Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.246-246
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2023
Multi-purpose dams are operated accounting for both physical and socioeconomic factors. This study aims to evaluate the utility of a deep learning algorithm-based model for three multi-purpose dam operation (Seomjin River dam, Juam dam, and Juam Control dam) in Seomjin River. In this study, the Gated Recurrent Unit (GRU) algorithm is applied to predict hourly water level of the dam reservoirs over 2002-2021. The hyper-parameters are optimized by the Bayesian optimization algorithm to enhance the prediction skill of the GRU model. The GRU models are set by the following cases: single dam input - single dam output (S-S), multi-dam input - single dam output (M-S), and multi-dam input - multi-dam output (M-M). Results show that the S-S cases with the local dam information have the highest accuracy above 0.8 of NSE. Results from the M-S and M-M model cases confirm that upstream dam information can bring important information for downstream dam operation prediction. The S-S models are simulated with altered outflows (-40% to +40%) to generate the simulated water level of the dam reservoir as alternative dam operational scenarios. The alternative S-S model simulations show physically inconsistent results, indicating that our deep learning algorithm-based model is not explainable for multi-purpose dam operation patterns. To better understand this limitation, we further analyze the relationship between observed water level and outflow of each dam. Results show that complexity in outflow-water level relationship causes the limited predictability of the GRU algorithm-based model. This study highlights the importance of socioeconomic factors from hidden multi-purpose dam operation processes on not only physical processes-based modeling but also aritificial intelligence modeling.
In the field of nuclear medicine, errors are sometimes generated because the assessment of the uniformity of gamma cameras relies on the naked eye of the evaluator. To minimize these errors, we created an artificial intelligence model based on CNN algorithm and wanted to assess its usefulness. We produced 20,000 normal images and partial cold region images using Python, and conducted artificial intelligence training with Resnet18 models. The training results showed that accuracy, specificity and sensitivity were 95.01%, 92.30%, and 97.73%, respectively. According to the results of the evaluation of the confusion matrix of artificial intelligence and expert groups, artificial intelligence was accuracy, specificity and sensitivity of 94.00%, 91.50%, and 96.80%, respectively, and expert groups was accuracy, specificity and sensitivity of 69.00%, 64.00%, and 74.00%, respectively. The results showed that artificial intelligence was better than expert groups. In addition, by checking together with the radiological technologist and AI, errors that may occur during the quality control process can be reduced, providing a better examination environment for patients, providing convenience to radiologists, and improving work efficiency.
Ships need to ensure safety during their navigation, which makes route determination highly important. It must be accompanied by a route following controller that can accurately follow the route. This study proposes a method for automatically generating the ship route based on deep reinforcement learning algorithm and following it using a route following controller. To generate a ship route, under keel clearance was applied to secure the ship's safety and navigation chart information was used to apply ship navigation related regulations. For the experiment, a target ship with a draft of 8.23 m was designated. The target route in this study was to depart from Busan port and arrive at the pilot boarding place of the Ulsan port. As a route following controller, a velocity type fuzzy P ID controller that could compensate for the limitation of a linear controller was applied. As a result of using the deep Q network, a route with a total distance of 62.22 km and 81 waypoints was generated. To simplify the route, the Douglas-Peucker algorithm was introduced to reduce the total distance to 55.67 m and the number of way points to 3. After that, an experiment was conducted to follow the path generated by the target ship. Experiment results revealed that the velocity type fuzzy P ID controller had less overshoot and fast settling time. In addition, it had the advantage of reducing the energy loss of the ship because the change in rudder angle was smooth. This study can be used as a basic study of route automatic generation. It suggests a method of combining ship route generation with the route following control.
An image fusion method is proposed on the basis of depth model segmentation to overcome the shortcomings of noise interference and artifacts caused by infrared and visible image fusion. Firstly, the deep Boltzmann machine is used to perform the priori learning of infrared and visible target and background contour, and the depth segmentation model of the contour is constructed. The Split Bregman iterative algorithm is employed to gain the optimal energy segmentation of infrared and visible image contours. Then, the nonsubsampled contourlet transform (NSCT) transform is taken to decompose the source image, and the corresponding rules are used to integrate the coefficients in the light of the segmented background contour. Finally, the NSCT inverse transform is used to reconstruct the fused image. The simulation results of MATLAB indicates that the proposed algorithm can obtain the fusion result of both target and background contours effectively, with a high contrast and noise suppression in subjective evaluation as well as great merits in objective quantitative indicators.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.10a
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pp.9-11
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2022
Applying Reinforcement Learning in everyday applications and varied environments has proved the potential of the of the field and revealed pitfalls along the way. In robotics, a learning agent takes over gradually the control of a robot by abstracting the navigation model of the robot with its inputs and outputs, thus reducing the human intervention. The challenge for the agent is how to implement a feedback function that facilitates the learning process of an MDP problem in an environment while reducing the time of convergence for the method. In this paper we will implement a reward shaping system avoiding sparse rewards which gives fewer data for the learning agent in a ROS environment. Reward shaping prioritizes behaviours that brings the robot closer to the goal by giving intermediate rewards and helps the algorithm converge quickly. We will use a pseudocode implementation as an illustration of the method.
Conventional lane detection algorithms have problems in that the detection rate is lowered in road environments having a large change in curvature and illumination. The probabilistic Hough transform method has low lane detection rate since it exploits edges and restrictive angles. On the other hand, the method using a sliding window can detect a curved lane as the lane is detected by dividing the image into windows. However, the detection rate of this method is affected by road slopes because it uses affine transformation. In order to detect lanes robustly and avoid obstacles, we propose driving assist system using semantic segmentation based on deep learning. The architecture for segmentation is SegNet based on VGG-16. The semantic image segmentation feature can be used to calculate safety space and predict collisions so that we control a vehicle using adaptive-MPC to avoid objects and keep lanes. Simulation results with CARLA show that the proposed algorithm detects lanes robustly and avoids unknown obstacles in front of vehicle.
Deep-learning based style transfer has recently attracted great attention, because it provides high quality transfer results by appropriately reflecting the high level structural characteristics of images. This paper deals with the problem of providing more stable and more diverse style transfer results of such deep-learning based style transfer method. Based on the investigation of the experimental results from the wide range of hyper-parameter settings, this paper defines the problem of the stability and the diversity of the style transfer, and proposes a partial loss normalization method to solve the problem. The style transfer using the proposed normalization method not only gives the stability on the control of the degree of style reflection, regardless of the input image characteristics, but also presents the diversity of style transfer results, unlike the existing method, at controlling the weight of the partial style loss, and provides the stability on the difference in resolution of the input image.
차량의 자율주행을 위해서 신호등의 검출은 매우 중요한 부분이며, 최근 딥러닝 기술이 자율주행 및 운전자 보조 시스템에 적용되고 있다. 본 논문에서는 객체 검출을 위한 잘 알려진 딥러닝 기법을 신호등 검출에 적용해 본다. 공개된 데이터셋을 이용하였으며 일반적인 컴퓨터 구성에서 실험하여 신호등 검출을 하였다.
최근 자율주행을 위해서는 객체를 인식하고 검출할 수 있는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 최근 활발하게 개발되고 있는 딥러닝에 기반한 알고리즘에 대해 기술하고 그 알고리즘을 활용하여 영상처리에 활용하여 자율주행 중에도 이전 기술보다 정확하게 객체 인식 및 검출하는 것이 목표이다.
In this study, we propose a method to estimate the biomass of invertebrate grazers from the videos with underwater drones by using a multi-object tracking model based on deep learning. In order to detect invertebrate grazers by classes, we used YOLOv5 (You Only Look Once version 5). For biomass estimation we used DeepSORT (Deep Simple Online and real-time tracking). The performance of each model was evaluated on a workstation with a GPU accelerator. YOLOv5 averaged 0.9 or more mean Average Precision (mAP), and we confirmed it shows about 59 fps at 4 k resolution when using YOLOv5s model and DeepSORT algorithm. Applying the proposed method in the field, there was a tendency to be overestimated by about 28%, but it was confirmed that the level of error was low compared to the biomass estimation using object detection model only. A follow-up study is needed to improve the accuracy for the cases where frame images go out of focus continuously or underwater drones turn rapidly. However,should these issues be improved, it can be utilized in the production of decision support data in the field of invertebrate grazers control and monitoring in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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