Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.25
no.4
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pp.296-311
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2021
Topological Data Analysis (TDA), a relatively new field of data analysis, has proved very useful in a variety of applications. The main persistence tool from TDA is persistent homology in which data structure is examined at many scales. Representations of persistent homology include persistence barcodes and persistence diagrams, both of which are not straightforward to reconcile with traditional machine learning algorithms as they are sets of intervals or multisets. The problem of faithfully representing barcodes and persistent diagrams has been pursued along two main avenues: kernel methods and vectorizations. One vectorization is the Betti sequence, or Betti curve, derived from the persistence barcode. While the Betti sequence has been used in classification problems in various applications, to our knowledge, the stability of the sequence has never before been discussed. In this paper we show that the Betti sequence is unstable under the 1-Wasserstein metric with regards to small perturbations in the barcode from which it is calculated. In addition, we propose a novel stabilized version of the Betti sequence based on the Gaussian smoothing seen in the Stable Persistence Bag of Words for persistent homology. We then introduce the normalized cumulative Betti sequence and provide numerical examples that support the main statement of the paper.
New Korean lumbricids are described: Eisenia gaga Blakemore sp. nov. from remote Gageodo Island and E. sindo Blakemore, sp. nov. from an island at Incheon. Both are comparable to Eisenia koreana (Zicsi, 1972) from near Pyongyang, North Korea. A remarkable yet previously unrecognized similarity to American earthworm Eisenoides carolinensis (Michaelsen, 1910) is discussed, but synonymy is rejected on tenuous morphological grounds (form of nephridial vesicle bladders) with taxonomy supported by objective molecular data (mtDNA cytochrome c oxidase subunit 1 barcodes).
Two feather mites, Bychovskiata hypoleuci Mironov and Ddabert, 1997 and Phyllochaeta interifolia (Mégnin and Trouessart, 1884) are reported for the first time in South Korea. Specimens of these two species were collected from the common sandpiper Actitis hypoleucos. The genera Bychovskiata Dubinin, 1951 and Phyllochaeta Dubinin, 1951 are also new reports for South Korea. Here, we provide morphological descriptions and illustrations of these two species. Additionally, we provide partial sequences of the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I(COI) as DNA barcodes.
In an effort to increase the data capacity of one-dimensional symbology, 2D barcodes have been proposed a decade ago. In this paper, we present an effective 2D barcode detection algorithm from gray-level images, especially for the handheld 2D barcode recognition system. To locate the symbol inside the image, a criteria based on the block contrast is adopted, and a gray-scale projection with sub-pixel operation is utilized to segment the symbol precisely from the region of interest(ROI). Finally, the segmented ROI is normalized using the inverse perspective transformation for the following decoding processes. We also introduce the post-processing steps for decoding the QR-code. The proposed method ensures high performances under various lighting/printing conditions and strong perspective deformations. Experiments shows that our method is very robust and efficient in detecting the code area for the various types of 2D barcodes in real time.
The most energy-demanding step of wastewater treatment is the aeration-dependent elimination of organic carbon. Microbial fuel cells (MFCs) offer an alternative strategy in which carbon elimination is conducted by anaerobic microorganisms that transport respiratory electrons originating from carbon oxidation to an anode. Hence, chemical energy is directly transformed into electrical energy. In this study, the use and stability of barcode-containing exoelectrogenic model biofilms under non-axenic wastewater treatment conditions are described. Genomic barcodes were integrated in Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens, and G. metallireducens. These barcodes are unique for each strain and allow distinction between those cells and naturally occurring wild types as well as quantification of the amount of cells in a biofilm via multiplex qPCR. MFCs were pre-incubated with these three strains, and after 6 days the anodes were transferred into MFCs containing synthetic wastewater with 1% wastewater sludge. Over time, the system stabilized and the coulomb efficiency was constant. Overall, the initial synthetic biofilm community represented half of the anodic population at the end of the experimental timeline. The part of the community that contained a barcode was dominated by G. sulfurreducens cells (61.5%), while S. oneidensis and G. metallireducens cells comprised 10.5% and 17.9%, respectively. To the best of our knowledge, this is the first study to describe the stability of a synthetic exoelectrogenic consortium under non-axenic conditions. The observed stability offers new possibilities for the application of synthetic biofilms and synthetically engineered organisms fed with non-sterile waste streams.
DNA barcoding, an inventory of DNA sequences from a standardized genomic region, provides a bio-barcode for identifying and discovering species. Several recent studies suggest that the sequence diversity in a 648 bp region of the mitochondrial gene for cytochrome c oxidase I (COI) might serve as a DNA barcode for identifying animal species such as North American birds, insects and fishes. The present study tested the effectiveness of a COI barcode in discriminating Korean bird species. We determined the 5' terminus of the COI barcode for 92 species of Korean birds and found that species identification was unambiguous; the genetic differences between closely related species were, on average, 25 times higher than the differences within species. We identified only one misidentified species out of 239 specimens in a genetic resource bank, so confirming the accuracy of species identification in the banking system. We also identified two potential composite species, calling for further investigation using more samples. The finding of large COI sequence differences between species confirms the effectiveness of COI barcodes for identifying Korean bird species. To bring greater reliability to the identification of species, increased intra- and interspecies sampling, as well as supplementation of the mitochondrial barcodes with nuclear ones, is needed.
Surveys on Jeju-do (Quelpart Isl.) unearthed about 40 earthworm species or sub-species. Several considered new to science are described. Only a dozen were previously known and these are taxonomically reviewed. The two most commonly recorded in surveys by S. Kobayashi in the 1930s were Drawida anchingiana Chen, 1933 and Metaphire quelparta (Kobayashi, 1937), neither recently relocated. Morphologically similar taxa, supported with DNA barcodes, for Moniligastridae, are Drawida anchingiana seogwipo, D. anchingiana halla and D. iucn spp. or sub-spp. nov. For Megascolecidae, new taxa and synonyms are: Amynthas arx and A. aucklandis spp. nov. that have seminal grooves rather than the eversible male pores of Metaphire plus Amynthas simplex is another new species. Amynthas sangumburi Hong & Kim, 2002 is recognized as a probable new synonym within the A. corticis (Kinberg, 1867) species-group while Amynthas corticis saeseum sub-sp nov. is described. Amynthas gracilis (Kinberg, 1867) is a new record from Jeju and Korea (with A. bouchei, A. omodeoi and A. edwardsi all by Zhao & Qiu, 2009 possible synonyms of this species group from China) with a Jejuan sub-species, A. gracilis insularum, sub-sp. nov. Presence on Jeju of Amynthas carnosus (Goto & Hatai, 1899) is confirmed (its further new synonyms are Chinese A. fuscus Qiu & Sun, 2012 and A. taiwumontis Shen et al., 2013), as is A. micronarius (Goto & Hatai, 1898) (with new synonym A. montanus Qiu & Sun, 2012 also an invalid secondary homonym). Amynthas phaselus maculosus (Hatai, 1930) is in new combination with A. kamitai (Kobayashi, 1934) and A. minjae Hong, 2001 syns. nov. Two newly described Metaphire quelparta sub-spp are M. q. seogwipo and M. q. valhalla these being supported with DNA barcodes despite the nominal taxon not yet being confirmed.
Kim, Heeyoung;Hong, Hotak;Ryu, Gihwan;Kim, Dongmin
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.9
no.2
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pp.100-105
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2021
Contactless service is rapidly emerging as a new growth strategy due to consumers who are reluctant to the face-to-face situation in the global pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19), and various technologies are being developed to support the fast-growing contactless service market. In particular, the restaurant industry is one of the most desperate industrial fields requiring technologies for contactless service, and the representative technical case should be a kiosk, which has the advantage of reducing labor costs for the restaurant owners and provides psychological relaxation and satisfaction to the customer. In this paper, we propose a solution to the restaurant's store operation through the unmanned kiosk using a state-of-the-art artificial intelligence (AI) technology of image recognition. Especially, for the products that do not have barcodes in bakeries, fresh foods (fruits, vegetables, etc.), and autonomous restaurants on highways, which cause increased labor costs and many hassles, our proposed system should be very useful. The proposed system recognizes products without barcodes on the ground of image-based AI algorithm technology and makes automatic payments. To test the proposed system feasibility, we established an AI vision system using a commercial camera and conducted an image recognition test by training object detection AI models using donut images. The proposed system has a self-learning system with mismatched information in operation. The self-learning AI technology allows us to upgrade the recognition performance continuously. We proposed a fully automated payment system with AI vision technology and showed system feasibility by the performance test. The system realizes contactless service for self-checkout in the restaurant business area and improves the cost-saving in managing human resources.
Moon, Byeong Cheol;Lee, Young Mi;Ji, Yunui;Choi, Goya;Chun, Jin Mi;Kim, Ho Kyoung
The Korea Journal of Herbology
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v.28
no.3
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pp.75-84
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2013
Objectives : The origin of Breeae Herba (So-gye) and Cirsii Herba (Dae-gye) is differently prescribed in Korean and Chinese modern pharmacopoeia. Since the similar morphological characteristics and chaotic plant names, moreover, the aerial part of Carduus crispus have been used as the Cirsii Herba. To develop a reliable method for correct identification of these herbal medicines and to evaluate the genetic relationship of these closely related plant species, we analyzed sequences of DNA barcode regions. Methods : Thirty-one samples of 6 medicinal plants (B. segeta, B. setosa, C. japonicum var. maackii, C. setidens, C. chanroenicum, and C. crispus) were collected from different habitate and nucleotide sequences of DNA barcode regions (rDNA-ITS, matK, and rbcL) were analyzed after amplification using appropriate primers reported in previous studies. The nucleotides of species-specific authentic marker and phylogenetic relations were estimated based on the entire sequences of DNA barcodes by the analysis of ClastalW and UPGMA, respectively. Results : In comparative analysis of DNA barcode sequences, we obtained specific nucleotides to discriminate the medicinal plant of Breeae/Cirsii Herba in species level and evaluated the phylogenetic relationship of these species. Futhermore, we identified distinct marker nucleotides enough to authenticate respective species. These sequence differences at corresponding positions were avaliable genetic markers to determine the botanical origins of Breeae Herbal as well as Cirsii Herba. Conclusions : These marker nucleotides would be useful to identify the official herbal medicines by providing of definitive information that can identify each plant species and distinguish from unauthentic adulterants and substitutes.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.7
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pp.996-1003
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2022
In this paper, we present a new method for determining the scan line and range for vision-based 1-D barcode recognition. This is a study on how to detect valid barcode representative points and directions by applying the DBSCAN clustering method based on block HOG (histogram of gradient) and determine scan lines and barcode crosslines based on this. In this paper, the minimum and maximum search techniques were applied to determine the cross-line range of barcodes based on the obtained scan lines. This can be applied regardless of the barcode size. This technique enables barcode recognition even by detecting only a partial area of the barcode, and does not require rotation to read the code after detecting the barcode area. In addition, it is possible to detect barcodes of various sizes. Various experimental results are presented to evaluate the performance of the proposed technique in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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