more diverse rock types are produced and integrated, the AI model that satisfies both the speed of data classification and the accessibility of non-experts can be developed, thereby providing a new framework for basic petrology research.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.21
no.6
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pp.665-676
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2021
As the number of deteriorated buildings increases, the importance of safety diagnosis and maintenance of buildings has been rising. Existing visual investigations and building safety diagnosis objectivity and reliability are poor due to their reliance on the subjective judgment of the examiner. Therefore, this study presented the limitations of the previously conducted appearance investigation and proposed 3D Point Cloud data to increase the accuracy of existing detailed inspection data. In addition, this study conducted a calculation of an objective building safety grade using a Deep-Neural Network(DNN) structure. The DNN structure is generated using the existing detailed inspection data and precise safety diagnosis data, and the safety grade is calculated after applying the state evaluation data obtained using a 3D Point Cloud model. This proposed process was applied to 10 deteriorated buildings through the case study, and achieved a time reduction of about 50% compared to a conventional manual safety diagnosis based on the same building area. Subsequently, in this study, the accuracy of the safety grade calculation process was verified by comparing the safety grade result value with the existing value, and a DNN with a high accuracy of about 90% was constructed. This is expected to improve economic feasibility in the future by increasing the reliability of calculated safety ratings of old buildings, saving money and time compared to existing technologies.
Kim, Kwang Myung;Park, Hyoung June;Lee, Jae Beom;Park, Chan Jin
The Journal of Engineering Geology
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v.32
no.2
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pp.221-239
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2022
Unknown geotechnical characteristics are key challenges in the design of piles for the plant, civil and building works. Although the N-values which were read through the standard penetration test are important, those N-values of the whole area are not likely acquired in common practice. In this study, the N-value is predicted by means of regression analysis with artificial intelligence (AI). Big data is important to improve learning performance of AI, so circular augmentation method is applied to build up the big data at the current study. The optimal model was chosen among applied AI algorithms, such as artificial neural network, decision tree and auto machine learning. To select optimal model among the above three AI algorithms is to minimize the margin of error. To evaluate the method, actual data and predicted data of six performed projects in Poland, Indonesia and Malaysia were compared. As a result of this study, the AI prediction of this method is proven to be reliable. Therefore, it is realized that the geotechnical characteristics of non-boring points were predictable and the optimal arrangement of structure could be achieved utilizing three dimensional N-value distribution map.
Lee, Sang Yun;Song, Ki-Il;Kang, Kyung Nam;Ryu, Hee Hwan
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.4
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pp.341-353
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2022
Pipelines are buried in urban area, and the position (depth and orientation) of buried pipeline should be clearly identified before ground excavation. Although various geophysical methods can be used to detect the buried pipeline, it is not easy to identify the exact information of pipeline due to heterogeneous ground condition. Among various non-destructive geo-exploration methods, ground penetration radar (GPR) can explore the ground subsurface rapidly with relatively low cost compared to other exploration methods. However, the exploration data obtained from GPR requires considerable experiences because interpretation is not intuitive. Recently, researches on automated detection technology for GPR data using deep learning have been conducted. However, the lack of GPR data which is essential for training makes it difficult to build up the reliable detection model. To overcome this problem, we conducted a preliminary study to improve the performance of the detection model using finite difference time domain (FDTD)-based numerical analysis. Firstly, numerical analysis was performed with homogeneous soil media having single permittivity. In case of heterogeneous ground, numerical analysis was performed considering the ground heterogeneity using fractal technique. Secondly, deep learning was carried out using convolutional neural network. Detection Model-A is trained with data set obtained from homogeneous ground. And, detection Model-B is trained with data set obtained from homogeneous ground and heterogeneous ground. As a result, it is found that the detection Model-B which is trained including heterogeneous ground shows better performance than detection Model-A. It indicates the ground heterogeneity should be considered to increase the performance of automated detection model for GPR exploration.
Sparse-view computed tomography (CT) imaging technique is able to reduce radiation dose, ensure the uniformity of image characteristics among projections and suppress noise. However, the reconstructed images obtained by the sparse-view CT imaging technique suffer from severe artifacts, resulting in the distortion of image quality and internal structures. In this study, we proposed a convolutional neural network (CNN) with wavelet transformation and residual learning for reducing artifacts in sparse-view CT image, and the performance of the trained model was quantitatively analyzed. The CNN consisted of wavelet transformation, convolutional and inverse wavelet transformation layers, and input and output images were configured as sparse-view CT images and residual images, respectively. For training the CNN, the loss function was calculated by using mean squared error (MSE), and the Adam function was used as an optimizer. Result images were obtained by subtracting the residual images, which were predicted by the trained model, from sparse-view CT images. The quantitative accuracy of the result images were measured in terms of peak signal-to-noise ratio (PSNR) and structural similarity (SSIM). The results showed that the trained model is able to improve the spatial resolution of the result images as well as reduce artifacts in sparse-view CT images effectively. Also, the trained model increased the PSNR and SSIM by 8.18% and 19.71% in comparison to the imaging model trained without wavelet transformation and residual learning, respectively. Therefore, the imaging model proposed in this study can restore the image quality of sparse-view CT image by reducing artifacts, improving spatial resolution and quantitative accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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