• 제목/요약/키워드: 통계적 모멘트

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목적함수에 따른 다지점 NSRP 모형의 극치강우 재현능력 평가 (Evaluation of Characteristics of Simulated Extreme Rainfall Obtained from NSRP model under Different Object Functions)

  • 조혜미;유재웅;문장원;권현한
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.363-363
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    • 2021
  • 수자원설계 및 계획 시 제한된 강우자료로 인해 나타나는 한계를 개선하기 위한 목적으로 추계학적 강수모의 모형을 활용한다. 대표적인 추계학적 강수모형으로 Bartlett-Lewis Rectangular Pulse Modified Model(BLPRM)과 Neyman-Scott Rectangular Pulse Model(NSRPM) 등이 활용되고 있으며, 관측강수량의 통계적 모멘트를 재현할 수 있도록 모형 매개변수를 최적화하는 과정이 필수적으로 요구된다. 기본적으로 모형 매개변수들의 조합을 통해 추정되는 통계적 모멘트와 관측값의 통계적 모멘트를 반복적으로 비교하면서 최적 매개변수를 추정하게 된다. 그러나 상대적으로 적은 관측값을 이용하여 매개변수를 추정하기 때문에, 매개변수 추정이 어려울 뿐만 아니라 매개변수의 불확실성도 큰 특징을 가지고 있다. 모형 매개변수 추정과정에서 다양한 목적함수가 활용되고 있으나, 고려되는 통계적 모멘트가 평균 및 분산 등 2차 모멘트에 제한되고 있어 극치강수량에 대한 재현성은 상대적으로 부족한 부분이 있다. 본 연구에서는 3차 모멘트를 포함한 목적함수를 활용하여 NSRP모형 매개변수를 추정하고, 기존 2차 모멘트를 이용한 매개변수 접근방법과 극치강수량 재현 측면에서 비교를 수행하였다. 최종적으로 유역 단위에서 극치강수량 재현효과를 평가하기 위해서는 면적강수량 추정이 매우 중요하며, 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 강우 지점 간의 상관성을 유지하면서 강우모의가 가능한 다지점 NSRP 모형과 연계하여 극치강우 재현 가능성을 평가하였다.

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비정규 분포에 대한 통계적 모멘트와 확률 제한조건의 민감도 해석 (Expansion of Sensitivity Analysis for Statistical Moments and Probability Constraints to Non-Normal Variables)

  • 허재성;곽병만
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권11호
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    • pp.1691-1696
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    • 2010
  • 설계단계에서 시스템의 불확실성을 반영하려는 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 강건 최적설계 혹은 신뢰도 기반 최적설계는 이에 대한 대표적인 설계 방법론이다. 이러한 최적화 수식에는 성능함수의 평균, 표준편차와 확률제한조건이 목적함수와 제한조건으로 주로 활용된다. 그러므로, 이러한 통계적 특성치를 효과적으로 계산하는 것은 필수적이며, 더 나아가 최적화 과정에서 비선형 계획법이 일반적으로 활용되므로 민감도가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 통계적 모멘트와 확률제한조건에 대해 적분 형태로 정의되는 민감도 수식을 비정규 분포로 확장하고자 한다. 얻어진 민감도 해석 결과는 통계적 모멘트와 손상확률이 설계점에서 계산된 경우, 민감도를 얻기 위해 추가로 성능함수를 계산할 필요가 없음을 보여주므로 효율성 측면에서 우수하다. 그러나, 민감도 수식이 성능함수와 확률밀도함수의 미분과정에서 얻어지는 함수의 곱으로 정의되므로, 동일한 수치적분 방법이 적용되는 경우 민감도 해석 결과는 통계적 모멘트 결과의 정확도에 미치지 못할 가능성이 있다.

Payleigh 페이딩 채널에서 BPSK와 QPSK 신호의 변조 분류 (Modulation classification for BPSK and QPSK signals over rayleigh fading channel)

  • 윤동원;한영열
    • 한국통신학회논문지
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    • 제21권4호
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    • pp.1019-1026
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    • 1996
  • 이제까지 변조 분류에 대한 연구는 가산성 백색 가우시안 잡음에서만 해석되어 연구되어 왔다. 이 논문에서는 Rayleigh 페이딩 채널에서 통계적 모멘트에 근거한 BPSK와 QPSK 신호의 디지틀 변조 분류기를 제시하고 성능을 분석한다. 백색 가우시안 잡음과 Rayleigh 페이딩이 존재하는 환경에서 복조된 신호의 샘플 모멘트를 계산한다. 계산된 모멘트 값을 바탕으로 중심 극한 정리를 이용하여 샘플 모멘트의 평균과 분산을 계산한다. 이로부터 샘플 모멘트의 확률 밀도 함수를 구하고 베이즈 검정을 적용하여 통계적 모멘트에 기초한 BPSK와 QPSK 신호의 디지틀 변조 분류기를 제시하고 오분류 확률을 유도하여 성능을 분석한다.

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함수근사모멘트방법의 신뢰도 기반 최적설계에 적용 타당성에 대한 연구 (Study on Feasibility of Applying Function Approximation Moment Method to Achieve Reliability-Based Design Optimization)

  • 허재성;곽병만
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권2호
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    • pp.163-168
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    • 2011
  • 설계단계에서 시스템의 불확실성을 반영하려는 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 강건 최적설계 혹은 신뢰도 기반 최적설계는 이에 대한 대표적인 설계 방법론이다. 실제 문제에 이러한 방법론을 적용하기 위해서는 성능함수의 통계적 모멘트와 손상확률에 대한 정확하고 효율적인 추정 방법이 필요하고, 더불어 최적화를 위한 방향탐색과정에서 요구되는 민감도 해석의 정확성 및 효율성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 함수근사모멘트 방법을 기존에 유도된 적분 형태의 민감도 해석 식에 적용하여 그 민감도 해석 결과의 정확성을 확인하고, 이를 대표적인 신뢰도 기반 최적설계 문제에 적용하고자 한다. 민감도 해석 결과 및 신뢰도 기반 최적설계 결과를 타방법의 결과와 비교하여 함수근사모멘트 방법의 타당성을 입증하고자 한다. 활용된 적분 형태의 민감도 해석은 손상확률 혹은 통계적 모멘트가 계산된 경우 추가적인 함수 계산 없이 민감도를 얻을 수 있는 효율적인 방법이다.

히스토그램의 통계적 모멘트를 이용한 편광필름 결함 검출 방법 (A defect inspection method for the LCD ploarizer film using statistical moment of histogram)

  • 윤희상;박태형
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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    • pp.1760-1761
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    • 2007
  • 액정 디스플레이(LCD)의 핵심 재료인 편광필름은 제조 과정이나 운반 과정에서 실오라기 같은 이물 및 찍힘 등의 결함이 발생하며 이를 사람이 육안으로 검사하고 있다. 본 논문에서는 이런 편광필름의 결함을 자동으로 검출하기위한 방법으로 히스토그램의 통계적 모멘트를 사용하여 주변 밝기에 따라 검사 영역의 밝기의 기울기를 구하고, 이를 통해 결함의 유무를 판단하는 편광필름 검사 방법을 제안한다.

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다중 시간법에 의한 선박 횡동요 응답의 통계적 특성 연구 (A Study on the Statistical Characteristics of Rolling Motion of Ships Using Multiple Time Scales)

  • 나윤철;권순홍;하동대
    • 대한조선학회논문집
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    • 제31권1호
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    • pp.102-110
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    • 1994
  • 본 연구를 통하여 협대역 랜덤 기진모멘트 스펙트럼으로 표현되는 횡동요 기진 모멘트를 받는 선박의 횡동요 응답의 통계적 특성을 다중 시간법을 이용하여 그 결과를 구하고, 이를 등가선형화법으로 얻어진 결과와 비교해 보았다. 계산 결과, 등가선형화법보다 다중 시간법을 이용한 결과가 훨씬 넓은 다중치 영역을 보여주는 것을 알 수 있었다. 그리고 시간 궤적에서 횡동요 기진 모멘트의 시뮬레이션과 선박의 횡동요 운동의 시뮬레이션을 수행하여 그 결과를 확인하였다.

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함수 근사 모멘트 방법에서 추정한 1∼4차 통계적 모멘트의 수치적 검증 (Numerical Verification of the First Four Statistical Moments Estimated by a Function Approximation Moment Method)

  • 곽병만;허재성
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권4호
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    • pp.490-495
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    • 2007
  • This research aims to examine accuracy and efficiency of the first four moments corresponding to mean, standard deviation, skewness, and kurtosis, which are estimated by a function approximation moment method (FAMM). In FAMM, the moments are estimated from an approximating quadratic function of a system response function. The function approximation is performed on a specially selected experimental region for accuracy, and the number of function evaluations is taken equal to that of the unknown coefficients for efficiency. For this purpose, three error-minimizing conditions are utilized and corresponding canonical experimental regions constructed accordingly. An interpolation function is then obtained using a D-optimal design and then the first four moments of it are obtained as the estimates for the system response function. In order to verify accuracy and efficiency of FAMM, several non-linear examples are considered including a polynomial of order 4, an exponential function, and a rational function. The moments calculated from various coefficients of variation show very good accuracy and efficiency in comparison with those from analytic integration or the Monte Carlo simulation and the experimental design technique proposed by Taguchi and updated by D'Errico and Zaino.

웨이블렛 부밴드의 조인트 모멘트를 이용한 스테그분석 (Steganalysis Using Joint Moment of Wavelet Subbands)

  • 박태희;현승화;김재호;엄일규
    • 대한전자공학회논문지SP
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    • 제48권3호
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    • pp.71-78
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    • 2011
  • 본 논문은 웨이블릿 도메인 상에서 부모와 자식 부밴드간의 비독립성에 기반한 영상 스테그분석 방법을 제안한다. 제안한 방법은 커버 영상과 비밀 메시지가 삽입된 스테고 영상에 대해 3-레벨 Haar UWT 웨이블릿 변환을 수행하여 12개의 부밴드로 분해한 후 부모와 자식 부밴드간의 통계적 의존성을 분석한다. 이러한 통계적 의존성은 비밀 메시지가 삽입된 스테고 영상의 경우 커버 영상과 상당한 차이를 보이므로 커버 및 스테고 영상을 구분하기 위한 특징으로 사용될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 분해된 12개의 각 부모와 자식 부밴드간의 조인트 특성 함수에 대해 첫 9차의 통계적 모멘트를 추출함으로써 총 72차의 통계적 조인트 모멘트를 특징 벡터로 사용한다. 추출된 특징 벡터는 MLP(다층 퍼셉트론 신경망) 분류기에 입력되어 커버 영상과 스테고 영상을 학습하고 판별한다. 제안 방법의 성능 평가를 위해 LSB 및 SS, BSS 삽입 방법에 의한 다양한 삽입률의 스테고 영상을 사용하였으며, 실험 결과 제안한 기법은 기존의 기법에 비해 삽입 정보 유무의 검출율을 향상시킬 뿐만 아니라 판별의 정확도가 높음을 확인할 수 있었다.

통계적 3차 모멘트 기반의 목적함수를 이용한 NSRP 모형의 극치강우 재현능력 평가 (Evaluation of extreme rainfall estimation obtained from NSRP model based on the objective function with statistical third moment)

  • 조혜미;김용탁;유재웅;권현한
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제55권7호
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    • pp.545-556
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    • 2022
  • 수공구조물 설계 및 수자원 계획에서는 목표연도 이상의 수문기상자료를 활용하는 것이 추천된다. 강우 자료의 확장을 위해 추계학적 강수 모의 모형을 활용하는데, Bartlett-Lewis Rectangular Pulse Modified Model (BLRPM)과 Neyman-Scott Rectangular Pulse Model(NSRPM)이 대표적이다. 이 모형들은 확률분포의 매개변수 조합을 통해 추정되는 통계적 모멘트와 관측값의 통계적 모멘트를 반복 비교하여 최적 매개변수를 추정한다. 그러나 상대적으로 적은 관측값을 이용하여 매개변수를 추정하는 것은 부적절하게 정의된 문제(ill-posed problem)에 해당하며, 최적화 과정에서 매개변수 추정이 어려울 뿐만 아니라, 매개변수의 변동성도 매우 크다. 또한, 일부 연구에서 드러나듯이, 모형 매개변수 추정과정에서 다양한 목적함수를 활용해도 2차 모멘트에 국한되어 있어, 극치 강수량 재현에는 한계가 있다. 따라서 본 연구는 3차 모멘트를 포함한 목적함수를 활용하여 NSRPM 매개변수를 추정하고, 기존 2차 모멘트를 이용한 매개변수 접근방법과 극치강수량 재현 측면에서 비교를 수행하였다. 그 결과, 목적함수의 왜곡도 포함 여부에 따라 1, 2차 모멘트는 큰 차이를 나타내지 않았지만, 극치강우 재현 측면에서는 왜곡도를 포함한 경우가 포함하지 않은 경우보다 개선된 결과를 나타냈다.