• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제22권2호
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• pp.115-123
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• 2018

This paper discusses extended Kalman filter method for solving learning problems of multilayered neural networks. A lot of learning algorithms for deep layered network are sincerely suffered from complex computation and slow convergence because of a very large number of free parameters. We consider an efficient learning algorithm for deep neural network. Extended Kalman filter method is applied to parameter estimation of neural network to improve convergence and computation complexity. We discuss how an efficient algorithm should be developed for neural network learning by using Extended Kalman filter.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.71-76
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• 2023

본 논문은 음향잡음감쇠기에서 신경망 구조의 Wiener 필터를 이용하여 비선형 잡음을 감쇠시키는 방법에 대하여 연구하였다. 이 시스템은 기존의 적응필터를 이용하는 대신 신경망 위너필터를 이용한 심층학습 알고리즘으로 비선형 잡음감쇠 성능을 개선한다. 128-neuron, 8-neuron 은닉층과 오차 역전파(back propagation) 알고리즘을 이용하여 비선형 잡음이 포함된 단일입력 음성신호로부터 음성을 추정한다. 본 연구에서 비선형 잡음에 대한 감쇠 성능을 검증하기 위하여 Keras 라이브러리를 사용한 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과, 본 시스템은 비선형 잡음이 포함되어 있는 경우에도 위너필터 대신 FNN 필터를 사용하면 잡음감쇠 성능이 상당히 개선되는 것을 볼 수 있다. 이는 FNN 필터의 복잡한 구조가 어떤 형태의 비선형 특성도 잘 표현하기 때문이다.

• ETRI Journal
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• 제43권5호
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• pp.881-890
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• 2021

Photoplethysmography (PPG) is a noninvasive technique that can be used to conveniently measure heart rate (HR) and thus obtain relevant health-related information. However, developing an automated PPG system is difficult, because its waveforms are susceptible to motion artifacts and between-patient variation, making its interpretation difficult. We use deep neural network (DNN) filters to mimic the cognitive ability of a human expert who can distinguish the features of PPG altered by noise from various sources. Systolic (S), onset (O), and first derivative peaks (W) are recognized by three different DNN filters. In addition, the boundaries of uninformative regions caused by artifacts are identified by two different filters. The algorithm reliably derives the HR and presents recognition scores for the S, O, and W peaks and artifacts with only a 0.7-s delay. In the evaluation using data from 11 patients obtained from PhysioNet, the algorithm yields 8643 (86.12%) reliable HR measurements from a total of 10 036 heartbeats, including some with uninformative data resulting from arrhythmias and artifacts.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.1-8
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• 2021

For the safe and reliable operation of lithium-ion batteries in electric vehicles or energy storage systems, having accurate information of the battery, such as the state of charge (SOC), is essential. Many different techniques of battery SOC estimation have been developed, such as the Kalman filter. However, when this filter is applied to multiple batteries, it has difficulty maintaining the accuracy of the estimation over all cells owing to the difference in parameter values of each cell. The difference in the parameter of each cell may increase as the operation time accumulates due to aging. In this paper, a novel deep neural network (DNN)-based SOC estimation method for multi-cell application is proposed. In the proposed method, DNN is implemented to determine the nonlinear relationships of the voltage and current at different SOCs and temperatures. In the training, the voltage and current data obtained at different temperatures during charge/discharge cycles are used. After the comprehensive training with the data obtained from the cycle test with a cell, the resulting algorithm is applied to estimate the SOC of other cells. Experimental results show that the mean absolute error of the estimation is 1.213% at 25℃ with the proposed DNN-based SOC estimation method.

• 말소리와 음성과학
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• 제7권4호
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• pp.27-33
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• 2015

This paper proposes an audio event classification method using Deep Neural Networks (DNN). The proposed method applies Feed Forward Neural Network (FFNN) to generate event probabilities of ten audio events (dog barks, engine idling, and so on) for each frame. For each frame, mel scale filter bank features of its consecutive frames are used as the input vector of the FFNN. These event probabilities are accumulated for the events and the classification result is determined as the event with the highest accumulated probability. For the same dataset, the best accuracy of previous studies was reported as about 70% when the Support Vector Machine (SVM) was applied. The best accuracy of the proposed method achieves as 79.23% for the UrbanSound8K dataset when 80 mel scale filter bank features each from 7 consecutive frames (in total 560) were implemented as the input vector for the FFNN with two hidden layers and 2,000 neurons per hidden layer. In this configuration, the rectified linear unit was suggested as its activation function.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1103-1108
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• 2023

본 논문에서는 음향신호의 배경잡음을 감쇠하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 이산 웨이블릿 변환(DWT: Discrete Wavelet Transform) 후 기존의 적응필터를 대신 FNN(: Full-connected Neural Network) 심층학습 알고리즘을 이용하여 잡음감쇠 성능을 개선하였다. 입력신호를 단시간 구간별로 웨이블릿 변환한 다음 1024-1024-512-neuron FNN 딥러닝 모델을 이용하여 잡음이 포함된 단일입력 음성신호로부터 잡음을 제거한다. 이는 시간영역 음성신호를 잡음특성이 잘 표현되도록 시간-주파수영역으로 변환하고 변환 파라미터에 대해 순수 음성신호의 변환 파라미터를 이용한 지도학습을 통하여 잡음환경에서 효과적으로 음성을 예측한다. 본 연구에서 제안한 잡음감쇠시스템의 성능을 검증하기 위하여 Tensorflow와 Keras 라이브러리를 사용한 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안한 심층학습 알고리즘을 사용하면 기존의 적응필터를 사용하는 경우보다 30%, STFT(: Short-Time Fourier Transform) 변환을 사용하는 경우보다는 20%의 평균자승오차(MSE: Mean Square Error) 개선효과를 얻을 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.987-994
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• 2020

본 논문은 음향잡음감쇠기에서 CNN(: Convolutional Neural Network) 계층의 커널 사이즈가 성능에 미치는 영향을 위한 연구하였다 이 시스템은 기존의 적응필터를 이용하는 대신 신경망 적응예측필터를 이용한 심층학습 알고리즘으로 잡음감쇠 성능을 개선한다. 100-neuron, 16-filter CNN 필터와 오차 역전파(back propagation) 알고리즘을 이용하여 잡음이 포함된 단일입력 음성신호로부터 음성을 추정한다. 이는 음성신호가 갖는 유성음 구간에서의 준주기적 성질을 이용하는 것이다. 본 연구에서 커널 사이즈에 대한 잡음감쇠기의 성능을 검증하기 위하여 Tensorflow와 Keras 라이브러리를 사용한 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과, 커널 사이즈가 16 정도일 때 평균자승오차(MSE: Mean Square Error) 및 평균절대값오차(MAE: Mean Absolute Error) 값이 가장 작은 것으로 나타났으며 사이즈가 이보다 더 작거나 커지면 MSE 및 MAE 값이 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 음성신호의 경우 커널 사이즈가 16 정도일 때 특성을 가장 잘 포집할 수 있음을 알 수 있다.

• 전기학회논문지
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• 제67권12호
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• pp.1665-1670
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• 2018

A convolutional neural network (CNN), which is one of the deep learning models, has been very successful in a variety of computer vision tasks. Filters of a CNN are automatically generated, however, they can be further optimized since there exist the possibility of existing redundant and less important features. Therefore, the aim of this paper is a filter reduction to accelerate and compress CNN models. Evolutionary algorithms is adopted to remove the unnecessary filters in order to minimize the parameters of CNN networks while maintaining a good performance of classification. We demonstrate the proposed filter reduction methods performing experiments on CIFAR10 data based on the classification performance. The comparison for three approaches is analysed and the outlook for the potential next steps is suggested.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1408-1414
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• 2019

전이학습을 수행한 심층 인공신경망을 압축센싱 심혈관 자기공명영상에 적용하였다. 전이학습은 선행학습 신경망의 구조나 필터 커널, 가중치를 현재의 학습이나 응용에 활용하는 방법이다. 전이학습은 학습 속도를 향상시키고, 학습 데이터가 제한적일 때 신경망의 일반화에 도움이 된다. 8명의 건강한 지원자가 참여한 심장 자기공명영상 실험에서 전이학습을 수행한 신경망은 단독학습 신경망에 비해 학습시간이 5배 이상 단축되었다. 시험 데이터에 대해서도 전이학습을 수행한 신경망은 전이학습을 수행하지 않은 신경망에 비하여 낮은 정규화 평균제곱오차와 향상된 재구성 영상화질을 보였다.

• 스마트미디어저널
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• 제5권3호
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• pp.35-41
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• 2016

본 논문에서는 심층 학습 모델 방법을 이용하여 EPS(Electronic Potential Sensor) 기반의 손동작 신호를 인식하는 시스템을 제안한다. 전기장 기반 센서인 EPS로부터 추출된 신호는 다량의 잡음이 포함되어 있어 이를 제거하는 전처리과정을 거쳐야 한다. 주파수 대역 특징 필터를 이용한 잡음 제거한 후, 신호는 시간에 따른 전압(Voltage) 값만 가지는 1차원적 특징을 지닌다. 2차원 데이터를 입력으로 하여 컨볼루션 연산을 하는 알고리즘에 적합한 형태를 갖추기 위해 신호는 차원 변형을 통해 재구성된다. 재구성된 신호데이터는 여러 계층의 학습 층(layer)을 가지는 심층 학습 기반의 모델을 통해 분류되어 최종 인식된다. 기존 확률 기반 통계적 모델링 알고리즘은 훈련 후 모델을 생성하는 과정에서 초기 파라미터에 결과가 좌우되는 어려움이 있었다. 심층 학습 기반 모델은 학습 층을 쌓아 훈련을 반복하므로 이를 극복할 수 있다. 실험에서, 제안된 심층 학습 기반의 서로 다른 구조를 가지는 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Networks), DBN(Deep Belief Network) 알고리즘과 통계적 모델링 기반의 방법을 이용한 인식 결과의 성능을 비교하였고, 컨볼루션 신경망 알고리즘이 다른 알고리즘에 비해 EPS 동작신호 인식에서 보다 우수한 성능을 나타냄을 보였다.