Shin, Hyoung Sub;Song, Seok Ho;Lee, Dong Ho;Park, Jong Hwa
Ecology and Resilient Infrastructure
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v.8
no.4
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pp.253-265
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2021
In this study, crop cultivation filed was extracted by using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) imagery and deep learning models to overcome the limitations of satellite imagery and to contribute to the technological development of understanding the status of crop cultivation field. The study area was set around Chungbuk Goesan-gun Gammul-myeon Yidam-li and orthogonal images of the area were acquired by using UAV images. In addition, study data for deep learning models was collected by using Farm Map that modified by fieldwork. The Attention U-Net was used as a deep learning model to extract feature of UAV in this study. After the model learning process, the performance evaluation of the model for corn cultivation extraction was performed using non-learning data. We present the model's performance using precision, recall, and F1-score; the metrics show 0.94, 0.96, and 0.92, respectively. This study proved that the method is an effective methodology of extracting corn cultivation field, also presented the potential applicability for other crops.
Kim, Inki;Kim, Beomjun;Woo, Sunghee;Gwak, Jeonghwan
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.27
no.3
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pp.33-43
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2022
In this paper, we propose an ensemble model facilitated by multi-channel palm images with attention U-Net models and pretrained convolutional neural networks (CNNs) for establishing a contactless palm-based user identification system using conventional inexpensive camera sensors. Attention U-Net models are used to extract the areas of interest including hands (i.e., with fingers), palms (i.e., without fingers) and palm lines, which are combined to generate three channels being ped into the ensemble classifier. Then, the proposed palm information-based user identification system predicts the class using the classifier ensemble with three outperforming pre-trained CNN models. The proposed model demonstrates that the proposed model could achieve the classification accuracy, precision, recall, F1-score of 98.60%, 98.61%, 98.61%, 98.61% respectively, which indicate that the proposed model is effective even though we are using very cheap and inexpensive image sensors. We believe that in this COVID-19 pandemic circumstances, the proposed palm-based contactless user identification system can be an alternative, with high safety and reliability, compared with currently overwhelming contact-based systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.12
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pp.3364-3382
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2023
Remote sensing image segmentation plays an important role in realizing intelligent city construction. The current mainstream segmentation networks effectively improve the segmentation effect of remote sensing images by deeply mining the rich texture and semantic features of images. But there are still some problems such as rough results of small target region segmentation and poor edge contour segmentation. To overcome these three challenges, we propose an improved semantic segmentation model, referred to as MRU-Net, which adopts the U-Net architecture as its backbone. Firstly, the convolutional layer is replaced by BasicBlock structure in U-Net network to extract features, then the activation function is replaced to reduce the computational load of model in the network. Secondly, a hybrid multi-scale recognition module is added in the encoder to improve the accuracy of image segmentation of small targets and edge parts. Finally, test on Massachusetts Buildings Dataset and WHU Dataset the experimental results show that compared with the original network the ACC, mIoU and F1 value are improved, and the imposed network shows good robustness and portability in different datasets.
There is a problem that the size of the dataset is insufficient due to the limitation of the collection of the medical image public data, so there is a possibility that the existing studies are overfitted to the public dataset. In this paper, we compare the performance of eight (Unet, X-Net, HarDNet, SegNet, PSPNet, SwinUnet, 3D-ResU-Net, UNETR) medical image semantic segmentation models to revalidate the superiority of existing models. Anatomical Tracings of Lesions After Stroke (ATLAS) V1.2, a public dataset for stroke diagnosis, is used to compare the performance of the models and the performance of the models in ATLAS V2.0. Experimental results show that most models have similar performance in V1.2 and V2.0, but X-net and 3D-ResU-Net have higher performance in V1.2 datasets. These results can be interpreted that the models may be overfitted to V1.2.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2020.11a
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pp.25-28
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2020
Automatic segmentation of brain tissues such as WM, GM, and CSF from brain MRI scans is helpful for the diagnosis of many neurological disorders. Accurate segmentation of these brain structures is a very challenging task due to low tissue contrast, bias filed, and partial volume effects. With the aim to improve brain MRI segmentation accuracy, we propose an end-to-end convolutional based U-SegNet architecture designed with multi-scale kernels, which includes cascaded dilated convolutions for the task of brain MRI segmentation. The multi-scale convolution kernels are designed to extract abundant semantic features and capture context information at different scales. Further, the cascaded dilated convolution scheme helps to alleviate the vanishing gradient problem in the proposed model. Experimental outcomes indicate that the proposed architecture is superior to the traditional deep-learning methods such as Segnet, U-net, and U-Segnet and achieves high performance with an average DSC of 93% and 86% of JI value for brain MRI segmentation.
Prostate cancer (PCa) is a fatal disease that occurs in men. In general, PCa cells are found in the prostate gland. Early diagnosis is the key to prevent the spreading of cancers to other parts of the body. In this case, deep learning-based systems can detect and distinguish histological patterns in microscopy images. The histological grades used for the analysis were benign, grade 3, grade 4, and grade 5. In this study, we attempt to use transfer learning and fine-tuning methods as well as different model architectures to develop and compare the models. We implemented MobileNet, ResNet50, and DenseNet121 models and used three different strategies of freezing layers techniques of fine-tuning, to get various pre-trained weights to improve accuracy. Finally, transfer learning using MobileNet with the half-layer frozen showed the best results among the nine models, and 90% accuracy was obtained on the test data set.
Data is critical in deep learning but the scarcity of data often occurs in research, especially in the preparation of the paired training data. In this paper, document image binarization with unpaired data is studied by introducing adversarial learning, excluding the need for supervised or labeled datasets. However, the simple extension of the previous unpaired training to binarization inevitably leads to poor performance compared to paired data training. Thus, a new deep learning approach is proposed by introducing a multi-diversity of higher quality generated images. In this paper, a two-stage model is proposed that comprises the generative adversarial network (GAN) followed by the U-net network. In the first stage, the GAN uses the unpaired image data to create paired image data. With the second stage, the generated paired image data are passed through the U-net network for binarization. Thus, the trained U-net becomes the binarization model during the testing. The proposed model has been evaluated over the publicly available DIBCO dataset and it outperforms other techniques on unpaired training data. The paper shows the potential of using unpaired data for binarization, for the first time in the literature, which can be further improved to replace paired data training for binarization in the future.
Chen, Yunjie;Qin, Yuhang;Jin, Zilong;Fan, Zhiyong;Cai, Mao
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.3
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pp.962-975
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2020
The accurate segmentation of infant brain MR image into white matter (WM), gray matter (GM), and cerebrospinal fluid (CSF) is very important for early studying of brain growing patterns and morphological changes in neurodevelopmental disorders. Because of inherent myelination and maturation process, the WM and GM of babies (between 6 and 9 months of age) exhibit similar intensity levels in both T1-weighted (T1w) and T2-weighted (T2w) MR images in the isointense phase, which makes brain tissue segmentation very difficult. We propose a deep network architecture based on U-Net, called Triple Residual Multiscale Fully Convolutional Network (TRMFCN), whose structure exists three gates of input and inserts two blocks: residual multiscale block and concatenate block. We solved some difficulties and completed the segmentation task with the model. Our model outperforms the U-Net and some cutting-edge deep networks based on U-Net in evaluation of WM, GM and CSF. The data set we used for training and testing comes from iSeg-2017 challenge (http://iseg2017.web.unc.edu).
Park, Soyeon;Ahn, Myoung-Hwan;Li, Chenglei;Kim, Junwoo;Jeon, Hyungyun;Kim, Duk-jin
Korean Journal of Remote Sensing
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v.37
no.5_3
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pp.1475-1490
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2021
Detecting oil spill area using statistical characteristics of SAR images has limitations in that classification algorithm is complicated and is greatly affected by outliers. To overcome these limitations, studies using neural networks to classify oil spills are recently investigated. However, the studies to evaluate whether the performance of model shows a consistent detection performance for various oil spill cases were insufficient. Therefore, in this study, two CNNs (Convolutional Neural Networks) with basic structures(Simple CNN and U-net) were used to discover whether there is a difference in detection performance according to the structure of CNN and distribution characteristics of oil spill. As a result, through the method proposed in this study, the Simple CNN with contracting path only detected oil spill with an F1 score of 86.24% and U-net, which has both contracting and expansive path showed an F1 score of 91.44%. Both models successfully detected oil spills, but detection performance of the U-net was higher than Simple CNN. Additionally, in order to compare the accuracy of models according to various oil spill cases, the cases were classified into four different categories according to the spatial distribution characteristics of the oil spill (presence of land near the oil spill area) and the clarity of border between oil and seawater. The Simple CNN had F1 score values of 85.71%, 87.43%, 86.50%, and 85.86% for each category, showing the maximum difference of 1.71%. In the case of U-net, the values for each category were 89.77%, 92.27%, 92.59%, and 92.66%, with the maximum difference of 2.90%. Such results indicate that neither model showed significant differences in detection performance by the characteristics of oil spill distribution. However, the difference in detection tendency was caused by the difference in the model structure and the oil spill distribution characteristics. In all four oil spill categories, the Simple CNN showed a tendency to overestimate the oil spill area and the U-net showed a tendency to underestimate it. These tendencies were emphasized when the border between oil and seawater was unclear.
Recently, a number of deep-learning based land cover segmentation studies have been introduced. Some studies denoted that the performance of land cover segmentation deteriorated due to insufficient training data. In this study, we verified the improvement of land cover segmentation performance through data augmentation. U-Net was implemented for the segmentation model. And 2020 satellite-derived landcover dataset was utilized for the study data. The pixel accuracies were 0.905 and 0.923 for U-Net trained by original and augmented data respectively. And the mean F1 scores of those models were 0.720 and 0.775 respectively, indicating the better performance of data augmentation. In addition, F1 scores for building, road, paddy field, upland field, forest, and unclassified area class were 0.770, 0.568, 0.433, 0.455, 0.964, and 0.830 for the U-Net trained by original data. It is verified that data augmentation is effective in that the F1 scores of every class were improved to 0.838, 0.660, 0.791, 0.530, 0.969, and 0.860 respectively. Although, we applied data augmentation without considering class balances, we find that data augmentation can mitigate biased segmentation performance caused by data imbalance problems from the comparisons between the performances of two models. It is expected that this study would help to prove the importance and effectiveness of data augmentation in various image processing fields.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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