• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.8 no.2
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• pp.88-96
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• 2021

In surface image velocimetry, a wide area of a river is photographed at an angle to measure its velocity, inevitably causing image distortion. Although a distorted image can be corrected into an orthogonal image by using 2D projective coordinate transformation and considering reference points on the same plane as the water surface, this method is limited by the uncertainty of changes in the water level in the event of a flood. Therefore, in this study, we developed a tilt image correction technique that corrects distortions in oblique images without resetting the reference points while coping with changes in the water level using the geometric relationship between the coordinates of the reference points set at a high position the camera, and the vertical distance between the water surface and the camera. Furthermore, we developed a distortion correction method to verify the corrected image, wherein we conducted a full-scale river experiment to verify the reference point transformation equation and measure the surface velocity. Based on the verification results, the proposed tilt image correction method was found to be over 97% accurate, whereas the experiment result of the surface velocity differed by approximately 4% as compared to the results calculated using the proposed method, thereby indicating high accuracy. Application of the proposed method to an image-based fixed automatic discharge measurement system can improve the accuracy of discharge measurement in the event of a flood when the water level changes rapidly.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.25 no.3
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• pp.165-169
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• 2004

In Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography (MREIT), we inject current through electrodes placed on the surface of a subject and measure the induced magnetic flux density distribution using an MRI scanner. This requires a constant current source whose output pulses are synchronized with MR pulse sequences. In this paper, we present a design and performance analysis of a current source used in a 3.0T MREIT system. The developed current source was tested using a saline phantom. We found that its performance is satisfactory for the current MREIT system. We suggest future improvements for better SNR(signal-to-noise ratio).

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.50 no.8
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• pp.253-263
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• 2013

Frequency Scanning Interferometry(FSI) system, one of the most promising optical surface measurement techniques, generally results in superior optical performance comparing with other 3-dimensional measuring methods as its hardware structure is fixed in operation and only the light frequency is scanned in a specific spectral band without vertical scanning of the target surface or the objective lens. FSI system collects a set of images of interference fringe by changing the frequency of light source. After that, it transforms intensity data of acquired image into frequency information, and calculates the height profile of target objects with the help of frequency analysis based on Fast Fourier Transform(FFT). However, it still suffers from optical noise on target surfaces and relatively long processing time due to the number of images acquired in frequency scanning phase. 1) a Polarization-based Frequency Scanning Interferometry(PFSI) is proposed for optical noise robustness. It consists of tunable laser for light source, ${\lambda}/4$ plate in front of reference mirror, ${\lambda}/4$ plate in front of target object, polarizing beam splitter, polarizer in front of image sensor, polarizer in front of the fiber coupled light source, ${\lambda}/2$ plate between PBS and polarizer of the light source. Using the proposed system, we can solve the problem of fringe image with low contrast by using polarization technique. Also, we can control light distribution of object beam and reference beam. 2) the signal processing acceleration method is proposed for PFSI, based on parallel processing architecture, which consists of parallel processing hardware and software such as Graphic Processing Unit(GPU) and Compute Unified Device Architecture(CUDA). As a result, the processing time reaches into tact time level of real-time processing. Finally, the proposed system is evaluated in terms of accuracy and processing speed through a series of experiment and the obtained results show the effectiveness of the proposed system and method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.418-418
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• 2023

가뭄은 농업, 환경 및 사회경제적인 조건에 영향을 미치는 주요 자연 재해로 우리나라는 2015년부터 지속적인 가뭄 상황을 겪고 있다. 지속된 가뭄으로 인해 토양의 수분함량이 변화하여 농작물의 생장 활동 등에 영향을 미쳐 수확량이 낮아질 수 있다. 토양수분은 경사나 토질 등 지형학적인 특성에 따라 민감하게 반응하는 수문인자로, 특성을 광역적으로 정확하게 판단하기 어렵기 때문에 고해상도 원격탐사 자료를 활용하여 토양수분의 거동을 파악하는 연구들이 진행되고 있다. 특히, Synthetic Aperture Radar (SAR) 관측은 작물과 기본적인 토양의 유전체 및 기하학적 특성에 민감하게 반응하기 때문에, 토양수분 및 농업적 가뭄 분석 연구에 활용되고 있다. 본 연구는 2025년 발사될 예정인 C-band SAR 수자원 위성 산출물인 토양수분을 적용한 농업적 가뭄지수산정 알고리즘 기법 개발 연구를 위하여, 수자원 위성과 제원이 비슷한 Sentinel-1 자료를 통해 산정된 토양수분을 활용하여 농업적 가뭄지수인 Soil Moisture Drought Index (SMDI)를 산정하고자 한다. 산정된 SMDI의 검증을 위해 지점 관측된 토양수분 자료와 비교하여 Receiver Operating Characteristic (ROC) 분석 및 error matrix 기법 등을 활용하여 산정된 농업적 가뭄지수의 지역적 적용성을 파악하고자 한다. SAR 자료 기반의 농업적 가뭄지수 산정 알고리즘을 개발함으로써, 향후 제공될 수자원 위성의 자료를 활용한 가뭄 분석 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.197-201
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• 2018

인공위성 기반의 원격탐사자료는 홍수, 가뭄 등 자연재해에 대한 모니터링 및 예측에 활용되어 왔으며, 특히 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료는 지형적 제약을 받는 지상관측자료와 비교하여 시공간적으로 연속적이고 균질한 강수량 자료 취득이 가능하다는 장점이 있다. 우리나라의 경우 상대적으로 조밀한 지상관측망이 구축되어 있어 공간적으로 상세한 강수량 정보를 생산할 수 있는 여건을 갖추고 있지만, 북한 지역의 경우 기상, 수문, 통계자료에 관한 자료의 접근 및 품질의 제한성으로 인해 미계측 지역에 대한 강수량의 추정에 한계가 있다. CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Stations) 데이터는 1999년부터 미국국제개발처 (U.S. Agency for International Development, USAID), 미국항공우주국 (National Aeronautics and Space Administration, NASA), 미국해양대기청 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 지원으로 개발된 전지구 강우데이터 자료이다. CHIRPS는 1981년부터 현재까지 전지구 강우자료를 0.05도 격자 해상도로 제공하고 있으며, 강수량의 추세 분석 및 가뭄 모니터링을 위해 활용되고 있다. 본 연구에서는 CHG (Climate Hazards Group)에서 제공하고 있는 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료인 CHIRPS와 남한 및 북한의 지상관측 강수량 자료와의 비교를 통해 위성으로부터 유도된 격자 강수량자료의 정확도 및 지역적인 강수추정의 불확실성을 평가하고, 수자원 및 재해 분야 이용 가능성을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.318-318
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• 2016

위성은 준 실시간으로 국토 전체의 관측과 미계측/비접근 지역의 관측도 가능하여 가뭄, 홍수 등 수재해와 관련된 분석 자료로 활용되고 있으며, 위성 기반의 수재해 모니터링 적용성에 대한 연구 또한 수행되고 있다. 위성에서 관측된 자료는 NASA, JAXA 등의 위성 관리 센터에서 알고리즘을 적용하여 인터넷으로 제공하고, 최근 K-water에서는 수자원분야의 위성활용을 위해 위성 자료 수집 시스템을 갖추어 Aqua/Terra MODIS, GPM, GCOM-W1 등의 위성 자료를 수집하고 있다. 위성 자료는 5분~16일 등의 다양한 주기로 제공되고 있으며, 자료 타입, 측정 시간 등의 간단한 정보만 파일명으로 표시되어 위성의 위치(경위도) 및 해당 지점의 위성 자료를 얻기 위해서는 위성 자료를 확인해야만 하는 번거로움이 따른다. 본 연구에서는 순차적으로 관측된 위성 자료의 시 공간적 속성정보를 추출하고 해당 정보를 영상과 함께 맵핑하여, 시간의 흐름에 따른 위성 궤도의 시각화 방안을 제시하였다. 위성 궤도의 시각화 방안으로 사용된 위성 자료는 Terra MODIS의 'MOD02SSH', GPM GMI 센서의 'GPROF' 자료 타입을 사용하였다. 'MOD02SSH'는 5분 동안 5km의 공간해상도로 측정한 자료가 1개의 파일이며, 'GPROF'는 5분 동안 4km의 공간해상도로 측정한다. 공전 주기의 검증을 위해 케플러의 제3법칙을 적용한 Terra 위성의 공전주기는 98.75분으로 계산되며, 위성 자료의 공전주기는 98.87분으로 나타난다. 검증 결과 약 0.12초의 오차가 발생하며, 정확한 위성 고도와 높은 해상도의 위성 자료를 통해 오차의 감소가 가능하다. 이를 통해 시각화 된 동적 시계열 이미지는 시간에 따른 위성 궤도의 정보를 추출 할 수 있다. 이는 수재해 정보시스템의 모니터링을 위해 사용 가능하고, 시간에 따른 위성 궤도 정보를 통하여 필요한 시간대의 위성 위치 정보, 해당 지점의 관측 자료를 효율적으로 수집하여 자료 수집을 위한 시간 단축이 가능하며, 사용자 또는 관리자를 위한 모니터링 수행 또한 효율적인 운영이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.177-177
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• 2017

최근 ADCP 등 첨단장비를 활용한 유량 및 하상측정, 각종 하천기본계획 수립 시 확보되는 횡단측정 자료, 식생 및 서식처 등 하천환경과 생태자료, 드론 등을 활용한 영상자료 등 방대한 하천 정보가 확보되고 있으며, 다기능보 등 다양한 하천구조물 및 친수구역이 증가하는 등 이전과 비교하여 괄목할만한 수준으로 정보의 양이 증가하고 있다. 이에 따라 다양한 하천정보를 체계적으로 저장, 관리, 공유하기 위하여 표준화된 데이터 모델(Data Model)의 수립이 필요하다. 하천 정보의 경우 하천 시설물, 하천 단면측량 자료, 하천 시계열 측정 자료 등이 특정 하천을 중심으로 관리되는 반면, 기존 데이터 모델 연구에서는 특정 주제도에 기반하여 하천 정보가 레이어 형식으로 제공되어 상호 연계되지 않아 하천 정보의 효율적 관리측면에서 적합하지 않았다. 또한 신규 정보를 추가 시 기존 데이터 모델의 과다한 수정이 필요하고, 기존의 데이터 모델의 경우 표준화되지 않아 활용성이 매우 낮고, 유역중심으로 구성되어 특정 조건에 해당되는 하천 정보 검색이 어려운 단점이 존재하였다. 본 연구에서는 기존의 주제도 및 레이어 형식으로 구성되어 있던 데이터 모델 형식에서 벗어나 하천흐름선을 기준으로 데이터모델을 구축하는 방안을 제시하였으며, 하천흐름선과 하천 시설물, 단면 측량 자료, 계측 자료를 순차적으로 수용하고, 기존에 존재하지 않던 하천 정보의 추가 시 기존 데이터 모델의 형식을 수정하지 않고 유연하게 대응할 수 있는 관계형 데이터 모델을 구상하였다. 또한, 하천과 유역의 논리적 저장방안 고려하여 한 개의 하천을 다수의 세그먼트(Reach)로 구분하여 코드(Reach Code)를 부여하는 방안을 제시하였으며, 구상한 데이터모델을 통하여 국가하천과 지방하천 등 유역의 다양성을 포함하는 한강권역의 섬강유역을 시범하천으로 구축하였다. 제시된 하천 정보 데이터 모델을 활용하여 DB를 구축한다면 하천망을 기준으로 하천 정보가 저장되고, 기존의 유역단위의 하천 정보 제공 방식에서 하천과 유역을 모두 포함하여 검색 가능한 시스템을 구축하여 하천 정보의 관리와 제공이 수월해질 것으로 기대된다.

• Journal of Practical Agriculture & Fisheries Research
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• v.18 no.1
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• pp.101-112
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• 2016

Monitoring and control of the greenhouse environment play a decisive role in greenhouse crop production processes. The network system for greenhouse control was developed by using recent technologies of networking and wireless communications. In this paper, a remote monitoring and control system for greenhouse using a smartphone and a computer with internet has been developed. The system provides real-time remote greenhouse integrated management service which collects greenhouse environment information and controls greenhouse facilities based on sensors and equipments network. Graphical user interface for an integrated management system was designed with bases on the HMI and the experimental results showed that a sensor data and device status were collected by integrated management in real-time. Because the sensor data and device status can be displayed on a web page, transmitted using the server program to remote computer and mobile smartphone at the same time. The monitored-data can be downloaded, analyzed and saved from server program in real-time via mobile phone or internet at a remote place. Performance test results of the greenhouse control system has confirmed that all work successfully in accordance with the operating conditions. And data collections and display conditions, event actions, crops and equipments monitoring showed reliable results.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.33 no.3
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• pp.101-109
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• 2021

Wave observations using a marine X-band radar are conducted by analyzing the backscattered radar signal from sea surfaces. Wave parameters are extracted using Modulation Transfer Function obtained from 3D wave number and frequency spectra which are calculated by 3D FFT of time series of sea surface images (42 images per minute). The accuracy of estimation of the significant wave height is, therefore, critically dependent on the quality of radar images. Wave observations during Typhoon Maysak and Haishen in the summer of 2020 show large errors in the estimation of the significant wave heights. It is because of the deteriorated radar images due to raindrops falling on the sea surface. This paper presents the algorithm developed to increase the accuracy of wave heights estimation from radar images by adopting convolution neural network(CNN) which automatically classify radar images into rain and non-rain cases. Then, an algorithm for deriving the Hs is proposed by creating different ANN models and selectively applying them according to the rain or non-rain cases. The developed algorithm applied to heavy rain cases during typhoons and showed critically improved results.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.16 no.6
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• pp.392-399
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• 2023

This paper proposes a deep learning model to determine the region and depth of cabbage cores for robotic automation of the cabbage core removal process during the kimchi manufacturing process. In addition, rather than predicting the depth of the measured cabbage, a model was presented that simultaneously detects and classifies the area by converting it into a discrete class. For deep learning model learning and verification, RGB images of the harvested cabbage 522 were obtained. The core region and depth labeling and data augmentation techniques from the acquired images was processed. MAP, IoU, acuity, sensitivity, specificity, and F1-score were selected to evaluate the performance of the proposed YOLO-v4 deep learning model-based cabbage core area detection and classification model. As a result, the mAP and IoU values were 0.97 and 0.91, respectively, and the acuity and F1-score values were 96.2% and 95.5% for depth classification, respectively. Through the results of this study, it was confirmed that the depth information of cabbage can be classified, and that it can be used in the development of a robot-automation system for the cabbage core removal process in the future.