Kim, Imgyu;Kim, Hyuncheol;Kim, Seung Yun;Shin, Sangyong
Journal of the Korea Convergence Society
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v.12
no.2
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pp.21-28
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2021
In this study, we propose a deep learning-based NILM technique using actual measured power data for 5 kinds of home appliances and verify its effectiveness. For about 3 weeks, the active power of the central power measuring device and five kinds of home appliances (refrigerator, induction, TV, washing machine, air cleaner) was individually measured. The preprocessing method of the measured data was introduced, and characteristics of each household appliance were analyzed through spectogram analysis. The characteristics of each household appliance are organized into a learning data set. All the power data measured by the central power measuring device and 5 kinds of home appliances were time-series mapping, and training was performed using a LSTM neural network, which is excellent for time series data prediction. An algorithm that can disaggregate five types of energies using only the power data of the main central power measuring device is proposed.
This paper applies an expert independent unsupervised neural network learning-based multivariate time series data analysis model, MSCRED(Multi-Scale Convolutional Recurrent Encoder-Decoder), and to overcome the limitation, because the MCRED is based on Auto-encoder model, that train data must not to be contaminated, by using learning data sampling technique, called Subset Sampling Validation. By using the vibration data of power plant equipment that has been labeled, the classification performance of MSCRED is evaluated with the Anomaly Score in many cases, 1) the abnormal data is mixed with the training data 2) when the abnormal data is removed from the training data in case 1. Through this, this paper presents an expert-independent anomaly diagnosis framework that is strong against error data, and presents a concise and accurate solution in various fields of multivariate time series data.
Shin, Byung Geun;Kim, Uung Ho;Lee, Sang Woo;Yang, Jae Young;Kim, Wongyum
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.11
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pp.491-500
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2021
In this study, we propose a method for detecting fall behavior using MS Kinect v2 RGBD Camera-based Human-Skeleton Keypoints and a 2-Stacked Bi-LSTM model. In previous studies, skeletal information was extracted from RGB images using a deep learning model such as OpenPose, and then recognition was performed using a recurrent neural network model such as LSTM and GRU. The proposed method receives skeletal information directly from the camera, extracts 2 time-series features of acceleration and distance, and then recognizes the fall behavior using the 2-Stacked Bi-LSTM model. The central joint was obtained for the major skeletons such as the shoulder, spine, and pelvis, and the movement acceleration and distance from the floor were proposed as features of the central joint. The extracted features were compared with models such as Stacked LSTM and Bi-LSTM, and improved detection performance compared to existing studies such as GRU and LSTM was demonstrated through experiments.
This paper proposes a GPGPU structure that can reduce the number of operations and memory access by effectively applying a data reuse method to a convolutional neural network(CNN). Convolution is a two-dimensional operation using kernel and input data, and the operation is performed by sliding the kernel. In this case, a reuse method using an internal register is proposed instead of loading kernel from a cache memory until the convolution operation is completed. The serial operation method was applied to the convolution to increase the effect of data reuse by using the principle of GPGPU in which instructions are executed by the SIMT method. In this paper, for register-based data reuse, the kernel was fixed at 4×4 and GPGPU was designed considering the warp size and register bank to effectively support it. To verify the performance of the designed GPGPU on the CNN, we implemented it as an FPGA and then ran LeNet and measured the performance on AlexNet by comparison using TensorFlow. As a result of the measurement, 1-iteration learning speed based on AlexNet is 0.468sec and the inference speed is 0.135sec.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.4
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pp.519-525
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2022
The face detection task of detecting a person's face in an image is used as a preprocess or core process in various image processing-based applications. The neural network models, which have recently been performing well with the development of deep learning, are dependent on 2D images, so if noise occurs in the image, such as poor camera quality or pool focus of the face, the face may not be detected properly. In this paper, we propose a face detection method that uses depth information together to reduce the dependence of 2D images. The proposed model was trained after generating and preprocessing depth information in advance using face detection dataset, and as a result, it was confirmed that the FRN model was 89.16%, which was about 1.2% better than the RetinaNet model, which showed 87.95%.
As a valid numerical method to obtain a high-resolution result of a flow field, computational fluid dynamics (CFD) have been widely used to study coolant flow and heat transfer characteristics in fuel rod bundles. However, the time-consuming, iterative calculation of Navier-Stokes equations makes CFD unsuitable for the scenarios that require efficient simulation such as sensitivity analysis and uncertainty quantification. To solve this problem, a reduced-order model (ROM) based on proper orthogonal decomposition (POD) and machine learning (ML) is proposed to simulate the flow field efficiently. Firstly, a validated CFD model to output the flow field data set of the rod bundle is established. Secondly, based on the POD method, the modes and corresponding coefficients of the flow field were extracted. Then, an deep feed-forward neural network, due to its efficiency in approximating arbitrary functions and its ability to handle high-dimensional and strong nonlinear problems, is selected to build a model that maps the non-linear relationship between the mode coefficients and the boundary conditions. A trained surrogate model for modes coefficients prediction is obtained after a certain number of training iterations. Finally, the flow field is reconstructed by combining the product of the POD basis and coefficients. Based on the test dataset, an evaluation of the ROM is carried out. The evaluation results show that the proposed POD-ROM accurately describe the flow status of the fluid field in rod bundles with high resolution in only a few milliseconds.
Researches on the prediction of domestic apartment sales price have been continuously conducted, but it is not easy to accurately predict apartment prices because various characteristics are compounded. Prior to predicting apartment sales price, the analysis of major factors, influencing on sale prices, is of paramount importance to improve the accuracy of sales price. Therefore, this study aims to analyze what are the factors that affect the apartment sales price in Gwangju, which is currently showing a steady increase rate. With 6 years of Gwangju apartment transaction price and various social factor data, several maching learning techniques such as multiple regression analysis, random forest, and deep artificial neural network algorithms are applied to identify major factors in each model. The performances of each model are compared with RMSE (Root Mean Squared Error), MAE (Mean Absolute Error) and R2 (coefficient of determination). The experiment shows that several factors such as 'contract year', 'applicable area', 'certificate of deposit', 'mortgage rate', 'leading index', 'producer price index', 'coincident composite index' are analyzed as main factors, affecting the sales price.
Water consumption is strongly affected by numerous factors, such as population, climatic, geographic, and socio-economic factors. Therefore, the implementation of a reliable predictive model of water consumption pattern is challenging task. This study investigates the performance of predictive models based on multi-layer perceptron (MLP), multiple linear regression (MLR), and support vector regression (SVR). To understand the significant factors affecting water consumption, the stepwise regression (SW) procedure is used in MLR to obtain suitable variables. Then, this study also implements three predictive models based on these significant variables (e.g., SWMLR, SWMLP, and SWSVR). Annual data of water consumption in Thailand during 2006 - 2015 were compiled and categorized by provinces and distributors. By comparing the predictive performance of models with all variables, the results demonstrate that the MLP models outperformed the MLR and SVR models. As compared to the models with selected variables, the predictive capability of SWMLP was superior to SWMLR and SWSVR. Therefore, the SWMLP still provided satisfactory results with the minimum number of explanatory variables which in turn reduced the computation time and other resources required while performing the predictive task. It can be concluded that the MLP exhibited the best result and can be utilized as a reliable water demand predictive model for both of all variables and selected variables cases. These findings support important implications and serve as a feasible water consumption predictive model and can be used for water resources management to produce sufficient tap water to meet the demand in each province of Thailand.
Kim, MinJu;Choi, YoHan;Lee, Jeong-nam;Sa, SooJin;Cho, Hyun-chong
Journal of Animal Science and Technology
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v.63
no.6
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pp.1453-1463
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2021
Feeding is the most important behavior that represents the health and welfare of weanling pigs. The early detection of feed refusal is crucial for the control of disease in the initial stages and the detection of empty feeders for adding feed in a timely manner. This paper proposes a real-time technique for the detection and recognition of small pigs using a deep-leaning-based method. The proposed model focuses on detecting pigs on a feeder in a feeding position. Conventional methods detect pigs and then classify them into different behavior gestures. In contrast, in the proposed method, these two tasks are combined into a single process to detect only feeding behavior to increase the speed of detection. Considering the significant differences between pig behaviors at different sizes, adaptive adjustments are introduced into a you-only-look-once (YOLO) model, including an angle optimization strategy between the head and body for detecting a head in a feeder. According to experimental results, this method can detect the feeding behavior of pigs and screen non-feeding positions with 95.66%, 94.22%, and 96.56% average precision (AP) at an intersection over union (IoU) threshold of 0.5 for YOLOv3, YOLOv4, and an additional layer and with the proposed activation function, respectively. Drinking behavior was detected with 86.86%, 89.16%, and 86.41% AP at a 0.5 IoU threshold for YOLOv3, YOLOv4, and the proposed activation function, respectively. In terms of detection and classification, the results of our study demonstrate that the proposed method yields higher precision and recall compared to conventional methods.
Today, with the improvement of deep learning technology, computer vision areas such as image classification, object detection, object segmentation, and object tracking have shown remarkable improvements. Various applications such as intelligent surveillance, robots, Internet of Things, and autonomous vehicles in combination with deep learning technology are being applied to actual industries. Accordingly, the requirement of an efficient compression method for video data is necessary for machine consumption as well as for human consumption. In this paper, we propose an object-based compression of thermal infrared images for machine vision. The input image is divided into object and background parts based on the object detection results to achieve efficient image compression and high neural network performance. The separated images are encoded in different compression ratios. The experimental result shows that the proposed method has superior compression efficiency with a maximum BD-rate value of -19.83% to the whole image compression done with VVC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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