The deep neural networks (DNN) that can replicate the behavior of the human expert who recognizes the characteristics of ECG waveform have been developed and studied to analyze ECG. However, although the existing DNNs can not provide the explanations for their decisions, those trials have attempted to determine whether patients have certain diseases or not and those decisions could not be accepted because of the absence of relating theoretical basis. In addition, these DNNs required a lot of training data to obtain sufficient accuracy in spite of the difficulty in the acquisition of relating clinical data. In this study, a small-sized continuous data processing DNN (C-DNN) was suggested to determine the simple characteristics of ECG wave that were not required additional explanations about its decisions and the C-DNN can be easily trained with small training data. Although it can analyze small input data that was selected in narrow region on whole ECG, it can continuously scan all ECG data and find important points such as start and end points of P, QRS and T waves within a short time. The star and end points of ECG waves determined by the C-DNNs were compared with the results performed by human experts to estimate the accuracies of the C-DNNs. The C-DNN has 150 inputs, 51 outputs, two hidden layers and one output layer. To find the start and end points, two C-DNNs were trained through deep learning technology and applied to a parameter acquisition algorithms. 12 lead ECG data measured in four patients and obtained through PhysioNet was processed to make training data by human experts. The accuracy of the C-DNNs were evaluated with extra data that were not used at deep learning by comparing the results between C-DNNs and human experts. The averages of the time differences between the C-DNNs and experts were 0.1 msec and 13.5 msec respectively and those standard deviations were 17.6 msec and 15.7 msec. The final step combining the results of C-DNN through the waveforms of 12 leads was successfully determined all 33 waves without error that the time differences of human experts decision were over 20 msec. The reliable decision of the ECG wave's start and end points benefits the acquisition of accurate ECG parameters such as the wave lengths, amplitudes and intervals of P, QRS and T waves.
Purpose: Unmanned air vehicle (UAV) remote sensing was applied to test various vegetation indices and make prediction models of protein content of rice for monitoring grain quality and proper management practice. Methods: Image acquisition was carried out by using NIR (Green, Red, NIR), RGB and RE (Blue, Green, Red-edge) camera mounted on UAV. Sampling was done synchronously at the geo-referenced points and GPS locations were recorded. Paddy samples were air-dried to 15% moisture content, and then dehulled and milled to 92% milling yield and measured the protein content by near-infrared spectroscopy. Results: Artificial neural network showed the better performance with $R^2$ (coefficient of determination) of 0.740, NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient) of 0.733 and RMSE (root mean square error) of 0.187% considering all 54 samples than the models developed by PR (polynomial regression), SLR (simple linear regression), and PLSR (partial least square regression). PLSR calibration models showed almost similar result with PR as 0.663 ($R^2$) and 0.169% (RMSE) for cloud-free samples and 0.491 ($R^2$) and 0.217% (RMSE) for cloud-shadowed samples. However, the validation models performed poorly. This study revealed that there is a highly significant correlation between NDVI (normalized difference vegetation index) and protein content in rice. For the cloud-free samples, the SLR models showed $R^2=0.553$ and RMSE = 0.210%, and for cloud-shadowed samples showed 0.479 as $R^2$ and 0.225% as RMSE respectively. Conclusion: There is a significant correlation between spectral bands and grain protein content. Artificial neural networks have the strong advantages to fit the nonlinear problem when a sigmoid activation function is used in the hidden layer. Quantitatively, the neural network model obtained a higher precision result with a mean absolute relative error (MARE) of 2.18% and root mean square error (RMSE) of 0.187%.
In this paper, we propose an improved MLP-based English pronunciation dictionary generator to apply to the variable vocabulary word recognizer. The variable vocabulary word recognizer can process any words specified in Korean word lexicon dynamically determined according to the current recognition task. To extend the ability of the system to task for English words, it is necessary to build a pronunciation dictionary generator to be able to process words not included in a predefined lexicon, such as proper nouns. In order to build the English pronunciation dictionary generator, we use context-dependent grapheme-to-phoneme multi-layer perceptron(MLP) architecture for each grapheme. To train each MLP, it is necessary to obtain grapheme-to-phoneme training data from general pronunciation dictionary. To automate the process, we use dynamic programming(DP) algorithm with some distance metrics. For training and testing the grapheme-to-phoneme MLPs, we use general English pronunciation dictionary with about 110 thousand words. With 26 MLPs each having 30 to 50 hidden nodes and the exception grapheme lexicon, we obtained the word accuracy of 72.8% for the 110 thousand words superior to rule-based method showing the word accuracy of 24.0%.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.17
no.2
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pp.39-57
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2018
The purpose of this study was to construct an artificial intelligence model that learns and estimates the relationship between vehicle queue length and link travel time in urban areas. The vehicle queue length estimation model is modeled by three models. First of all, classify whether vehicle queue is a link overflow and estimate the vehicle queue length in the link overflow and non-overflow situations. Deep learning model is implemented as Tensorflow. All models are based DNN structure, and network structure which shows minimum error after learning and testing is selected by diversifying hidden layer and node number. The accuracy of the vehicle queue link overflow classification model was 98%, and the error of the vehicle queue estimation model in case of non-overflow and overflow situation was less than 15% and less than 5%, respectively. The average error per link was about 12%. Compared with the detecting data-based method, the error was reduced by about 39%.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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v.35S
no.8
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pp.96-105
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1998
The aim of this paper is to propose the method of WDHMM(Weighted DHMM), using the MLP-VQ for the improvement of speaker-independent connect-digit recognition system. MLP neural-network output distribution shows a probability distribution that presents the degree of similarity between each pattern by the non-linear mapping among the input patterns and learning patterns. MLP-VQ is proposed in this paper. It generates codewords by using the output node index which can reach the highest level within MLP neural-network output distribution. Different from the old VQ, the true characteristics of this new MLP-VQ lie in that the degree of similarity between present input patterns and each learned class pattern could be reflected for the recognition model. WDHMM is also proposed. It can use the MLP neural-network output distribution as the way of weighing the symbol generation probability of DHMMs. This newly-suggested method could shorten the time of HMM parameter estimation and recognition. The reason is that it is not necessary to regard symbol generation probability as multi-dimensional normal distribution, as opposed to the old SCHMM. This could also improve the recognition ability by 14.7% higher than DHMM, owing to the increase of small caculation amount. Because it can reflect phone class relations to the recognition model. The result of my research shows that speaker-independent connected-digit recognition, using MLP-VQ and WDHMM, is 84.22%.
In this dissertation, We demonstrated the Travel Time forecasting model in the freeway of multi-section with regard of drives' attitude. Recently, the forecasted travel time that is furnished based on expected travel time data and advanced experiment isn't being able to reflect the time-lag phenomenon specially in case of long distance trip, so drivers don't believe any more forecasted travel time. And that's why the effects of ATIS(Advanced Traveler Information System) are reduced. Therefore, in this dissertation to forecast the travel time of the freeway of multi-section reflecting the time-lag phenomenon & the delay of tollgate, we used traffic volume data & TCS data that are collected by Korea Highway Cooperation. Also keep the data of mixed unusual to applicate real system. The applied model for forecasting is consisted of feed-forward structure which has three input units & two output units and the back-propagation is utilized as studying method. Furthermore, the optimal alternative was chosen through the twelve alternative ideas which is composed of the unit number of hidden-layer & repeating number which affect studying speed & forecasting capability. In order to compare the forecasting capability of developed ANN model. the algorithm which are currently used as an information source for freeway travel time. During the comparison with reference model, MSE, MARE, MAE & T-test were executed, as the result, the model which utilized the artificial neural network performed more superior forecasting capability among the comparison index. Moreover, the calculated through the particularity of data structure which was used in this experiment.
One of the purposes of an artificial neural netowrk(ANNet) is to implement the largest number of functions as possible with the smallest number of nodes and layers. This paper presents a CoreNet which has a multi-leveled input value and a multi-leveled output value with a 2-layered ANNet, which is the basic structure of an ANNet. I have suggested an equation for calculating the capacity of the CoreNet, which has a p-leveled input and a q-leveled output, as $a_{p,q}={\frac{1}{2}}p(p-1)q^2-{\frac{1}{2}}(p-2)(3p-1)q+(p-1)(p-2)$. I've applied this CoreNet into the simulation model 1(5)-1(6), which has 5 levels of an input and 6 levels of an output with no hidden layers. The simulation result of this model gives, the maximum 219 convergences for the number of implementable functions using the cot(${\sqrt{x}}$) input leveling method. I have also shown that, the 27 functions are implementable by the calculation of weight values(w, ${\theta}$) with the multi-threshold lines in the weight space, which are diverged in the simulation results. Therefore the 246 functions are implementable in the 1(5)-1(6) model, and this coincides with the value from the above eqution $a_{5,6}(=246)$. I also show the implementable function numbering method in the weight space.
This paper presents a comparison of recognition performance of the features used inthe recent handwritten korean character recognition.This research aims at providing the basis for feature selecion in order to improve not only the recognition rate but also the efficiency of recognition system.For the comparison of feature performace,we analyzed the characteristics of theose features and then,classified them into three rypes:global feature(image transformation)type,statistical feature type,and local/ topological feature type.For each type,we selected four or five features which seem more suitable to represent the characteristics of korean alphabet,and performed recongition experiments for the first consonant,horizontal vowel,and vertical vowel of a korean character, respectively.The classifier used in our experiments is a multi-layered perceptron with one hidden layer which is trained with backpropagation algorithm.The training and test data in the experiment are taken from 30sets of PE92. Experimental results show that 1)local/topological features outperform the other two type features in terms of recognition rates 2)mesh and projection features in statical feature type,walsh and DCT features in global feature type,and gradient and concavity features in local/topological feature type outperform the others in each type, respectively.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.2
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pp.84-91
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2005
For long time, the takeoff and landing control of airship was worked by human handling. With the development of the autonomous control system, the exact controls during the takeoff and landing were required and lots of methods and algorithms were suggested. This paper presents the result of airship take-off and landing by buoyancy control using air ballonet volume change and performance control of pitch angle for stable flight within the desired altitude. For the complexity of airship's dynamics, firstly, simple PID controller was applied. Due to the various atmospheric conditions, this controller didn't give satisfactory results. Therefore, new control method was designed to reduce rapidly the error between designed trajectory and actual trajectory by learning algorithm using an artificial neural network. Generally, ANN has various weaknesses such as large training time, selection of neuron and hidden layer numbers required to deal with complex problem. To overcome these drawbacks, in this paper, the RBFN (radial basis function network) controller developed. The weight value of RBFN is acquired by learning which to reduce the error between desired input output through and airship dynamics to impress the disturbance. As a result of simulation, the controller using the RBFN is superior to PID controller which maximum error is 15M.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.42
no.5
s.305
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pp.123-136
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2005
We propose a recognition system for superimposed patterns based on selective attention model and SVM which produces better performance than artificial neural network. The proposed selective attention model includes attention layer prior to SVM which affects SVM's input parameters. It also behaves as selective filter. The philosophy behind selective attention model is to find the stopping criteria to stop training and also defines the confidence measure of the selective attention's outcome. Support vector represents the other surrounding sample vectors. The support vector closest to the initial input vector in consideration is chosen. Minimal euclidean distance between the modified input vector based on selective attention and the chosen support vector defines the stopping criteria. It is difficult to define the confidence measure of selective attention if we apply common selective attention model, A new way of doffing the confidence measure can be set under the constraint that each modified input pixel does not cross over the boundary of original input pixel, thus the range of applicable information get increased. This method uses the following information; the Euclidean distance between an input pattern and modified pattern, the output of SVM, the support vector output of hidden neuron that is the closest to the initial input pattern. For the recognition experiment, 45 different combinations of USPS digit data are used. Better recognition performance is seen when selective attention is applied along with SVM than SVM only. Also, the proposed selective attention shows better performance than common selective attention.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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