Yang, Kayoung;Kwon, Kyeong-Seok;Kim, Jung Kon;Kim, Jong Bok;Jang, Dong Hwa;Ko, miae
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.11
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pp.180-186
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2020
ICT convergence using smart livestock is that in the first-generation dairy smart farm model, each device made by several manufacturers uses its own communication method, limiting the mutual operation of each device. This study uses a model based on open control technology to secure interoperability of existing ICT devices and to manage data efficiently. The open integrated control derived from this process is the software interface structure of Open API. It is an observer that serves as real-time data collection according to the communication method of ICT devices and sensors located at each end. It consists of a broker that connects and transmits to the upper integrated management server. As a result of the performance analysis through verification of two first-generation dairy smart farm model sites, the average daily milk production increased compared to the previous year (farm A 5.13%, farm B 1.33%, p<0.05). Cow days open (DO) was reduced by 17.5% on farm A and 13.3% for farm B(p<0.05). Cows require an adaptation period after the introduction of the ICT device, but if continuous effects are observed, the effect of production can be expected to increase gradually.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.8
no.12
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pp.491-498
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2019
Digital twin is a technology that virtualizes physical objects of the real world on a computer. It is used by collecting sensor data through IoT, and using the collected data to connect physical objects and virtual objects in both directions. It has an advantage of minimizing risk by tuning an operation of virtual model through simulation and responding to varying environment by exploiting experiments in advance. Recently, artificial intelligence and machine learning technologies have been attracting attention, so that tendency to virtualize a behavior of physical objects, observe virtual models, and apply various scenarios is increasing. In particular, recognition of each robot's motion is needed to build digital twin for co-robot which is a heart of industry 4.0 factory automation. Compared with modeling based research for recognizing motion of co-robot, there are few attempts to predict motion based on sensor data. Therefore, in this paper, an experimental environment for collecting current and inertia data in co-robot to detect the motion of the robot is built, and a motion prediction model based on the collected sensor data is proposed. The proposed method classifies the co-robot's motion commands into 9 types based on joint position and uses current and inertial sensor values to predict them by accumulated learning. The data used for accumulating learning is the sensor values that are collected when the co-robot operates with margin in input parameters of the motion commands. Through this, the model is constructed to predict not only the nine movements along the same path but also the movements along the similar path. As a result of learning using SVM, the accuracy, precision, and recall factors of the model were evaluated as 97% on average.
The objective of this study was to develop models to predict freshness factors (total viable counts (TVC), pH, volatile basic nitrogen (VBN), trimethylamine (TMA), and thiobarbituric acid (TBA) values) and the storage period in beef using a visible and near-infrared (NIR) spectroscopic technique. A total of 216 beef spectra were collected during the storage period from 0 to 14 d at a $10^{\circ}C$ storage. A spectrophotometer was used to measure reflectance spectra from beef samples, and beef freshness spectra were divided into a calibration set and a validation set. Multi-linear regression (MLR) models using the stepwise method were developed to predict the factors. The MLR results showed that beef freshness had a good correlation between the predicted and measured factors using the selected wavelength. The correlation of determination ($r^2$), standard error of prediction (SEP), and ratio of standard deviation to SEP (RPD) of the prediction set for TVC was 0.74, 0.64, and 2.75 Log CFU/$cm^2$, respectively. The $r^2$, SEP, and RPD values for pH were 0.43, 0.10, and 1.10; those for VBN were 0.73, 1.45, and 2.00 mg%; those for TMA were 0.70, 0.19, and 2.58 mg%; those for TBA values were 0.73, 0.13, and 2.77 mg MA/kg; and those for storage period were 0.77, 1.94, and 2.53 d, respectively. The results indicate that visible and NIR spectroscopy can predict beef freshness during storage.
Particulate matter (PM) affects the human, ecosystems, and weather. Motorized vehicles and combustion generate fine particulate matter (PM2.5), which can contain toxic substances and, therefore, requires systematic management. Consequently, it is important to monitor and predict PM2.5 concentrations, especially in large cities with dense populations and infrastructures. This study aimed to predict PM2.5 concentrations in large cities using meteorological and chemical variables as well as satellite-based aerosol optical depth. For PM2.5 concentrations prediction, a random forest (RF) model showing excellent performance in PM concentrations prediction among machine learning models was selected. Based on the performance indicators R2, RMSE, MAE, and MAPE with training accuracies of 0.97, 3.09, 2.18, and 13.31 and testing accuracies of 0.82, 6.03, 4.36, and 25.79 for R2, RMSE, MAE, and MAPE, respectively. The variables used in this study showed high correlation to PM2.5 concentrations. Therefore, we conclude that these variables can be used in a random forest model to generate reliable PM2.5 concentrations predictions, which can then be used to assess the vulnerability of schools to PM2.5.
The soil creep, primarily caused by earthquakes and torrential rainfall events, has widely occurred across the country. The Korea Forest Service attempted to quantify the soil creep susceptible areas using a discriminant value table to prevent or mitigate casualties and/or property damages in advance. With the advent of advanced computer technologies, machine learning-based classification models have been employed for managing mountainous disasters, such as landslides and debris flows. This study aims to quantify the soil creep susceptibility using several classifiers, namely the k-Nearest Neighbor (k-NN), Naive Bayes (NB), Random Forest (RF), and Support Vector Machine (SVM) models. To develop the classification models, we downscaled 292 data from 4,618 field survey data. About 70% of the selected data were used for training, with the remaining 30% used for model testing. The developed models have the classification accuracy of 0.727 for k-NN, 0.750 for NB, 0.807 for RF, and 0.750 for SVM against test datasets representing 30% of the total data. Furthermore, we estimated Cohen's Kappa index as 0.534, 0.580, 0.673, and 0.585, with AUC values of 0.872, 0.912, 0.943, and 0.834, respectively. The machine learning-based classifications for soil creep susceptibility were RF, NB, SVM, and k-NN in that order. Our findings indicate that the machine learning classifiers can provide valuable information in establishing and implementing natural disaster management plans in mountainous areas.
In an event of an emergency, such as fire in a building, visually impaired and blind people are prone to exposed to a level of danger that is greater than that of normal people, for they cannot be aware of it quickly. Current fire detection methods such as smoke detector is very slow and unreliable because it usually uses chemical sensor based technology to detect fire particles. But by using vision sensor instead, fire can be proven to be detected much faster as we show in our experiments. Previous studies have applied various image processing and machine learning techniques to detect fire, but they usually don't work very well because these techniques require hand-crafted features that do not generalize well to various scenarios. But with the help of recent advancement in the field of deep learning, this research can be conducted to help solve this problem by using deep learning-based object detector that can detect fire using images from security camera. Deep learning based approach can learn features automatically so they can usually generalize well to various scenes. In order to ensure maximum capacity, we applied the latest technologies in the field of computer vision such as YOLO detector in order to solve this task. Considering the trade-off between recall vs. complexity, we introduced two convolutional neural networks with slightly different model's complexity to detect fire at different recall rate. Both models can detect fire at 99% average precision, but one model has 76% recall at 30 FPS while another has 61% recall at 50 FPS. We also compare our model memory consumption with each other and show our models robustness by testing on various real-world scenarios.
In this study, the development of a weight estimation model of electronic scale with nonlinear characteristics is presented using polynomial regression analysis. The output voltage of the load cell was measured directly using the reference mass. And a polynomial regression model was obtained using the matrix and curve fitting function of MS Office Excel. The weight was measured in 100g units using a load cell electronic scale measuring up to 5kg and the polynomial regression model was obtained. The error was calculated for simple($1^{st}$), $2^{nd}$ and $3^{rd}$ order polynomial regression. To analyze the suitability of the regression function for each model, the coefficient of determination was presented to indicate the correlation between the estimated mass and the measured data. Using the third order polynomial model proposed here, a very accurate model was obtained with a standard deviation of 10g and the determinant coefficient of 1.0. Based on the theory of multi regression model presented here, it can be used in various statistical researches such as weather forecast, new drug development and economic indicators analysis using logistic regression analysis, which has been widely used in artificial intelligence fields.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.26
no.8
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pp.23-30
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2021
In this study, we present a comparative analysis of major autoencoder(AE)-based anomaly detection methods for quality determination in the manufacturing process and a new anomaly discrimination criterion. Due to the characteristics of manufacturing site, anomalous instances are few and their types greatly vary. These properties degrade the performance of an AI-based anomaly detection model using the dataset for both normal and anomalous cases, and incur a lot of time and costs in obtaining additional data for performance improvement. To solve this problem, the studies on AE-based models such as AE and VAE are underway, which perform anomaly detection using only normal data. In this work, based on Convolutional AE, VAE, and Dilated VAE models, statistics on residual images, MSE, and information entropy were selected as outlier discriminant criteria to compare and analyze the performance of each model. In particular, the range value applied to the Convolutional AE model showed the best performance with AUC PRC 0.9570, F1 Score 0.8812 and AUC ROC 0.9548, accuracy 87.60%. This shows a performance improvement of an accuracy about 20%P(Percentage Point) compared to MSE, which was frequently used as a standard for determining outliers, and confirmed that model performance can be improved according to the criteria for determining outliers.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.15
no.5
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pp.360-366
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2022
This paper presents a AI model structure for restoring Korean traditional palace photographs, which remain only black-and-white photographs, to color photographs using Pix2Pix, one of the adversarial generative neural network techniques. Pix2Pix consists of a combination of a synthetic image generator model and a discriminator model that determines whether a synthetic image is real or fake. This paper deals with an artificial intelligence model by adjusting a receptive field of the discriminator, and analyzes the results by considering the characteristics of the ancient palace photograph. The receptive field of Pix2Pix, which is used to restore black-and-white photographs, was commonly used in a fixed size, but a fixed size of receptive field is not suitable for a photograph which consisting with various change in an image. This paper observed the result of changing the size of the existing fixed a receptive field to identify the proper size of the discriminator that could reflect the characteristics of ancient palaces. In this experiment, the receptive field of the discriminator was adjusted based on the prepared ancient palace photos. This paper measure a loss of the model according to the change in a receptive field of the discriminator and check the results of restored photos using a well trained AI model from experiments.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.40
no.4
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pp.251-260
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2022
Although the number of trees affected by pine wilt disease is decreasing, the affected area is expanding across the country. Recently, with the development of deep learning technology, it is being rapidly applied to the detection study of pine wilt nematodes and dead trees. The purpose of this study is to efficiently acquire deep learning training data and acquire accurate true values to further improve the detection ability of U-Net models through learning. To achieve this purpose, by using a filtering method applying a step-by-step deep learning algorithm the ambiguous analysis basis of the deep learning model is minimized, enabling efficient analysis and judgment. As a result of the analysis the U-Net model using the true values analyzed by period in the detection and performance improvement of dead pine trees of wilt nematode using the U-Net algorithm had a recall rate of -0.5%p than the U-Net model using the previously provided true values, precision was 7.6%p and F-1 score was 4.1%p. In the future, it is judged that there is a possibility to increase the precision of wilt detection by applying various filtering techniques, and it is judged that the drone surveillance method using drone orthographic images and artificial intelligence can be used in the pine wilt nematode disaster prevention project.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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