• 제목/요약/키워드: two-step interpolation

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U-Net과 cWGAN을 이용한 탄성파 탐사 자료 보간 성능 평가 (Comparison of Seismic Data Interpolation Performance using U-Net and cWGAN)

  • 유지윤;윤대웅
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제25권3호
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    • pp.140-161
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    • 2022
  • 탄성파 탐사 자료 획득 시 자료의 일부가 손실되는 문제가 발생할 수 있으며 이를 위해 자료 보간이 필수적으로 수행된다. 최근 기계학습 기반 탄성파 자료 보간법 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 영상처리 분야에서 이미지 초해상화에 활용되고 있는 CNN (Convolutional Neural Network) 기반 알고리즘과 GAN (Generative Adversarial Network) 기반 알고리즘이 탄성파 탐사 자료 보간법으로도 활용되고 있다. 본 연구에서는 손실된 탄성파 탐사 자료를 높은 정확도로 복구하는 보간법을 찾기 위해 CNN 기반 알고리즘인 U-Net과 GAN 기반 알고리즘인 cWGAN (conditional Wasserstein Generative Adversarial Network)을 탄성파 탐사 자료 보간 모델로 사용하여 성능 평가 및 결과 비교를 진행하였다. 이때 예측 과정을 Case I과 Case II로 나누어 모델 학습 및 성능 평가를 진행하였다. Case I에서는 규칙적으로 50% 트레이스가 손실된 자료만을 사용하여 모델을 학습하였고, 생성된 모델을 규칙/불규칙 및 샘플링 비율의 조합으로 구성된 총 6가지 테스트 자료 세트에 적용하여 모델 성능을 평가하였다. Case II에서는 6가지 테스트 자료와 동일한 형식으로 샘플링된 자료를 이용하여 해당 자료별 모델을 생성하였고, 이를 Case I과 동일한 테스트 자료 세트에 적용하여 결과를 비교하였다. 결과적으로 cWGAN이 U-Net에 비해 높은 정확도의 예측 성능을 보였으며, 정량적 평가지수인 PSNR과 SSIM에서도 cWGAN이 높은 값이 나타나는 것을 확인하였다. 하지만 cWGAN의 경우 예측 결과에서 추가적인 잡음이 생성되었으며, 잡음을 제거하고 정확도를 개선하기 위해 앙상블 작업을 수행하였다. Case II에서 생성된 cWGAN 모델들을 이용하여 앙상블을 수행한 결과, 성공적으로 잡음이 제거되었으며 PSNR과 SSIM 또한 기존의 개별 모델 보다 향상된 결과를 나타내었다.

최소자승법과 음향학적 모델링 기반의 적은 개수의 측정점에 대한 머리전달함수 보간 기법 (Interpolation method of head-related transfer function based on the least squares method and an acoustic modeling with a small number of measurement points)

  • 이석진
    • 한국음향학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.338-344
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    • 2017
  • 본 논문에서는 머리전달함수 보간 알고리즘을 제안하며, 특히 작은 크기의 측정 데이터를 다루는 경우를 고려한다. 제안하는 알고리즘은 머리전달함수의 음향학적 모델링에 기초하며, 모델링 계수를 추정함으로써 머리전달함수를 보간한다. 이 때 측정 위치의 개수가 부족할 경우 모델링 계수를 추정하는 것은 매우 어려우며, 따라서 본 알고리즘은 벡터-기반 크기 패닝 기법을 이용하여 데이터를 확장함으로써 이러한 문제를 해결하려고 한다. 본 알고리즘은 벡터-기반 크기 패닝 기법 기반의 데이터 확장 단계와, 최소자승법 기반의 모델링 계수 추정 단계의 두 단계로 이루어져 있다. 제안하는 알고리즘의 성능을 확인하기 위하여 CIPIC(Center for Image Processing and Integrated Computing) 머리전달함수 데이터베이스의 측정 데이터 중 일부를 이용한 시뮬레이션을 진행하였으며, 시뮬레이션 결과 약 1.5 dB ~ 4 dB의 최소 자승 오차가 감소됨을 확인할 수 있었다.

2차원 정렬 격자계에서의 불연속 갤러킨 기법과 Spectral Volume 기법 비교 연구 (A COMPARATIVE STUDY BETWEEN DISCONTINUOUS GALERKIN AND SPECTRAL VOLUME METHODS ON STRUCTURED GRIDS)

  • 구희석;김규홍;김종임
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2005년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.131-134
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    • 2005
  • Conventional high order interpolation schemes are limitative in several aspects mainly because they need data of neighboring cells at the reconstruction step. However, discontinuous Galerkin method and spectral volume method, two high order flux schemes which will be analyzed and compared in this paper, have an important benefit that they are not necessary to determine the flow gradients from data of neighboring cells or elements. These two schemes construct polynomial of variables within a cell so that even near wall or discontinuity, the high order does not deteriorate.

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에지 지시자를 이용한 향상된 방향 가중치 디모자이킹 알고리듬 (Enhanced Weighted Directional Demosaicking using Edge Indicator)

  • 류지만;양시영;임태환;정제창
    • 방송공학회논문지
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    • 제15권2호
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    • pp.265-279
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    • 2010
  • 디지털 영상에서 색을 표현하기 위해서는 최소 세 개 이상의 색 채널이 필요하다. 하지만 디지털 카메라에서 영상을 얻기 위해 사용되는 영상 센서는 빛의 밝기 정보만을 받아들일 뿐 색 정보를 분리해낼 수 없으므로 각 화소당 세 개의 영상 센서를 배치 한 뒤 색필터를 사용하여 색 영상을 얻어내게 된다. 대다수의 디지털 카메라는 제품의 크기를 최소화 하고 제조 단가를 절감하기 위하여 단일 영상 센서 배열을 사용한다. 이런 단일 영상 센서를 통해 얻어진 영상들은 각 화소당 하나의 색 정보만을 포함하고 있기 때문에, 사람이 본래의 색으로 영상을 보기 위해서는 각 화소당 나머지 두 개의 손실된 색 정보를 복원해야 하며 이 과정을 색 필터 보간(color filter array interpolation) 혹은 디모자이킹(demosaicking) 과정이라 부른다. 본 논문에서는 두 차례에 걸친 디모자이킹 단계를 통해 여러 가지 기법을 복합적으로 사용함으로써 더 정확한 색을 복원하는 기법을 제안하고 있으며, 에지 기반 보간법, 2차 미분값을 보정값으로 사용하는 기법, 색차를 이용하는 기법, 가중치 합을 이용한 기법 등이 사용되어서 화질을 개선하고 있다. 기존의 기법들과 객관적, 주관적 비교를 수행하여 제안하는 기법이 다른 기법들에 비해 더 좋은 성능을 보여주는 것을 확인하였다.

0.357 ps의 해상도와 200 ps의 입력 범위를 가진 2단계 시간-디지털 변환기의 설계 (A Design of 0.357 ps Resolution and 200 ps Input Range 2-step Time-to-Digital Converter)

  • 박안수;박준성;부영건;허정;이강윤
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제47권5호
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    • pp.87-93
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    • 2010
  • 본 논문에서는 디지털 위상동기루프에서 사용하는 고해상도와 넓은 입력 범위를 가지는 2 단계 시간-디지털 변환기(TDC)구조를 제안한다. 디지털 위상동기루프에서 디지털 오실레이터의 출력 주파수와 기준 주파수와의 위상 차이를 비교하는데 사용하는 TDC는 고해상도로 구현되어야 위상고정루프의 잡음 특성을 좋게 한다. 기존의 TDC의 구조는 인버터로 구성된 지연 라인으로 이루어져 있어 그 해상도는 지연 라인을 구성하는 인버터의 지연 시간에 의해 결정되며, 이는 트랜지스터의 크기에 의해 결정된다. 따라서 특정 공정상에서 TDC의 해상도는 어느 값 이상으로 높일 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 인버터보다 작은 값의 지연 시간을 구현하기 위해 위상-인터폴레이션 기법을 사용하였으며, 시간 증폭기를 사용하여 작은 지연 시간을 큰 값으로 증폭하여 다시 TDC에 입력하는 2 단계로 구성하여 고해상도의 TDC를 설계하였다. 시간 증폭기의 이득에 영향을 주는 두 입력의 시간 차이를 작은 값으로 구현하기 위해 지연 시간이 다른 두 인버터의 차이를 이용하여 매우 작은 값의 시간 차이를 구현하여 시간증폭기의 성능을 높였다. 제안하는 TDC는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계 되었으며 전체 면적은 $800{\mu}m{\times}850{\mu}m$이다. 1.2 V의 공급전압에서 12 mA의 전류를 사용하며 0.357 ps의 해상도와 200 ps의 입력 범위를 가진다.

트리구조 필터뱅크를 이용한 서브밴드 필터링에서의 수렴 성능 향상 (Performance Improvement of Tree Structured Subband Filtering)

  • 최창권;조병모
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제4권2호
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    • pp.407-416
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    • 2000
  • 본 논문은 트리구조의 필터뱅크를 이용하여 필터링을 할 때 데시메이션으로 인해서 생기는 왜곡을 보상하기 위해서 보조 필터(엘리어싱 제거기)를 사용하는 방법을 제안하고 이를 이용하여 잡음을 제거하여 음질을 향상시키는 실험을 행했다. 입력신호는 두 채널의 분석필터에 의해 서브밴드로 분해된 후 데시메이션되고 다시 각 서브밴드로 분해된 신호를 적응필터를 이용하여 필터링을 한다. 이러한 기법으로 각 주파수 대역을 균일한 대역으로 분해할 수 있으며 각 서브밴드별로 각기 다른 수렴상수를 사용할 수 있어서 수렴속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 특히 잡음 제거나 음질 향상에 서브밴드 적응 필터뱅크를 응용할 경우 수렴속도가 빨라야 하며, 임펄스 응답의 길이가 긴 시스템을 모델링하는 데 응용할 수 있는 장점이 있다. 적응필터 계수의 갱신 방법으로는 VSS(Variable Step Size) LMS 알고리듬을 사용하였으며, 실험 결과, 기존의 서브밴드 구조보다 제안한 구조가 최소 평균 오차나 수렴성능 면에서 우수한 성능을 보였다.

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Machining center에서 2차원 원호보간의 복합오차 검출 및 수치제어에 의한 고정밀도 가공방법에 관한 연구 (A study on detection of composite errors and high precision cutting method by numerical control of two-dimensional circular interpolation in machining centers)

  • Kim, J.S.
    • 한국정밀공학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.117-126
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    • 1994
  • This paper describes an application step of a $R^{-{\theta}}$ method which measures circular movements in machining centers. The detection of composite errors of circular movements and a high precision cutting method in machining centers were investigated by the analysis of data measured by $R^{\theta }$method which can detect the rotating angle and is applicable to variable measuring radius. When the error by squareness error and unbalance of position-loop-gain were mixed, the detection method of each error was proposed. Although the errors by squarenss error and backlash compensation were mixed, the errors by squareness error be detected. If the errors by unbalance of position-loop-gain and backlash compensation were mixed, the errors by unbalance of position-loop-gain could not detected. A high precision cutting mehod, which uses the NC program compensated by using feed-back data from error measured by the $R^{\theta }$method, was proposed.

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Automatic Building Extraction Using LIDAR Data

  • Cho, Woo-Sug;Jwa, Yoon-Seok
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2003년도 Proceedings of ACRS 2003 ISRS
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    • pp.1137-1139
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    • 2003
  • This paper proposed a practical method for building detection and extraction using airborne laser scanning data. The proposed method consists mainly of two processes: low and high level processes. The major distinction from the previous approaches is that we introduce a concept of pseudogrid (or binning) into raw laser scanning data to avoid the loss of information and accuracy due to interpolation as well as to define the adjacency of neighboring laser point data and to speed up the processing time. The approach begins with pseudo-grid generation, noise removal, segmentation, grouping for building detection, linearization and simplification of building boundary , and building extraction in 3D vector format. To achieve the efficient processing, each step changes the domain of input data such as point and pseudo-grid accordingly. The experimental results shows that the proposed method is promising.

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Low Resolution Rate Face Recognition Based on Multi-scale CNN

  • Wang, Ji-Yuan;Lee, Eung-Joo
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제21권12호
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    • pp.1467-1472
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    • 2018
  • For the problem that the face image of surveillance video cannot be accurately identified due to the low resolution, this paper proposes a low resolution face recognition solution based on convolutional neural network model. Convolutional Neural Networks (CNN) model for multi-scale input The CNN model for multi-scale input is an improvement over the existing "two-step method" in which low-resolution images are up-sampled using a simple bi-cubic interpolation method. Then, the up sampled image and the high-resolution image are mixed as a model training sample. The CNN model learns the common feature space of the high- and low-resolution images, and then measures the feature similarity through the cosine distance. Finally, the recognition result is given. The experiments on the CMU PIE and Extended Yale B datasets show that the accuracy of the model is better than other comparison methods. Compared with the CMDA_BGE algorithm with the highest recognition rate, the accuracy rate is 2.5%~9.9%.

Generation of Discrete $G^1$ Continuous B-spline Ship Hullform Surfaces from Curve Network Using Virtual Iso-parametric Curves

  • Rhim, Joong-Hyun;Cho, Doo-Yeoun;Lee, Kyu-Yeul;Kim, Tae-Wan
    • Journal of Ship and Ocean Technology
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    • 제10권2호
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    • pp.24-36
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    • 2006
  • Ship hullform is usually designed with a curve network, and smooth hullform surfaces are supposed to be generated by filling in (or interpolating) the curve network with appropriate surface patches. Tensor-product surfaces such as B-spline and $B\'{e}zier$ patches are typical representations to this interpolating problem. However, they have difficulties in representing the surfaces of irregular topological type which are frequently appeared in the fore- and after-body of ship hullform curve network. In this paper, we proposed a method that can automatically generate discrete $G^1$ continuous B-spline surfaces interpolating given curve network of ship hullform. This method consists of three steps. In the first step, given curve network is reorganized to be of two types: boundary curves and reference curves of surface patches. Especially, the boundary curves are specified for their surface patches to be rectangular or triangular topological type that can be represented with tensor-product (or degenerate) B-spline surface patches. In the second step, surface fitting points and cross boundary derivatives are estimated by constructing virtual iso-parametric curves at discrete parameters. In the last step, discrete $G^1$ continuous B-spline surfaces are generated by surface fitting algorithm. Finally, several examples of resulting smooth hullform surfaces generated from the curve network data of actual ship hullform are included to demonstrate the quality of the proposed method.