KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권9호
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pp.2361-2376
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2023
The electrocardiogram (ECG) signal is commonly used to screen and diagnose cardiovascular diseases. In recent years, deep neural networks have been regarded as an effective way for automatic ECG disease diagnosis. The convolutional neural network is widely used for ECG signal extraction because it can obtain different levels of information. However, most previous studies adopt single scale convolution filters to extract ECG signal features, ignoring the complementarity between ECG signal features of different scales. In the paper, we propose a dual-scale network with convolution filters of different sizes for 12-lead ECG classification. Our model can extract and fuse ECG signal features of different scales. In addition, different spatial and time periods of the feature map obtained from the 12-lead ECG may have different contributions to ECG classification. Therefore, we add a spatial-temporal attention to each scale sub-network to emphasize the representative local spatial and temporal features. Our approach is evaluated on PTB-XL dataset and achieves 0.9307, 0.8152, and 89.11 on macro-averaged ROC-AUC score, a maximum F1 score, and mean accuracy, respectively. The experiment results have proven that our approach outperforms the baselines.
Vital signals provide essential information regarding the health status of individuals, thereby contributing to health management and medical research. Present monitoring methods, such as ECGs (Electrocardiograms) and smartwatches, demand proximity and fixed postures, which limit their applicability. To address this, Non-contact vital signal measurement methods, such as CW (Continuous-Wave) radar, have emerged as a solution. However, unwanted signal components and a stepwise processing approach lead to errors and limitations in heart rate detection. To overcome these issues, this study introduces an integrated neural network approach that combines noise removal, demodulation, and dominant-frequency detection into a unified process. The neural network employed for signal processing in this research adopts a MLP (Multi-Layer Perceptron) architecture, which analyzes the in-phase and quadrature signals collected within a specified time window, using two distinct input layers. The training of the neural network utilizes CW radar signals and reference heart rates obtained from the ECG. In the experimental evaluation, networks trained on different datasets were compared, and their performance was assessed based on loss and frequency accuracy. The proposed methodology exhibits substantial potential for achieving precise vital signals through non-contact measurements, effectively mitigating the limitations of existing methodologies.
A normalization approach to coefficient adaptation in the escalator(ESC) filter structure that conventionally employs least mean square(LMS) algorithm is introduced. Using Taylor's expansion of the local error signal, a normalized form of the ESC-LMS algorithm is derived. Compared with the computational complexity of the conventional ESC-LMS algorithm employs input power estimation for time-varying convergence coefficient using a single-pole low-pass filter, the computational complexity of the proposed method can be reduced by 50% without performance degradation.
회전교차로(roundabouts) 설치이후 주변의 통행행태 변화로 인한 교통량 증가로 접근로별 교통류가 불균등(unbalanced flows) 해질 경우 접근로에서 회전교차로 내부로의 진입이 어려워져 교차로 전체의 효율성이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 회전교차로 본래의 기능을 최대한 유지하면서 운영효율성을 높이기 위한 신호미터링 운영방안으로 동적 신호미터링 운영알고리즘을 제시하였고, 효과분석은 VISSIM의 COM Interface(Visual Basic Application) 기능을 활용하였다. 본 연구결과 인접한 두 진입로를 한 쌍(pair)으로 묶고 미터링진입로의 교통량이 통제진입로의 교통량 보다 작은 경우 실시간 Signal Metering운영 효과가 높은 것으로 분석되었다. 특히, 1차로형 4지 회전교차로를 기준으로 총 진입교통량이 1,600대/시일 때 차량 당 평균지체가 70.9~102.2초/대로 73.8~77.8% 감소하는 것으로 분석되었다.
Emotion recognition plays an important role in the research area of human-computer interaction, and it allows a more natural and more human-like communication between humans and computer. Most of previous work on emotion recognition focused on extracting emotions from face, speech or EEG information separately. Therefore, a novel approach is presented in this paper, including face, speech and EEG, to recognize the human emotion. The individual matching scores obtained from face, speech, and EEG are combined using a weighted-summation operation, and the fused-score is utilized to classify the human emotion. In the experiment results, the proposed approach gives an improvement of more than 18.64% when compared to the most successful unimodal approach, and also provides better performance compared to approaches integrating two modalities each other. From these results, we confirmed that the proposed approach achieved a significant performance improvement and the proposed method was very effective.
An experimental study has been made with the use of time reversal concepts to recover the input waveform in a long range propagation of dispersive Lamb waves. Three techniques have been tested: Regular TR, 1 bit TR and Inverse filter (IF). The IF approach was found to completely recover the original input signal. Moreover, the IF technique significantly increases the contrast, i.e., the ratio of the recovered signal and the sideband signal.
해운산업은 파생적 수요의 특성으로 대외적 요인에 영향을 크게 받는다. 하지만, 공급 측면은 이러한 수요의 변화에 즉각적으로 대응할 수 없는 특성 때문에 해운산업은 호황과 불황을 거듭하게 된다. 그러므로 정부는 이러한 상황에 대응하기 위해 조기경보모형을 구축해 시장을 모니터링하고 다가올 위험을 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 신호접근법을 사용해 조기경보모형을 구축하였으며, 위기지수는 BDI를 사용해 정의하였으며 금융, 경제, 선박 등 다양한 선행지수를 활용해 종합선행지수를 도출하였다. 그 결과, 종합선행지수가 해운분야의 실제 위기지수와 비교해 4개월의 시차를 두고 높은 상관관계를 보였고, QPS(Quadratic Probability Score)가 0.37로 정확도가 높은 것으로 나타났다.
When a vibration data for a rotating machine such as a pump or a compressor is concerned, the frequency fluctuation of the energy contents at an instant time may provide useful information on understanding the vibration characteristics of the rotating machinery, rather than the averaged energy distribution along the frequency axis. Especially, when a periodic signal has different spectral contents, the approach to use the averaged frequency distribution, called the normal frequency analysis, may not be appropriate to extract vibration source characteristics of the structure. This paper introduces a way to analyze the signal based on an instant time. In order to evaluate the performance of the various approach, the investigatation compares three different algorithms which are frequently implemented in the instantaneous frequency analysis. Also for the noise effect embodied in the true signal, various cases for different SN ratio have been examined. The result shows that the noise level is crucial to evalute the instantaneous frequency analysis. In order to implement the instantaneous frequency analysis, the extraction of the relevant information from the measured signal should have the high S/N ratio, i, e., 40 dB or above.
음성 검출기 (VAD, Voice Activity Detector)는 이동 통신이나 음성신호처리 등에 매우 중요한 기법으로 사용된다. 일반적인 음성 검출방식은 이산 푸리에 변환 (DFT, Discrete Fourier Transform)영역에서 통계적인 모델을 기반으로 하여 우도비검정 (LRT, Likelihood Ratio Test)을 하게 된다. 그리고 이 값을 임계값과 비교하며 음성인지 아닌지 판단하게 된다. 본 논문에서는 신호 준공간 (Signal Subspace)에 기반한 새로운 통계적 음성 검출 기법을 제안하다. 확률적인 주성분 분석 (PPCA, Probabilistic Principal Component Analysis)은 신호 준공간 방법에서 잡음신호에 대한 확률적인 모델을 얻기 위해 사용된다. 제안된 기법은 신호 준공간 영역에서 우도비검정에 기반을 두는 결정규칙을 적용하였다. 음성 검출 실험 결과는 신호 준공간 모델에 근거한 음성 검출기 기법이 주파수 영역에 기반한 가우시안 (Gaussian) 음성 검출기 보다 향상된 검출 결과를 보여준다.
In this paper, we describe an approach to ECG data coding based on a fractal theory of iterated contractive transformations defined piecewise. The main characteristic of this approach is that it relies on the assumption that signal redundancy can be efficiently captured and exploited through piecewise self-transformability on a block-wise basis. The variable range size technique is employed to reduce the reconstruction error. Large ranges are used for encoding the smooth waveform to yield high compression efficiency, and the smaller ranges are used for encoding rapidly varying parts of the signal to preserve the signal quality. The suggested algorithm was evaluated using MIT/BIH arrhythmia database. A high compression ratio is achieved with a relatively low reconstruction error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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