• 제목/요약/키워드: Least Squares Methods

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Verification of Two Least-Squares Methods for Estimating Center of Rotation Using Optical Marker Trajectory

  • Lee, Jung Keun
    • 센서학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.371-378
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    • 2017
  • An accurate and robust estimation of center of rotation (CoR) using optical marker trajectory is crucial in human biomechanics. In this regard, the performances of the two prevailing least-squares methods, the Gamage and Lasenby (GL) method, and the Chang and Pollard (CP) method, are verified in this paper. While both methods are sphere-fitting approaches in closed form and require no tuning parameters, they have not been thoroughly verified by comparison of their estimation accuracies. Furthermore, while for both methods, results for stationary CoR locations are presented, cases for perturbed CoR locations have not been investigated for any of them. In this paper, the estimation performances of the GL method and CP method are investigated by varying the range of motion (RoM) and noise amount, for both stationary and perturbed CoR locations. The difference in the estimation performance according to the variation in the amount of noise and RoM was clearly shown for both methods. However, the CP method outperformed the GL method, as seen in results from both the simulated and the experimental data. Particularly, when the RoM is small, the GL method failed to estimate the appropriate CoR while the CP method reasonably maintained the accuracy. In addition, the CP method showed a considerably better predictability in CoR estimation for the perturbed CoR location data than the GL method. Accordingly, it may be concluded that the CP method is more suitable than the GL method for CoR estimation when RoM is limited and CoR location is perturbed.

사용편의성 모델수립을 위한 제품 설계 변수의 선별방법 : 유전자 알고리즘 접근방법 (A Method for Screening Product Design Variables for Building A Usability Model : Genetic Algorithm Approach)

  • 양희철;한성호
    • 대한인간공학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.45-62
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    • 2001
  • This study suggests a genetic algorithm-based partial least squares (GA-based PLS) method to select the design variables for building a usability model. The GA-based PLS uses a genetic algorithm to minimize the root-mean-squared error of a partial least square regression model. A multiple linear regression method is applied to build a usability model that contains the variables seleded by the GA-based PLS. The performance of the usability model turned out to be generally better than that of the previous usability models using other variable selection methods such as expert rating, principal component analysis, cluster analysis, and partial least squares. Furthermore, the model performance was drastically improved by supplementing the category type variables selected by the GA-based PLS in the usability model. It is recommended that the GA-based PLS be applied to the variable selection for developing a usability model.

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Shrinkage Structure of Ridge Partial Least Squares Regression

  • Kim, Jong-Duk
    • Journal of the Korean Data and Information Science Society
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    • 제18권2호
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    • pp.327-344
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    • 2007
  • 다중공선성의 데이터에 사용되는 대표적인 편향회귀방법은 능형회귀(RR), 주성분회귀(PCR), 부분최소제곱회귀(PLS) 등이다. 이 회귀방법들은 계수베거 추정량의 놈(norm)이 모두 보통 최소제곱회귀(OLS)의 추정량의 놈보다 작아진다는 의미에서 축소회귀라 부른다. 새로운 회귀방법으로 RR과 PCR을 결합한 능형주성분회귀(RPCR)가 있고 RR과 PLS를 결합한 능형부분최소제곱회귀(RPLS)가 있으며 이들도 또한 축소회귀이다. 이들 추정량은 X'X의 고유벡터들의 선형결합으로 나타낼 수 있고 따라서 각 고유방향에서 OLS에 비해 얼마나 축소되는지를 연구할 수 있다. 본 논문에서는 먼저 이들 추정량을 일반적인 축소인자의 식으로 나타내고 이를 이용하여 MSE의 일반식을 구하였으며 PLS 추정량의 MSE 식도 구하였다. 그리고 RPLS의 축소인자 식을 두 가지 다른 형태로 유도하였다. RPLS의 경우도 이 축소인자 식을 MSE의 일반식에 대입하면 MSE 식이 바로 얻어진다. 그러나 PLS나 RPLS의 축소인자는 y의 복잡한 비선형이 되어 결정적이 아니므로 이들 추정량의 MSE는 근사적인 식이라 할 수 있다. 따라서 PLS나 RPLS를 평가하기 위해 이 MSE를 사용하는 것은 제한적이며, 경험적인 방법으로 이들 회귀의 수행성을 평가하는 것이 필요하다. 다중공선성의 대표적인 데이터인 근적외선 분광 데이터를 이용하여 이 유도된 회귀의 축소인자 값이 인자수에 따라 어떻게 변화하는지와 전체적인 축소 비율도 살펴보았다. 이들의 축소 형태를 잘 이해하면 회귀방법들의 예측력과 안정성을 파악하는데 많은 도움이 되리라 판단된다.

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한강유역의 중소하천에 대한 계획하폭 산정 (Determination of Design Width for Medium Streams in the Han River Basin)

  • 전세진;안태진;박정응
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제31권6호
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    • pp.675-684
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    • 1998
  • 본 연구는 한강유역 중소하천 계획하폭 산정공식을 결정하기 위하여 216개 구간의 중소하천에서의 계획홍수량, 유역면적, 하상경사, 실제하폭을 수집한 후, 1) 최소자승법(least squares, LS), 2) 최소중간치자승법(least median squares, LMS) 및 3) 재가중최소자승법(reweighted least squares, RLS)을 이용하여 경험적인 계획 하폭 공식을 결정하였다. 한강유역에서의 기존하폭 산정공식과 비교하기 위하여 계획하폭 산정공식의 형식은 6가지 형으로 고려하였다. 기존하폭공식과 6가지 형의 공식을 평가하기 위하여 평균제곱근오차, 절대평균오차 및 평균오차를 계산하여 비교 검토한 결과, 하폭공식의 형식으로는 본 연구의 하폭-계획홍수량-하상경사로 표현된 공식이 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서 추정된 계획하폭 산정공식은 한강유역 중소하천 설계시 계획하폭 결정의 지표로 적용될 수 있으리라 기대된다.

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${H_2}^{15}O$ PET을 이용한 뇌혈류 파라메트릭 영상 구성을 위한 알고리즘 비교 (Comparison of Algorithms for Generating Parametric Image of Cerebral Blood Flow Using ${H_2}^{15}O$ PET Positron Emission Tomography)

  • 이재성;이동수;박광석;정준기;이명철
    • 대한핵의학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.288-300
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    • 2003
  • 목적: ${H_2}^{15}O$ PET의 정량화를 위하여 1-조직 구획모델이 쓰이며, 뇌혈류와 조직/혈액 분배계수를 구하기 위하여 nonlinear least squares (NLS) 방법이 사용되나 계산 시간이 긴 등의 문제로 파라미터를 각화소마다 구해야 하는 파라메트릭 영상 구성에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 이와 같은 NLS 문제점을 극복하여 파라메트릭 영상을 빠르게 구성하기 위하여 제안된 파라미터 추정 알고리즘들을 구현하고, 이 방법들의 통계적 신뢰도와 계산의 효율성을 비교하였다. 대상 및 방법: 이 연구에서 이용한 방법들은 linear least squares (LLS), linear weighted least squares (LWLS), linear generalized least squares (GLS), linear generalized weighted least squares (GWLS), weighted integration (WI), 그리고 model-based clustering method (CAKS)이다. 노이즈 정도에 따른 각 파라메트릭 영상법의 정확성 및 통계적 신뢰성을 알아보기 위하여 Zubal 뇌모형(brain phantom)으로부터 동적 PET 영상을 모사하고 포아송노이즈를 더한 후 각 파라메트릭 영상 구성 방법을 적용하였다. 또한 정상인 16명에 대하여 얻은 실제 자료에 대하여 이 방법들을 적용하고 결과를 비교하였다. 결과: 뇌혈류와 분배계수에 대한 평균 오차는 방법에 따라 크게 다르지 않았으며 모든 방법이 뇌혈류 및 분배계수 추정에 있어 무시할 만한 바이어스를 보였다. 파라메트릭 영상의 정성적 특성 또한 유사하였으나 CAKS 방법의 계산 속도가 월등하여 NLS 방법의 약 1/500, LLS 방법의 약 1/25의 계산시간을 보였다. 결론: 뇌혈류 파라메트릭 영상 구성을 위한 빠른 파라미터 추정 알고리즘들 중에 보다 개선되어 제안된 LWS, GLS, GLWS, CAKS 방법들이 단순하고 빠른 LLS, WI 방법들에 비하여 통계적 신뢰성을 크게 향상시키지는 못하나 CAKS 방법은 계산 시간을 유의하게 단축시키므로 가장 적합한 파라메트릭 영상 구성방법이라 할 수 있을 것이다.

볼록 규준화 RLS의 규준화 상수를 정하기 위한 두 가지 방법과 희소성 음향 통신 채널 추정 성능 비교 (Two regularization constant selection methods for recursive least squares algorithm with convex regularization and their performance comparison in the sparse acoustic communication channel estimation)

  • 임준석;홍우영
    • 한국음향학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.383-388
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    • 2016
  • 본 논문은 볼록 규준화 RLS(Recursive Least Squares)에 쓰이는 규준화를 위한 상수를 정하는 법을 제안한다. Eksioglu와 Tanc는 희소성 음향 채널 추정을 위해서 볼록 규준화 RLS 알고리즘을 구현하였다. 그러나 이 알고리즘은 더 좋은 추정 성능을 위해서 채널의 참 임펄스 응답 정보가 사용된다. 본 논문에서는 이 같은 참 임펄스 응답 정보가 필요 없는 규준화 상수를 위한 두 가지 선정법을 제안한다. 그리고 제안한 방법을 사용했을 때 Eksioglu와 Tanc의 방법에 필적한 추정 성능을 유지함을 보인다.

Simultaneous Kinetic Spectrophotometric Determination of Sulfite and Sulfide Using Partial Least Squares (PLS) Regression

  • Afkhami, Abbas;Sarlak, Nahid;Zarei, Ali Reza;Madrakian, Tayyebeh
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제27권6호
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    • pp.863-868
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    • 2006
  • The partial least squares (PLS-1) calibration model based on spectrophotometric measurement, for the simultaneous determination of sulfite and sulfide is described. This method is based on the difference between the rate of the reaction of sulfide and sulfite with Malachite Green in pH 7.0 buffer solution and at 25 ${^{\circ}C}$. The absorption kinetic profiles of the solutions were monitored by measuring the decrease in the absorbance of Malachite Green at 617 nm in the time range 10-180 s after initiation of the reactions with 2 s intervals. The experimental calibration matrix for partial least squares (PLS-1) calibration was designed with 24 samples. The cross-validation method was used for selecting the number of factors. The results showed that simultaneous determination could be performed in the range 0.030-1.5 and 0.030-1.2 $\mu$g m$L ^{-1}$ for sulfite and sulfide, respectively. The proposed method was successfully applied to simultaneous determination of sulfite and sulfide in water samples and whole human blood.

Motion analysis within non-rigid body objects in satellite images using least squares matching

  • Hasanlou M.;Saradjian M.R.
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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    • pp.47-51
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    • 2005
  • Using satellite images, an optimal solution to water motion has been presented in this study. Since temperature patterns are suitable tracers in water motion, Sea Surface Temperature (SST) images of Caspian Sea taken by MODIS sensor on board Terra satellite have been used in this study. Two daily SST images with 24 hours time interval are used as input data. Computation of templates correspondence between pairs of images is crucial within motion algorithms using non-rigid body objects. Image matching methods have been applied to estimate water body motion within the two SST images. The least squares matching technique, as a flexible technique for most data matching problems, offers an optimal spatial solution for the motion estimation. The algorithm allows for simultaneous local radiometric correction and local geometrical image orientation estimation. Actually, the correspondence between the two image templates is modeled both geometrically and radiometrically. Geometric component of the model includes six geometric transformation parameters and radiometric component of the model includes two radiometric transformation parameters. Using the algorithm, the parameters are automatically corrected, optimized and assessed iteratively by the least squares algorithm. The method used in this study, has presented more efficient and robust solution compared to the traditional motion estimation schemes.

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제약적 최소 제곱 필터의 근사화를 이용한 실시간 방향 적응적 영상복원 (Approximated Constrained Least Squares Filter for Real-Time Directionally Adaptive Image Restoration)

  • 조창훈;전재환;백준기
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권12호
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    • pp.150-158
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    • 2013
  • 본 논문에서는 절단된 제약적 최소 제곱 필터를 이용하여 방향 적응적으로 영상을 복원하는 방법을 제안한다. 제안하는 영상복원 필터는 공간영역에서 이론적으로 영상 전체의 크기를 갖는 제약적 최소 제곱(constrained least squares; CLS) 필터를 Maxwell-Boltzmann 커널을 사용하여 절단한 유한 임펄스 응답(finite impulse response; FIR) 필터의 구조로 실시간 영상복원을 가능하게 한다. 또한 화소 단위로 공분산 행렬을 분석하여 방향성을 추정하여, 화소마다 필터의 계수를 적응적으로 생성하여 방향 적응적으로 영상을 복원한다. 실험결과를 통해 기존의 알고리듬에 비해 제안된 방법이 선명하고 부작용(artifacts)이 적은 결과를 얻는 것을 검증하였다.

속도중합역산을 위한 반복적 최소자승법 - Part A: IRLS 방법 (Iterative Least-Squares Method for Velocity Stack Inversion - Part A: IRLS method)

  • 지준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제8권2호
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    • pp.163-169
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    • 2005
  • 속도중합을 역산을 이용하면 탄성파 자료처리에서 있어서 다양한 처리가 가능하므로, 이 분야는 최근에 들어 매우 유용한 영역으로 주목을 받고 있다. 이러한 다양한 처리에 속도중합 역산을 응용하기 위해서는 사용하는 역산이 잡음에 강하면서도 고해상도의 속도중합 결과를 얻을 수 있어야 한다. 이러한 성질을 갖는 역산 방법들 중에서 가장 성공적인 방법 중의 하나라고 볼 수 있는 반복적 가중의 최소자승법(Iteratively Reweighted Least-Squares: IRLS)의 이론적 배경과 구현 방법을 소개하고, 기존 기술 특성과 한계성을 살펴보았다.