Francis G. Phi;Bumsu Cho;Jungeun Kim;Hyungik Cho;Yun Wook Choo;Dookie Kim;Inhi Kim
Geomechanics and Engineering
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v.37
no.6
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pp.539-554
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2024
This study explores development of prediction model for seismic site classification through the integration of machine learning techniques with horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) methodologies. To improve model accuracy, the research employs outlier detection methods and, synthetic minority over-sampling technique (SMOTE) for data balance, and evaluates using seven machine learning models using seismic data from KiK-net. Notably, light gradient boosting method (LGBM), gradient boosting, and decision tree models exhibit improved performance when coupled with SMOTE, while Multiple linear regression (MLR) and Support vector machine (SVM) models show reduced efficacy. Outlier detection techniques significantly enhance accuracy, particularly for LGBM, gradient boosting, and voting boosting. The ensemble of LGBM with the isolation forest and SMOTE achieves the highest accuracy of 0.91, with LGBM and local outlier factor yielding the highest F1-score of 0.79. Consistently outperforming other models, LGBM proves most efficient for seismic site classification when supported by appropriate preprocessing procedures. These findings show the significance of outlier detection and data balancing for precise seismic soil classification prediction, offering insights and highlighting the potential of machine learning in optimizing site classification accuracy.
In the present study, we applied various machine learning techniques comparatively for prediction of subsurface structures based on multiple secondary information (i.e., well-logging data). The machine learning techniques employed in this study are Naive Bayes classification (NB), artificial neural network (ANN), support vector machine (SVM) and logistic regression classification (LR). As an alternative model, conventional hidden Markov model (HMM) and modified hidden Markov model (mHMM) are used where additional information of transition probability between primary properties is incorporated in the predictions. In the comparisons, 16 boreholes consisted with four different materials are synthesized, which show directional non-stationarity in upward and downward directions. Futhermore, two types of the secondary information that is statistically related to each material are generated. From the comparative analysis with various case studies, the accuracies of the techniques become degenerated with inclusion of additive errors and small amount of the training data. For HMM predictions, the conventional HMM shows the similar accuracies with the models that does not relies on transition probability. However, the mHMM consistently shows the highest prediction accuracy among the test cases, which can be attributed to the consideration of geological nature in the training of the model.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.23
no.3
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pp.87-94
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2023
Chloride is one of the most common threats to reinforced concrete (RC) durability. Alkaline environment of concrete makes a passive layer on the surface of reinforcement bars that prevents the bar from corrosion. However, when the chloride concentration amount at the reinforcement bar reaches a certain level, deterioration of the passive protection layer occurs, causing corrosion and ultimately reducing the structure's safety and durability. Therefore, understanding the chloride diffusion and its prediction are important to evaluate the safety and durability of RC structure. In this study, the chloride diffusion coefficient is predicted by machine learning techniques. Various machine learning techniques such as multiple linear regression, decision tree, random forest, support vector machine, artificial neural networks, extreme gradient boosting annd k-nearest neighbor were used and accuracy of there models were compared. In order to evaluate the accuracy, root mean square error (RMSE), mean square error (MSE), mean absolute error (MAE) and coefficient of determination (R2) were used as prediction performance indices. The k-fold cross-validation procedure was used to estimate the performance of machine learning models when making predictions on data not used during training. Grid search was applied to hyperparameter optimization. It has been shown from numerical simulation that ensemble learning methods such as random forest and extreme gradient boosting successfully predicted the chloride diffusion coefficient and artificial neural networks also provided accurate result.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.27
no.3
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pp.1-12
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2022
In the event of a maritime distress accident, rapid search and rescue operations using rescue assets are very important to ensure the safety and life of drowning person's at sea. In this paper, we analyzed the surface layer current in the northwest sea area of Ulleungdo by applying machine learning such as multiple linear regression, decision tree, support vector machine, vector autoregression, and LSTM to the meteorological information collected from the maritime observation buoy. And we predicted the drowning person's route at sea based on the predicted current direction and speed information by constructing each prediction model. Comparing the various machine learning models applied in this paper through the performance evaluation measures of MAE and RMSE, the LSTM model is the best. In addition, LSTM model showed superior performance compared to the other models in the view of the difference distance between the actual and predicted movement point of drowning person.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2016.06a
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pp.273-274
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2016
본 논문에서는 다중 랜덤 워커(multiple random walkers)에 기반한 객체 추적 기법을 제안한다. 우선 서포트 벡터 머신(support vector machine)을 이용한 분류기 기반 객체 추적 기법을 소개한다. 다음으로 영상의 영역에 대한 특징 벡터 중 배경으로부터 추출된 특징 벡터를 억제하는 기법을 제안한다. 영역에서 배경 요소를 찾기 위해 다중 랜덤 워커를 이용한 전경 및 배경 추출 방법을 제시한다. 배경 요소를 억제하여 학습된 서포트 벡터 머신은 객체와 배경이 유사한 영상, 객체가 다른 물체에 의해 가려지는 영상 등에서 객체와 배경을 확실하게 구분하여 객체를 잃지 않고 추적할 수 있다. 마지막으로 실험을 통해 제안하는 기법이 기존 기법에 비해 우수한 추적 성능을 보임을 확인한다.
Behavior of intelligent video surveillance system is recognized by analyzing the pattern of the object of interest by using the frame information of video inputted from the camera and analyzes the behavior. Detection of object's certain behaviors in the crowd has become a critical problem because in the event of terror strikes. Recognition of object's certain behaviors is an important but difficult problem in the area of computer vision. As the realization of big data utilizing machine learning, data mining techniques, the amount of video through the CCTV, Smart-phone and Drone's video has increased dramatically. In this paper, we propose a multiple-sliding window method to recognize the cumulative change as one piece in order to improve the accuracy of the recognition. The experimental results demonstrated the method was robust and efficient learning units in the classification of certain behaviors.
The hERG (human ether-a-go-go related gene) ion channel is a main factor for cardiac repolarization, and the blockade of this channel could induce arrhythmia and sudden death. Therefore, potential hERG ion channel inhibitors are now a primary concern in the drug discovery process, and lots of efforts are focused on the minimizing the cardiotoxic side effect. In this study, $IC_{50}$ data of 202 organic compounds in HEK (human embryonic kidney) cell from literatures were used to develop predictive 2D-QSAR model. Multiple linear regression (MLR), Support Vector Machine (SVM), and artificial neural network (ANN) were utilized to predict inhibition concentration of hERG ion channel as machine learning methods. Population based-forward selection method with cross-validation procedure was combined with each learning method and used to select best subset descriptors for each learning algorithm. The best model was ANN model based on 14 descriptors ($R^2_{CV}$=0.617, RMSECV=0.762, MAECV=0.583) and the MLR model could describe the structural characteristics of inhibitors and interaction with hERG receptors. The validation of QSAR models was evaluated through the 5-fold cross-validation and Y-scrambling test.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.47
no.6
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pp.137-145
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2010
Digital vessel have to accurate and efficient mange the digital data from various sensors in the digital vessel. But, In sensor network, it is difficult to transmit and analyze the entire stream data depending on limited networks, power and processor. Therefore it is suitable to use alternative stream data processing after classifying the continuous stream data. In this paper, We propose efficient processing method that arrange some sensors (temperature, humidity, lighting, voice) and process query based on sliding window for efficient input stream and pre-clustering using multiple Support Vector Machine(SVM) algorithm and manage hash table to summarized information. Processing performance improve as store and search and memory using hash table and usage reduced so maintain hash table in memory. We obtained to efficient result that accuracy rate and processing performance of proposal method using 35,912 data sets.
The field of Image Quality Measure (IQM) is growing rapidly in recent years. In particular, there was a significant progress in No-Reference (NR) IQM methods. In this paper, a general-purpose NR IQM algorithm is proposed based on the statistical characteristics of natural images in shearlet domain. The method utilizes a set of distortion-sensitive features extracted from statistical properties of shearlet coefficients. A complex version of the shearlet transform is employed to take advantage of phase and amplitude features in quality estimation. Furthermore, since shearlet transform can analyze the images at multiple scales, the effect of distortion on across-scale dependencies of shearlet coefficients is explored for feature extraction. For quality prediction, the features are used to train image classification and quality prediction models using a Support Vector Machine (SVM). The experimental results show that the proposed NR IQM is highly correlated with human subjective assessment and outperforms several Full-Reference (FR) and state-of-art NR IQMs.
In this paper, we propose a robust speed-limit sign recognition system which is durable to any sign changes caused by exterior damage or color contrast due to light direction. For recognition of speed-limit sign, we apply CNN which is showing an outstanding performance in pattern recognition field. However, original CNN uses multiple hidden layers to extract features and uses fully-connected method with MLP(Multi-layer perceptron) on the result. Therefore, the major demerit of conventional CNN is to require a long time for training and testing. In this paper, we apply randomly-connected classifier instead of fully-connected classifier by combining random forest with output of 2 layers of CNN. We prove that the recognition results of CNN with random forest show best performance than recognition results of CNN with SVM (Support Vector Machine) or MLP classifier when we use eight speed-limit signs of GTSRB (German Traffic Sign Recognition Benchmark).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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