Two-dimensional (2-D) digital filters are widely useful inn image processing and other 2-D digital signal processing fields, but designing 2-D filters is much more difficult than designing one-dimensional (1-D) ones. This paper provides a new insight into the existing singular value decomposition (SVD)-based design approach in the sense that the SVD-based design can be performed more efficiently by exploiting the symmetries of the given 2-D magnitude specifications. By using the specification symmetries. only half of the 1-D filters (sub-filters) need to be designed. which significantly simplifies the design process and reduces the computer storage required for 1-D sub-filter coefficients. Another novel point of this paper si that an objective criterion is proposed for selecting appropriate sub-filter orders in order to reduce the hardware implementation cost. A design example is given to illustrate the effectiveness of the SVD-based design approach by exploiting specification symmetry and new order-selecting criterion.
The Gauss-Legendre integral method is applied to numerically evaluate the Green function and its derivatives in finite water depth. In this method, the singular point of the function in the traditional integral equation can be avoided. Moreover, based on the improved Gauss-Laguerre integral method proposed in the previous research, a new methodology is developed through the Gauss-Legendre integral. Using this new methodology, the Green function with the field and source points near the water surface can be obtained, which is less mentioned in the previous research. The accuracy and efficiency of this new method is investigated. The numerical results using a Gauss-Legendre integral method show good agreements with other numerical results of direct calculations and series form in the far field. Furthermore, the cases with the field and source points near the water surface are also considered. Considering the computational efficiency, the method using the Gauss-Legendre integral proposed in this paper could obtain the accurate numerical results of the Green function and its derivatives in finite water depth and can be adopted in the near field.
Moving among multiple floors is one of the most challenging tasks for indoor autonomous robots. Most of the previous researches for indoor mapping and localization have focused on singular floor environment. In this paper, we present an algorithm that creates a multi-floor map using 3D point cloud. We implement localization within the multi-floor map using a LiDAR and an IMU. Our algorithm builds a multi-floor map by constructing a single-floor map using a LOAM-based algorithm, and stacking them through global registration that aligns the common sections in the map of each floor. The localization in the multi-floor map was performed by adding the height information to the NDT (Normal Distribution Transform)-based registration method. The mean error of the multi-floor map showed 0.29 m and 0.43 m errors in the x, and y-axis, respectively. In addition, the mean error of yaw was 1.00°, and the error rate of height was 0.063. The real-world test for localization was performed on the third floor. It showed the mean square error of 0.116 m, and the average differential time of 0.01 sec. This study will be able to help indoor autonomous robots to operate on multiple floors.
Burkhardt, Michael;Kim, Eunhye;Nelson, Priscilla P.
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.5
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pp.491-498
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2018
The Earth Mechanics Institute (EMI) was established at the Colorado School of Mines (CSM) in 1974 to develop innovations in rock mechanics research and education. During the last four decades, extensive rock mechanics research has been conducted at the EMI. Results from uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS), point load index (PLI), punch penetration (PP), and many other types of tests have been recorded in a database that has been unexamined for research purposes. The EMI database includes over 20,000 tests from over 1,000 different projects including mining and underground construction, and analysis of this database to identify relationships has been started with preliminary results reported here. Overall, statistically significant correlations are identified between bulk density and mechanical strength properties through UCS, BTS, PLI, and PP testing of sedimentary, igneous, and metamorphic rocks. In this paper, bulk density is considered as a surrogate metric that reflects both mineralogy and porosity. From this analysis, sedimentary rocks show the strongest correlation between the UCS and bulk density, whereas metamorphic rocks exhibit the strongest correlation between UCS and PP. Data trends in the EMI database also reveal a linear relationship between UCS and BTS tests. For the singular case of rock coral, the database permits correlations between bulk density of the core versus the deposition depth and porosity. The EMI database will continue under analysis, and will provide additional insightful and comprehensive understanding of the variation and predictability of rock mechanical strength properties and density. This knowledge will contribute significantly toward the increasingly safe and cost-effective geostructures and construction.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.4
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pp.307-314
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2009
The present paper briefly describes the space frame element and the fundamental strategies in computational elastic bifurcation theory of geometrically nonlinear, single load parameter conservative elastic spatial structures. A method for large deformation(rotation) analysis of space frame is based on an eulerian formulation, which takes into consideration the effects of large joint translations and rotations with finite deformation(rotation). The local member force-deformation relationships are based on the beam-column approach, and the change in member chord lengths caused by axial strain and flexural bowing are taken into account. and the derived geometric stiffness matrix is unsymmetric because of the fact that finite rotations are not commutative under addition. To detect the singular point such as bifurcation point, an iterative pin-pointing algorithm is proposed. And the path switching mode for bifurcation path is based on the non-negative eigen-value and it's corresponding eigen-vector. Some numerical examples for bifurcation analysis are carried out for a plane frame, plane circular arch and space dome structures are described.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.1
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pp.117-124
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2009
The p-convergent boundary element method has been proposed to analyze two-dimensional potential problem on the basis of high order Legendre shape functions that have different property comparing with the shape functions in conventional boundary element method. The location of nodes corresponding to high order shape function are not defined along the boundary, called by nodeless node, similar to the p-convergent finite element method. As the order of shape function increases, the collocation point method is used to solve linear simultaneous equations. The collocation patterns of p-convergent boundary element method consist of non-symmetric hierarchial or symmetric non-hierarchical. As the order of shape function increases, the number of collocation point increases. The singular integral that appears in p-convergent boundary element has been calculated by special numeric quadrature technique and semi-analytical integration technique. The L-shape domain problem including singularity in the vicinity of reentrant comer is analyzed and the numerical results show that the relative error is smaller than $10^{-2}%$ range as compared with other results in literatures. In case of same condition, the symmetric p-collocation point pattern shows high accuracy of solution.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.5
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pp.227-234
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2018
Researches regarding measurement and control of the dynamic behavior of liquid such as sloshing have been actively on undertaken in various engineering fields. Liquid vibration is being measured in the study of tuned liquid dampers(TLDs), which attenuates wind motion of buildings even in building structures. To overcome the limitations of existing wave height measurement sensors, a method of measuring liquid vibration in a TLD using a laser Doppler vibrometer(LDV) and galvanometer scanner is proposed in this paper: the principle of measuring speed and displacement is discussed; a system of multi-point measurement with a single point of LDV according to the operating principles of the galvanometer scanner is established. 4-point liquid vibration on the TLD is measured, and the time domain data of each point is compared with the conventional video sensing data. It was confirmed that the waveform is transformed into the traveling wave and the standing wave. In addition, the data with measurement delay are cross-correlated to perform singular value decomposition. The natural frequencies and mode shapes are compared using theoretical and video sensing results.
In this work, a method is presented to find an anatomical site of a current source crudely in a standard brain using grand average of MEG data. Minimum norm estimation algorithm and truncated singular value decomposition were applied to calculate the distributed sources that can reproduce the measured signals. Grand average over all subjects was obtained from the transformed signals, which would be detected in a standard sensor plane by the obtained distributed current sources. In the simulation study, it was shown that the localized dipole using the grand average is consistent with the mean location of localized dipoles of all subjects within several mm even with large inter-individual differences of sensor positions. This result suggests that the mean location of low level signal source can be estimated as a dipole source in grand average and it was confirmed in the localization of the current source of N100m. when the localized dipole is registered on a standard brain. This result also suggests that the activity region obtained from grand average can be crudely estimated on a standard brain using the source location of the N100m as a reference point.
Bacteriorhodopsin (bR) and halorhodopsin (hR), which exist in the membrane of Halobacterium salinarum, are light-driven ion pumps. In spite of high similarity of primary and tertiary structures between bR and hR, these membrane proteins transport different ions, proton and chloride, in the opposite direction. From alignment of the amino acid sequences, Thr-89 of bR is homologous to Ser-l15 of hR from Halobacterium salinarum (shR). X-ray structure of shR has revealed that OH group of this residue directly interacts with CI$\^$-/ Thus, Ser-lI5 of shR is expected to play an important role in CI$\^$-/ binding and transport. In this study, we expressed wild type hR from Natronobacterium pharaonis (PhR) and Sl30A, which corresponds to Ser-l15 of shR, in E. coli in order to clarify binding affinity of chloride ion and photocycle reactions. From the titration with CI$\^$-/, affinity of Sl30A became quite lower than that of WT (WT 6 mM, Sl30A 89 mM). Furthermore, from the flash photolysis with pulse laser of λ$\_$max/ at 532 nm, the reaction rate of SI30A from 0 intermediate to hR ground state was found to become apparently slower than that of WT. The singular value decomposition (SVD) and global fitting analyses of the photocycles were performed to identify all photointermediates and determine the reaction rates.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.6
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pp.527-536
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2013
In order to predict structural vibration and radiated noise of high-voltage transformer in operation, it is necessary to precisely find the excitation force generated by the coils and core. However, finding the excitation force through experiments of high voltage transformer in operation is not possible. Therefore, this paper deals with identifying the excitation force by using the acceleration data measured through experiments and the transfer function estimated through finite element model. A method to predict structural vibration and radiated noise was also proposed. Three-phase windings and the core are the source of high-voltage transformer. The excitation forces were identified using the acceleration data and the transfer function of the surface of the tank. Structural vibration and radiated noise from the surface of the tank was predicted by using the identified excitation force. As a result of the interpretation of the experimental and computational analysis of structural vibration from the surface of the tank and radiated noise from the field point, the interpretation of the computational analysis showed relatively good accordance with the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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