Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.6
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pp.599-607
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2021
Street-view images, which are omnidirectional scenes centered on a specific location on the road, can provide various obstacle information for the pedestrians. Pedestrian network data for the navigation services should reflect the up-to-date obstacle information to ensure the mobility of pedestrians, including people with disabilities. In this study, the object detection model was trained for the bollard as a major obstacle in Seoul using street-view images and a deep learning algorithm. Also, a process for updating information about the presence and number of bollards as obstacle properties for the crosswalk node through spatial matching between the detected bollards and the pedestrian nodes was proposed. The missing crosswalk information can also be updated concurrently by the proposed process. The proposed approach is appropriate for crowdsourcing data as the model trained using the street-view images can be applied to photos taken with a smartphone while walking. Through additional training with various obstacles captured in the street-view images, it is expected to enable efficient information update about obstacles on the road.
Land use and land cover (LULC) mapping is an important factor in geospatial analysis. Although highly precise ground-based LULC monitoring is possible, it is time consuming and costly. Conversely, because the synthetic aperture radar (SAR) sensor is an all-weather sensor with high resolution, it could replace field-based LULC monitoring systems with low cost and less time requirement. Thus, LULC is one of the major areas in SAR applications. We developed a LULC model using only KOMPSAT-5 single co-polarized data and digital elevation model (DEM) data. Twelve HH-polarized images and 18 VV-polarized images were collected, and two HH-polarized images and four VV-polarized images were selected for the model testing. To train the LULC model, we applied the conditional generative adversarial network (cGAN) method. We used U-Net combined with the residual unit (ResUNet) model to generate the cGAN method. When analyzing the training history at 1732 epochs, the ResUNet model showed a maximum overall accuracy (OA) of 93.89 and a Kappa coefficient of 0.91. The model exhibited high performance in the test datasets with an OA greater than 90. The model accurately distinguished water body areas and showed lower accuracy in wetlands than in the other LULC types. The effect of the DEM on the accuracy of LULC was analyzed. When assessing the accuracy with respect to the incidence angle, owing to the radar shadow caused by the side-looking system of the SAR sensor, the OA tended to decrease as the incidence angle increased. This study is the first to use only KOMPSAT-5 single co-polarized data and deep learning methods to demonstrate the possibility of high-performance LULC monitoring. This study contributes to Earth surface monitoring and the development of deep learning approaches using the KOMPSAT-5 data.
Guaranteeing the quality and integrity of structural health monitoring (SHM) data is very important for an effective assessment of structural condition. However, sensory system may malfunction due to sensor fault or harsh operational environment, resulting in multiple types of data anomaly existing in the measured data. Efficiently and automatically identifying anomalies from the vast amounts of measured data is significant for assessing the structural conditions and early warning for structural failure in SHM. The major challenges of current automated data anomaly detection methods are the imbalance of dataset categories. In terms of the feature of actual anomalous data, this paper proposes a data anomaly detection method based on data-level and deep learning technique for SHM of civil engineering structures. The proposed method consists of a data balancing phase to prepare a comprehensive training dataset based on data-level technique, and an anomaly detection phase based on a sophisticatedly designed network. The advanced densely connected convolutional network (DenseNet) and Transformer encoder are embedded in the specific network to facilitate extraction of both detail and global features of response data, and to establish the mapping between the highest level of abstractive features and data anomaly class. Numerical studies on a steel frame model are conducted to evaluate the performance and noise immunity of using the proposed network for data anomaly detection. The applicability of the proposed method for data anomaly classification is validated with the measured data of a practical supertall structure. The proposed method presents a remarkable performance on data anomaly detection, which reaches a 95.7% overall accuracy with practical engineering structural monitoring data, which demonstrates the effectiveness of data balancing and the robust classification capability of the proposed network.
The cables in a cable-stayed bridge are critical load-carrying parts. The potential damage to cables should be identified early to prevent disasters. In this study, an efficient deep learning model is proposed for the damage identification of cables using both a multi-layer perceptron (MLP) and a graph neural network (GNN). Datasets are first generated using the practical advanced analysis program (PAAP), which is a robust program for modeling and analyzing bridge structures with low computational costs. The model based on the MLP and GNN can capture complex nonlinear correlations between the vibration characteristics in the input data and the cable system damage in the output data. Multiple hidden layers with an activation function are used in the MLP to expand the original input vector of the limited measurement data to obtain a complete output data vector that preserves sufficient information for constructing the graph in the GNN. Using the gated recurrent unit and set2set model, the GNN maps the formed graph feature to the output cable damage through several updating times and provides the damage results to both the classification and regression outputs. The model is fine-tuned with the original input data using Adam optimization for the final objective function. A case study of an actual cable-stayed bridge was considered to evaluate the model performance. The results demonstrate that the proposed model provides high accuracy (over 90%) in classification and satisfactory correlation coefficients (over 0.98) in regression and is a robust approach to obtain effective identification results with a limited quantity of input data.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.2
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pp.263-272
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2022
As a result of climate change, the heatwave and urban heat island phenomena have become more common, and the frequency of heatwaves is expected to increase by two to six times by the year 2050. In particular, the heat sensation index felt by workers at construction sites during a heatwave is very high, and the sensation index becomes even higher if the urban heat island phenomenon is considered. The construction site environment and the situations of construction workers vulnerable to heat are not improving, and it is now imperative to respond effectively to reduce such damage. In this study, satellite imagery, land surface temperatures (LST), and long short-term memory (LSTM) were applied to analyze areas above 33 ℃, with the most vulnerable areas with increased synergistic damage from heat waves and the urban heat island phenomena then predicted. It is expected that the prediction results will ensure the safety of construction workers and will serve as the basis for a construction site early-warning system.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.120-122
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2021
Currently, as demand for cars at home and abroad increases, the number of vehicles is decreasing and the number of vehicles is increasing. This is the main cause of the traffic jam. To solve this problem, it operates a high-ocompancy vehicle (HOV) lane, a multi-passenger vehicle, but many people ignore the conditions of use and use it illegally. Since the police visually judge and crack down on such illegal activities, the accuracy of the crackdown is low and inefficient. In this paper, we propose a system design that enables more efficient detection using imaging techniques using computer vision to solve such problems. By improving the existing vehicle detection method that was studied, the trigger was set in the image so that the detection object can be selected and the image analysis can be conducted intensively on the target. Using the YOLO model, a deep learning object recognition model, we propose a method to utilize the shift amount of the center point rather than judging by the bounding box in the image to obtain real-time object detection and accurate signals.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.1
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pp.105-111
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2023
Recently, research on prediction algorithms using deep learning has been actively conducted. In addition, algorithmic trading (auto-trading) based on predictive power of artificial intelligence is also becoming one of the main investment methods in stock trading field, building its own history. Since the possibility of human error is blocked at source and traded mechanically according to the conditions, it is likely to be more profitable than humans in the long run. In particular, for the virtual currency market at least for now, unlike stocks, it is not possible to evaluate the intrinsic value of each cryptocurrencies. So it is far effective to approach them with technical analysis and cryptocurrency market might be the field that the performance of algorithmic trading can be maximized. Currently, the most commonly used artificial intelligence method for financial time series data analysis and forecasting is Long short-term memory(LSTM). However, even t4he LSTM also has deficiencies which constrain its widespread use. Therefore, many improvements are needed in the design of forecasting and investment algorithms in order to increase its utilization in actual investment situations. Meanwhile, Prophet, an artificial intelligence algorithm developed by Facebook (META) in 2017, is used to predict stock and cryptocurrency prices with high prediction accuracy. In particular, it is evaluated that Prophet predicts the price of virtual currencies better than that of stocks. In this study, we aim to show Prophet's virtual currency price prediction accuracy is higher than existing deep learning-based time series prediction method. In addition, we execute mock investment with Prophet predicted value. Evaluating the final value at the end of the investment, most of tested coins exceeded the initial investment recording a positive profit. In future research, we continue to test other coins to determine whether there is a significant difference in the predictive power by coin and therefore can establish investment strategies.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.4
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pp.152-159
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2023
This study endeavors to enrich investment prospects in cryptocurrency by establishing a rationale for investment decisions. The primary objective involves evaluating the predictability of four prominent cryptocurrencies - Bitcoin, Ethereum, Litecoin, and EOS - and scrutinizing the efficacy of trading strategies developed based on the prediction model. To identify the most effective prediction model for each cryptocurrency annually, we employed three methodologies - AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA), Long Short-Term Memory (LSTM), and Prophet - representing traditional statistics and artificial intelligence. These methods were applied across diverse periods and time intervals. The result suggested that Prophet trained on the previous 28 days' price history at 15-minute intervals generally yielded the highest performance. The results were validated through a random selection of 100 days (20 target dates per year) spanning from January 1st, 2018, to December 31st, 2022. The trading strategies were formulated based on the optimal-performing prediction model, grounded in the simple principle of assigning greater weight to more predictable assets. When the forecasting model indicates an upward trend, it is recommended to acquire the cryptocurrency with the investment amount determined by its performance. Experimental results consistently demonstrated that the proposed trading strategy yields higher returns compared to an equal portfolio employing a buy-and-hold strategy. The cryptocurrency trading model introduced in this paper carries two significant implications. Firstly, it facilitates the evolution of cryptocurrencies from speculative assets to investment instruments. Secondly, it plays a crucial role in advancing deep learning-based investment strategies by providing sound evidence for portfolio allocation. This addresses the black box issue, a notable weakness in deep learning, offering increased transparency to the model.
Na-Yun, Park;Ji-Hoon Kim;Tae-Min Kim;Kyeong-Jin Song;Yu-Jin Byun;Min-Ju Kang․;Kyungkoo Jun;Jae-Gon Kim
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.3
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pp.1-6
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2023
In the realm of dental prosthesis fabrication, obtaining accurate impressions has historically been a challenging and inefficient process, often hindered by hygiene concerns and patient discomfort. Addressing these limitations, Company D recently introduced a cutting-edge solution by harnessing the potential of intraoral scan images to create 3D dental models. However, the complexity of these scan images, encompassing not only teeth and gums but also the palate, tongue, and other structures, posed a new set of challenges. In response, we propose a sophisticated real-time image segmentation algorithm that selectively extracts pertinent data, specifically focusing on teeth and gums, from oral scan images obtained through Company D's oral scanner for 3D model generation. A key challenge we tackled was the detection of the intricate molar regions, common in dental imaging, which we effectively addressed through intelligent data augmentation for enhanced training. By placing significant emphasis on both accuracy and speed, critical factors for real-time intraoral scanning, our proposed algorithm demonstrated exceptional performance, boasting an impressive accuracy rate of 0.91 and an unrivaled FPS of 92.4. Compared to existing algorithms, our solution exhibited superior outcomes when integrated into Company D's oral scanner. This algorithm is scheduled for deployment and commercialization within Company D's intraoral scanner.
K-UAM will be commercialized through maturity after 2035. Since the Urban Air Mobility (UAM) corridor will be used vertically separating the existing helicopter corridor, the corridor usage is expected to increase. Therefore, a system for monitoring corridors is also needed. In recent years, object detection algorithms have developed significantly. Object detection algorithms are largely divided into one-stage model and two-stage model. In real-time detection, the two-stage model is not suitable for being too slow. One-stage models also had problems with accuracy, but they have improved performance through version upgrades. Among them, YOLO-V5 improved small image object detection performance through Mosaic. Therefore, YOLO-V5 is the most suitable algorithm for systems that require real-time monitoring of wide corridors. Therefore, this paper trains YOLO-V5 and analyzes whether it is ultimately suitable for corridor monitoring.K-uam will be commercialized through maturity after 2035.
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