The ground roll is the most common coherent noise in land seismic data and has an amplitude much larger than the reflection event we usually want to obtain. Therefore, ground roll suppression is a crucial step in seismic data processing. Several techniques, such as f-k filtering and curvelet transform, have been developed to suppress the ground roll. However, the existing methods still require improvements in suppression performance and efficiency. Various studies on the suppression of ground roll in seismic data have recently been conducted using deep learning methods developed for image processing. In this paper, we introduce three models (DnCNN (De-noiseCNN), pix2pix, and CycleGAN), based on convolutional neural network (CNN) or conditional generative adversarial network (cGAN), for ground roll suppression and explain them in detail through numerical examples. Common shot gathers from the same field were divided into training and test datasets to compare the algorithms. We trained the models using the training data and evaluated their performances using the test data. When training these models with field data, ground roll removed data are required; therefore, the ground roll is suppressed by f-k filtering and used as the ground-truth data. To evaluate the performance of the deep learning models and compare the training results, we utilized quantitative indicators such as the correlation coefficient and structural similarity index measure (SSIM) based on the similarity to the ground-truth data. The DnCNN model exhibited the best performance, and we confirmed that other models could also be applied to suppress the ground roll.
Recently, machine learning (ML) techniques have been actively applied for seismic trace interpolation. However, because most research is based on training-inference strategies that treat missing trace gather data as a 2D image with a blank area, a sufficient number of fully sampled data are required for training. This study proposes trace interpolation using ML, which uses only irregularly sampled field data, both in training and inference, by modifying the training-inference strategies of trace-based interpolation techniques. In this study, we describe a method for constructing networks that vary depending on the maximum number of consecutive gaps in seismic field data and the training method. To verify the applicability of the proposed method to field data, we applied our method to time-migrated seismic data acquired from the Vincent oilfield in the Exmouth Sub-basin area of Western Australia and compared the results with those of the conventional trace interpolation method. Both methods showed high interpolation performance, as confirmed by quantitative indicators, and the interpolation performance was uniformly good at all frequencies.
Recently, the application of distributed acoustic sensors (DAS), which can replace geophones and seismometers, has significantly increased along with interest in micro-seismic monitoring technique, which is one of the CO2 storage monitoring techniques. A significant amount of temporally and spatially continuous data is recorded in a DAS monitoring system, thereby necessitating fast and accurate data processing techniques. Because event detection and seismic phase picking are the most basic data processing techniques, they should be performed on all data. In this study, a machine learning-based P, S wave phase picking algorithm was developed to compensate for the limitations of conventional phase picking algorithms, and it was modified using a transfer learning technique for the application of DAS data consisting of a single component with a low signal-to-noise ratio. Our model was constructed by modifying the convolution-based EQTransformer, which performs well in phase picking, to the ResUNet structure. Not only the global earthquake dataset, STEAD but also the augmented dataset was used as training datasets to enhance the prediction performance on the unseen characteristics of the target dataset. The performance of the developed algorithm was verified using K-net and KiK-net data with characteristics different from the training data. Additionally, after modifying the trained model to suit DAS data using the transfer learning technique, the performance was verified by applying it to the DAS field data measured in the Pohang Janggi basin.
Despite various light detection and ranging (LiDAR) architectures, it is very difficult to achieve long-range detection and high resolution in both vertical and horizontal directions with a wide field of view (FOV). The scanning architecture is advantageous for high-performance LiDAR that can attain long-range detection and high resolution for vertical and horizontal directions. However, a large-area photodetector (PD), which is disadvantageous for detection speed, is essentially required to secure the wide FOV. Thus we propose a PD based on the static unitary detector (STUD) technique that can operate multiple small-area PDs as a single large-area PD at a high speed. The InP/InGaAs STUD PIN-PD proposed in this paper is fabricated in various types, ranging from 1,256 ㎛×949 ㎛ using 32 small-area PDs of 1,256 ㎛×19 ㎛. In addition, we measure and analyze the noise and signal characteristics of the LiDAR receiving board, as well as the performance and sensitivity of various types of STUD PDs. Finally, the LiDAR receiving board utilizing the STUD PD is applied to a 3D scanning LiDAR prototype that uses a 1.5-㎛ master oscillator power amplifier laser. This LiDAR precisely detects long-range objects over 50 m away, and acquires high-resolution 3D images of 320 pixels×240 pixels with a diagonal FOV of 32.6 degrees simultaneously.
To determine malachite green and leuco-malachite green residues in sea food, a liquid chromatographic method has been optimized. The target compounds were extracted in the homogenized edible tissues with a mixture of McIlvaine buffer-acetonitrile and partitioned against dichloromethane. After concentrating the lower layer, the resulting residues were re-dissolved in methanol and analyzed by the HPLC with visible detector at 620 nm using acetonitrile-acetate buffer. For the analysis of leuco-malachite green with malachite green simultaneously, post-column packed with lead(IV) oxide was used for oxidizing leuco-malachite green to malachite green. The correlation coefficients($r^2$) was 0.9989 for malachite green, and 0.9995 for leuco-malachite green. The limit of detection was 0.005 mg/kg for the combined of malachite green and leuco-malachite green at signal/noise${\geq}3$. The recovery rate was within a reliable range of 84~98% (CV 3~16%). Leuco-malachite green were detected in carp and crusian carp.
To determine levels of 11 sulfonamides for animals in food, simultaneously, a selective method of high performance liquid chromatography with UV detector has been applied. The targets were sulfachlorpyridazine (SCP), sulfadiazine (SDZ), sulfadimethoxine (SDM), sulfisoxazole (SSX), sulfamerazine (SMZ), sulfamethazine (SMT), sulfamethoxazole (SMX), sulfamethoxypyridazine (SMP), sulfamonomethoxine (SMM), sulfaquinoxaline (SQX) and sulfathiazole (STZ). Food samples were beef, pork, chicken, milk and whole egg that were collected at the main 6 cities in Korea as Seoul, Busan, Daejon, Incheon, Mokpo and Gangneung. After homogenizing food samples with sodium phosphate solution and acetonitrile, it was extracted with n-hexane. The mobile phase gradient was a mixture of 5 mM potassium phosphate (pH 3.25) and methanol with a gradient ratio from 100:0 to 30:70. The UV wavelength was 270 nm. The overall recoveries were ranged from 75% to 95% and the limit of detection was minimum 0.004 mg/kg for SMT, and 0.007 mg/kg for STZ at signal/noise > 3, respectively. As results, sulfonamide drugs were not detected in most of the selected food samples, however, sulfamonomethoxine was detected in meat. The determined level of sulfamonomethoxine were 0.03 and 0.06 mg/kg for beef that were below the MRLs.
This paper aims to provide a detailed introduction to the concept of the Ratio of Predictable Component (RPC) and the Signal-to-Noise Paradox. Then, we derive insights from them by exploring the paradoxical features by conducting a seasonal and regional analysis through ensemble expansion in KMA's climate prediction system (GloSea). We also provide an explanation of the ensemble generation method, with a specific focus on stochastic physics. Through this study, we can provide the predictability limits of our forecasting system, and find way to enhance it. On a global scale, RPC reaches a value of 1 when the ensemble is expanded to a maximum of 56 members, underlining the significance of ensemble expansion in the climate prediction system. The feature indicating RPC paradoxically exceeding 1 becomes particularly evident in the winter North Atlantic and the summer North Pacific. In the Siberian Continent, predictability is notably low, persisting even as the ensemble size increases. This region, characterized by a low RPC, is considered challenging for making reliable predictions, highlighting the need for further improvement in the model and initialization processes related to land processes. In contrast, the tropical ocean demonstrates robust predictability while maintaining an RPC of 1. Through this study, we have brought to attention the limitations of potential predictability within the climate prediction system, emphasizing the necessity of leveraging predictable signals with high RPC values. We also underscore the importance of continuous efforts aimed at improving models and initializations to overcome these limitations.
Ultrasound is widely used in the medical field for non-destructive and non-invasive disease diagnosis. In order to improve the disease diagnosis accuracy of diagnostic medical images, improving spatial resolution is a very important factor. In this study, we aim to model the super resolution convolutional neural network (SRCNN) algorithm in ultrasound images and analyze its applicability in the medical diagnostic field. The study was conducted as an experimental study using Field II simulation and open source clinical liver hemangioma ultrasound imaging. The proposed SRCNN algorithm was modeled so that end-to-end learning can be applied from low resolution (LR) to high resolution. As a result of the simulation, we confirmed that the full width at half maximum in the phantom image using a Field II program was improved by 41.01% compared to LR when SRCNN was used. In addition, the peak to signal to noise ratio (PSNR) and structural similarity index (SSIM) evaluation results showed that SRCNN had the excellent value in both simulated and real liver hemangioma ultrasound images. In conclusion, the applicability of SRCNN to ultrasound images has been proven, and we expected that proposed algorithm can be used in various diagnostic medical fields.
Tae-Hui Kim;Sang-Hyeon Lee;Chae-Hyun Yoon;Hyo-Won Sim;Joo-Young Hong
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.42
no.6
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pp.617-626
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2023
This study aims to investigate the preferred sound level of water sound for various levels of open-plan-office noise regarding soundscape quality and speech privacy. And assessment of the work efficiency of the water sound. For the laboratory experiment, office noise was recorded using a binaural microphone in a real open-plan office. For the assessment of the soundscape quality and speech privacy, Overall Soundscape Quality (OSQ) and Listening Difficulty (LD) were evaluated under three different sound levels (55 dBA, 60 dBA, and 65 dBA) and five different signal-to-noise ratios (SNR -10 dB, -5 dB, 0 dB, +5 dB, and +10 dB). After the evaluation, the preferred SNR was proposed according to OSQ and LD. For the assessment of to work efficiency of water sound, this study evaluated the cognitive performance of both of the condition noise only and combine the water sound with office noise. The results showed that LD increased as the water sound level increased, but OSQ decreased. When the water sound level was more than the office noise level, the OSQ decreased from noise only. Therefore, considering OSQ and LD, the preferred SNR of water sound was -5 dB for all noise levels. At the preferred level of water sound, the cognitive performance results were shown to decrease at 55 dBA compared to noise only, but at 60 dBA and 65 dBA combine the water sound results were increased than the noise only.
In this study, we aimed to perform a comparative evaluation using quantitative factors between a region-growing based segmentation with noise reduction algorithms and a U-Net based segmentation. Initially, we applied median filter, median modified Wiener filter, and fast non-local means algorithm to computed tomography (CT) images, followed by region-growing based segmentation. Additionally, we trained a U-Net based segmentation model to perform segmentation. Subsequently, to compare and evaluate the segmentation performance of cases with noise reduction algorithms and cases with U-Net, we measured root mean square error (RMSE) and peak signal to noise ratio (PSNR), universal quality image index (UQI), and dice similarity coefficient (DSC). The results showed that using U-Net for segmentation yielded the most improved performance. The values of RMSE, PSNR, UQI, and DSC were measured as 0.063, 72.11, 0.841, and 0.982 respectively, which indicated improvements of 1.97, 1.09, 5.30, and 1.99 times compared to noisy images. In conclusion, U-Net proved to be effective in enhancing segmentation performance compared to noise reduction algorithms in CT images.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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