본 연구는 모바일 플랫폼 환경에서 언어 기반의 교육 콘텐츠 지원을 위한 텍스트 인터페이스를 제안한다. 이는 손 글씨를 통해 단어를 작성하는 입력 구조로 딥 러닝을 활용한다. 모바일 플랫폼 콘텐츠의 버튼, 메뉴 등을 활용한 GUI (Graphical User Interface)와 화면 터치, 클릭, 드래그 등의 입력 방식을 기반으로 손 글씨를 사용자로부터 직접 입력하여 처리할 수 있는 텍스트 인터페이스를 설계한다. 이는 EMNIST (Extended Modified National Institute of Standards and Technology database) 데이터 셋과 훈련된 CNN (Convolutional Neural Network)을 사용하여 알파벳 텍스트를 분류하고 조합하여 단어를 완성한다. 최종적으로 영어 단어 교육 콘텐츠를 직접 제작하여 제안하는 인터페이스의 학습 지원 효과를 분석하고 만족도를 비교하기 위한 실험을 진행한다. 동일한 교육 환경에서 기존의 키 패드 방식의 인터페이스와 제안하는 손 글씨 기반 텍스트 인터페이스를 서로 체험한 사용자들이 제시하는 영어 단어를 학습하는 능력을 비교하고, 인터페이스를 조작하여 단어를 작성하는 과정에서의 전체적인 만족도를 분석, 확인하도록 한다.
Shajihan, Shaik Althaf V.;Wang, Shuo;Zhai, Guanghao;Spencer, Billie F. Jr.
Smart Structures and Systems
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제29권1호
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pp.181-193
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2022
Data-driven structural health monitoring (SHM) of civil infrastructure can be used to continuously assess the state of a structure, allowing preemptive safety measures to be carried out. Long-term monitoring of large-scale civil infrastructure often involves data-collection using a network of numerous sensors of various types. Malfunctioning sensors in the network are common, which can disrupt the condition assessment and even lead to false-negative indications of damage. The overwhelming size of the data collected renders manual approaches to ensure data quality intractable. The task of detecting and classifying an anomaly in the raw data is non-trivial. We propose an approach to automate this task, improving upon the previously developed technique of image-based pre-processing on one-dimensional (1D) data by enriching the features of the neural network input data with multiple channels. In particular, feature engineering is employed to convert the measured time histories into a 3-channel image comprised of (i) the time history, (ii) the spectrogram, and (iii) the probability density function representation of the signal. To demonstrate this approach, a CNN model is designed and trained on a dataset consisting of acceleration records of sensors installed on a long-span bridge, with the goal of fault detection and classification. The effect of imbalance in anomaly patterns observed is studied to better account for unseen test cases. The proposed framework achieves high overall accuracy and recall even when tested on an unseen dataset that is much larger than the samples used for training, offering a viable solution for implementation on full-scale structures where limited labeled-training data is available.
노후화된 구조물의 균열 검사는 검사원이 직접 현장에서 측량 도구를 사용하여 육안으로 검사를 하는 방식이 대부분이다. 이러한 방식은 전문 작업 인력의 주관성에 크게 의존하게 되고, 많은 시간과 비용이 소모된다. 일관성과 신뢰성 있는 판단을 하기 위해 인공지능 이미지 분류 알고리즘을 활용하고 있다. 2018년부터는 이미지 전처리 단계에서 이미지 증강 기법이 높은 성능 향상을 이끌고 있어 사용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 이미지 증강 기법을 활용하여 콘크리트 구조물 균열에 관한 분석 알고리즘을 개발하고 증강 비율에 따른 정확도와 속도를 비교 측정하여 최적화를 하였다. 그 결과 정확성을 향상시키고 경제성을 감안했을 경우 8배에서 적정한 것으로 나타났다.
Rocks undergoing repeated loading and unloading over an extended period, such as due to earthquakes, human excavation, and blasting, may result in the gradual accumulation of stress and deformation within the rock mass, eventually reaching an unstable state. In this study, a CNN-CCM is proposed to address the mechanical behavior. The structure and hyperparameters of CNN-CCM include Conv2D layers × 5; Max pooling2D layers × 4; Dense layers × 4; learning rate=0.001; Epoch=50; Batch size=64; Dropout=0.5. Training and validation data for deep learning include 71 rock samples and 122,152 data points. The AI Rock Constitutive Model learned by CNN-CCM can predict strain values(ε1) using Mass (M), Axial stress (σ1), Density (ρ), Cyclic number (N), Confining pressure (σ3), and Young's modulus (E). Five evaluation indicators R2, MAPE, RMSE, MSE, and MAE yield respective values of 0.929, 16.44%, 0.954, 0.913, and 0.542, illustrating good predictive performance and generalization ability of model. Finally, interpreting the AI Rock Constitutive Model using the SHAP explaining method reveals that feature importance follows the order N > M > σ1 > E > ρ > σ3.Positive SHAP values indicate positive effects on predicting strain ε1 for N, M, σ1, and σ3, while negative SHAP values have negative effects. For E, a positive value has a negative effect on predicting strain ε1, consistent with the influence patterns of conventional physical rock constitutive equations. The present study offers a novel approach to the investigation of the mechanical constitutive model of rocks under cyclic loading and unloading conditions.
본 논문은 초해상도 결과의 품질을 향상시키기 위해 질감 특징을 세분화하여 각각을 대조하고, 그 결과를 가중치로 이용하는 초해상도 방법을 제안하였다. 초해상도에서 중요한 평가 기준인 품질의 향상을 위해서는 경계 영역과 같은 세부사항에서의 정확하고 명확한 복원 결과가 필요하며, 인공물과 같은 불필요한 잡음을 최소화하는 것이 중요하다. 제안하는 방법은 품질 향상을 위해 기존 CNN(Convolutional Neural Network) 기반의 초해상도 방법에서 특징 추정을 위해 다중 경로의 잔차 블록 구조와 skip-connection을 구성하였다. 추가적인 질감 분석을 위한 선명 및 흐림 이미지 결과를 추가로 학습하였다. 이를 활용하여 초해상도 수행 결과 또한 각각을 대조하여 가중치를 할당하는 방법을 이용해 영상의 세부사항 영역과 평활화 영역에 대해 개선된 품질을 얻을 수 있도록 하였다. 제안하는 방법의 실험 결과 평가 기준으로 활용되는 PSNR과 SSIM 값이 기존 알고리즘 대비 높은 결과 값을 얻어 품질이 개선됨을 확인할 수 있었다.
This paper proposes a pattern recognition and classification algorithm based on a circular structure that can reflect the characteristics of the sEMG (surface electromyogram) signal measured in the arm without putting the placement limitation of electrodes. In order to recognize the same pattern at all times despite the electrode locations, the data acquisition of the circular structure is proposed so that all sEMG channels can be connected to one another. For the performance verification of the sEMG pattern recognition and classification using the developed algorithm, several experiments are conducted. First, although there are no differences in the sEMG signals themselves, the similar patterns are much better identified in the case of the circular structure algorithm than that of conventional linear ones. Second, a comparative analysis is shown with the supervised learning schemes such as MLP, CNN, and LSTM. In the results, the classification recognition accuracy of the circular structure is above 98% in all postures. It is much higher than the results obtained when the linear structure is used. The recognition difference between the circular and linear structures was the biggest with about 4% when the MLP network was used.
Neural Networks, modeled succinctly from the real nervous system of a living body, can be categorized into two folds; artificial neural network(ANN) and biological neural network(BNN). While the former has been developed to solve practical problems using function approximation capability, pattern classification) clustering algorithm, etc, the latter has been focused on verifying the information processing capability to which brain research gives an impetus, by mimicking real biological systems. However, BNN suffers Iron severe nonlinearities dealt with. A bridge between two neural networks is chaotic neural network(CNN), which simply delineate the real nor-vous system and comprises almost all the ANN structures by selecting parameters. Main research theme of this area is to develop an explanation tool to clarify the information processing mechanism in biological systems and its extension to engineering applications. The CNN has a Gaussian-shaped refractory function with hysteresis effect and the chaotic responses of it have been observed fur a wide range of parameter space. Through the examination of the coupling effects of excitatory and inhibitory connections, the secrets of information processing and memory structure will appear.
This paper proposes a method for detecting the front side of vehicles. The method can find the car side with a license plate even with complicated and cluttered backgrounds. A convolutional neural network (CNN) is used to solve the detection problem as a unified framework combining feature detection, classification, searching, and localization estimation and improve the reliability of the system with simplicity of usage. The proposed CNN structure avoids sliding window search to find the locations of vehicles and reduces the computing time to achieve real-time processing. Multiple responses of the network for vehicle position are further processed by a weighted clustering and probabilistic threshold decision method. Experiments using real images in parking lots show the reliability of the method.
Journal of information and communication convergence engineering
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제19권2호
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pp.79-83
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2021
This paper proposes a novel image classification method based on few-shot learning, which is mainly used to solve model overfitting and non-convergence in image classification tasks of small datasets and improve the accuracy of classification. This method uses model structure optimization to extend the basic convolutional neural network (CNN) model and extracts more image features by adding convolutional layers, thereby improving the classification accuracy. We incorporated certain measures to improve the performance of the model. First, we used general methods such as setting a lower learning rate and shuffling to promote the rapid convergence of the model. Second, we used the data expansion technology to preprocess small datasets to increase the number of training data sets and suppress over-fitting. We applied the model to 10 monkey species and achieved outstanding performances. Experiments indicated that our proposed method achieved an accuracy of 87.92%, which is 26.1% higher than that of the traditional CNN method and 1.1% higher than that of the deep convolutional neural network ResNet50.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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