3차원 영상처리를 위한 컴퓨터 집적 영상 복원 기술의 향상 및 응용

배정은 상명대학교 일반대학원, 2020 국내석사

This paper proposes a computational integral imaging reconstruction method that generates a four-dimensional (4-D) image to enhance the visual quality of reconstructed images. A computational reconstruction method for high-resolution three-dimensional (3-D) images is highly required in 3-D applications such as 3-D visualization and 3-D object recognition. To improve the visual quality of reconstructed images, the proposed method introduces an adjustable parameter to produce a group of 3-D images from a single elemental image array. The adjustable parameter controls overlapping in back-projection with a transformation composed of cropping and translating of elemental images. The adjustable parameter is implemented with the cropping ratio of the elemental images that is independent of depth. The new parameter as an independent parameter from the reconstruction position is considered to the additional axis to reconstruct a 4-D image. The 4-D image of the proposed method can provide more visual information as well as improve the visual quality of the 3-D images. To evaluate the proposed method, computer simulation and an optical experiment are conducted. The results indicate that our method improves the image quality of 3-D images by providing a 4-D image with the adjustable parameter. 본 논문은 3차원 영상의 화질을 향상하기 위한 개선된 컴퓨터 집적 영상 복원 방법을 제안한다. 3차원 영상을 시각화하거나 3차원 물체를 인식하는 등의 3차원 영상의 응용 분야에서 고해상도의 3차원 영상을 복원하는 컴퓨터 집적 영상 복원 방법을 필요로 한다. 본 논문은 복원 영상의 화질을 향상하기 위하여 하나의 요소 영상 배열로부터 3차원 영상 세트를 복원하는 새로운 파라미터를 제안한다. 새로운 파라미터는 요소 영상들을 크롭하고 이동하는 트랜스폼을 컨트롤하는 역할을 하며 결과적으로 요소 영상들이 오버래핑되는 횟수를 조절한다. 즉, 새로운 파라미터는 요소 영상을 크롭하는 비율을 통하여 구해지며 이는 뎁스와는 독립적이다. 독립적으로 조절 가능한 새로운 파라미터는 기존의 3차원 영상의 x, y, z축에서 새로운 축으로 추가되었으며, 이를 통하여 4차원 영상을 실현한다. 제안하는 방법으로부터 복원된 4차원 영상은 기존의 복원 영상보다 더 많은 정보를 담고 있으며 향상된 화질의 복원 영상을 제공한다. 본 논문의 컴퓨터 집적 영상 복원 방법의 우수성을 증명하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션과 광학 실험을 진행했다. 시뮬레이션과 광학 실험의 결과는 제안하는 방법이 새로운 파라미터 도입을 바탕으로 4차원 영상을 생성하며 향상된 화질의 3차원 영상을 복원하는 것을 보여준다.

메모리 중심 컴퓨터 구조에서 MPI 병렬 프로그램의 효율적인 수행에 관한 연구

이제만 상명대학교 일반대학원, 2020 국내석사

본 논문에서는 “프로세서 중심 컴퓨터 구조”에서 개발된 MPI 병렬 프로그램을 수정하지 않고“메모리 중심 컴퓨터 구조”에서 더 효율적으로 수행시키는 기술을 제안한다. 본 연구에서 제안하는 기술은 메모리 중심 컴퓨터 구조가 가지는“빠른 대용량 공유 메모리”특징을 이용하여 MPI 표준 라이브러리 함수가 수행하는 네트워크 통신을 통한 느린 데이터 전달을 공유 메모리를 통한 빠른 데이터 전달로 대체하여 효율성을 얻는다. 본 연구에서 제안한 기술은 두 개의 프로그램에 구현되었다. 첫째 프로그램은 MC-MPI-LIB라고 불리는 수정된 MPI 라이브러리인데 이는 기존 MPI 표준 라이브러리 함수의 의미를 유지하면서 메모리 중심 컴퓨터 구조에서 더 효율적으로 수행한다. 둘째 프로그램은 MC-MPI-SIM이라고 불리는 시뮬레이션 프로그램인데 이는 프로세서 중심 컴퓨터 구조 상에서 메모리 중심 컴퓨터 구조의 수행을 시뮬레이션한다. 본 논문에서 제안한 기술은 Docker 가상화 상에서 구현된 분산 시스템 환경에서 개발하고 시험하였다. 다수의 MPI 병렬 프로그램을 이용하여 제안한 기술의 성능을 측정한 결과 메모리 중심 컴퓨터 구조에서 더 높은 성능으로 수행 가능함을 보였으며, 특히 통신 오버헤드 비율이 높은 MPI 병렬 프로그램의 경우 매우 높은 성능으로 수행 가능하다는 점을 확인하였다. In this paper, we present a technique that executes MPI parallel programs, that are developed on "processor-centric computer architecture", on "memory-centric computer architecture" more efficiently without program modification. The technique we present here gets better performance by replacing the slow data communication via network of MPI library functions with fast data communication using the property called "fast large shared memory" of memory-centric computer architecture. The technique we present in the paper is implemented in two programs. The first program is a modified MPI library called MC-MPI-LIB that runs more efficiently on memory-centric computer architecture preserving the semantics of MPI library functions. The second program is a simulation program called MC-MPI-SIM that simulates the performance of memory-centric computer architecture on processor-centric computer architecture. We developed and tested the programs on distributed systems environment deployed on Docker based virtualization. We analyzed the performance of several MPI parallel programs and showed that we archived better performance on memory-centric computer architecture. Especially we could see very high performance for the MPI parallel programs with high communication overhead.

새로운 컴퓨팅 환경을 활용한 효율적인 빅데이터 처리

이은서 숙명여자대학교 대학원 2023 국내석사

다양한 빅데이터 기술의 발전은 기존에 존재하던 컴퓨팅 환경뿐 아니라 새롭게 나타나는 여러 가지 컴퓨팅 환경에서의 빅데이터 처리에 대한 수요를 증가시키고 있다. 이러한 수요를 충족시키기 위해 차세대 대용량 영구 메모리 모듈이나 저비용, 저전력의 싱글 보드 컴퓨터와 같은 다양한 컴퓨팅 환경이 나타나고 있다. 영구 메모리 모듈은 기존 고가의 DRAM 기반 시스템을 대체하거나 보조하여 컴퓨팅 시스템 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 싱글 보드 컴퓨터는 단일 회로 기판으로 구성되어 있는 CPU, 메모리 등의 필수적인 기능을 가진 소형 컴퓨터이다. 최근 인텔은 새로운 대용량 비휘발성 메인 메모리 모듈인 옵테인 영구 메모리(Optane Persistent Memory)를 발표하였다. 학계와 업계는 미래의 컴퓨터 메인 메모리 형태가 비휘발성 속성을 지닌 영구 메모리 형태가 될 것으로 예측하고 있다. 이처럼 빅데이터 처리를 위한 강력한 영구 메모리 기반 서버가 각광받고 있다. 한편, 싱글 보드 컴퓨터 클러스터는 빅데이터 처리를 위한 새로운 서버 환경으로 떠오르고 있다. 특히 라즈베리 파이 모델 4B는 전작에 비해 상당한 성능 향상이 있어 주류 운영체제를 실행하고 무거운 워크로드를 수행할 수 있는 싱글 보드 컴퓨터로 주목받고 있다. 본 연구에서는 앞서 언급한 두 가지 기술을 기반으로 빅데이터 처리 환경에 대하여 분석하고자 한다. 먼저, 싱글 보드 컴퓨터 클러스터에서 효과적인 빅데이터 처리의 가능성을 연구하기 위해 라즈베리 파이 3B와 4B 모델 각각의 클러스터를 구성하였다. 종합적인 평가와 분석을 수행하여 비용당 성능과 전력당 성능 측면에서 높은 성능이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째로는 인텔 옵테인 영구 메모리를 사용하여 고성능 서버에서의 빅데이터 처리 성능을 평가하였다. 오픈 소스 빅데이터 검색 엔진 플랫폼인 ElasticSearch를 사용하여 영구 메모리를 효율적으로 활용하기 위한 여러 최적화 기법을 적용하였다. 그러나 눈에 띄는 성능 향상이 이루어지지는 않아, 검색 엔진과 차세대 영구 메모리의 특성 측면에서 이러한 결과가 나타난 이유에 대한 분석을 진행하였다. The advancement of various big data technologies has been increasing the demand for big data processing based on new computing environments as well as existing ones. To meet this demand, a variety of new emerging technologies have appeared, such as a next-generation high-capacity persistent memory (PMEM) or low-cost, low-power single-board computers (SBCs). The PMEM modules can effectively increase a computer system performance as an alternative or assistant to the conventional Dynamic Random Access Memory (DRAM). The SBC is typically a simple computer built on a single circuit board with a CPU, memory, and other features of a functional computer. Recently, Intel has announced a new large-capacity, non-volatile memory module, named Optane Persistent Memory (Optane PMEM). Most academia and industries agree that a future main memory technology will be a persistent memory. Thus, a powerful PMEM-based server for big data processing has been in the spotlight. On the other hand, SBC clusters are another emerging server environment for big data processing since they found a niche in the market. These days, Raspberry Pi (particularly, Model 4B) is attracting attention as a main SBC because its significant performance improvement over its predecessor enabled Raspberry Pi 4B to run mainstream operating systems and to perform heavy workloads. This study analyzes two big data processing environments based on the aforementioned technologies. First, I set up Raspberry Pi clusters of both 3B and 4B models to explore possibilities of effective big data processing on SBC clusters. Comprehensive evaluation and analysis were performed, and promising results in terms of performance-per-dollar and performance-per-watt were obtained. Second, I evaluated big data processing performance on a high-performance server with Intel Optane PMEM. A widely-known, open-source big data search engine platform, ElasticSearch, was employed and several optimization techniques were applied to make the best use of Optane PMEM. However, noticeable performance improvement was not observed. Extensive study of a root cause was conducted in terms of the characteristics of the search engine and the PMEM.

AIX 시스템에서 컴퓨터 포렌식을 위한 사용자 행위 로그 방법

이윤희 충남대학교 2008 국내석사

The system logs do not provide sufficient information as evidences for cyber criminal cases in the viewing of computer forensics. Root user or an owner can modify or delete system log files for the purpose of hiding one's malicious behavior. It takes much time for even forensics experts to analyze the logs because there are many system logs and application logs in system. In addition, root user can disable the log system by stopping log daemon such as syslogd. In this thesis, a user behavior logging scheme is proposed to refine problems found in system logs for computer forensics. I implemented a kernel module that hooks system calls to collect user's behavior logs on AIX system for forensics use. And, Mandatory Access Control is used to prevent modifying or deleting logs by root or other users intensionally.

컴퓨터공학 교육을 위한 표준 교과과정과 이수체계에 관한 연구

조병래 경상대학교 대학원 2013 국내박사

Program to reflect the needs of the members of the Accreditation Board for Engineering Education of Korea set educational goals and educational goals of the infrastructure program learning outcomes, curriculum area, students, faculty, and educational environment to build and run it after the attainment of the educational objectives measured, and that the goal of public education evaluation and measurement data collected circulatory system engineering services to certified standards are presented. Korea Accreditation Board for Engineering Education of certification, as well as evaluating the overall assessment of engineering education in the U.S. ABET certified quality assurance, and new birds to settle and based on the particular subject area of ​​systematic completion system configuration and compliance for Engineering Education, the new wave of the core has been established. An introduction to the subject area of ​​systematic adherence to and completion of system configuration based on how engineering education, however, very rare in the domestic practical means of training patients have not. In this paper we study ways to guarantee the quality of engineering education the basic curriculum areas of systematic adherence to and completion of system configuration. Enough subjects mathematics, basic sciences, computer science, and related professional and liberal arts (humanities, social sciences, arts and other disciplines), engineering topics, as well as subject areas to achieve the educational objectives and learning outcomes of the program should provide. Engineering curriculum area topics related knowledge that can be applied to improve the ability to recognize and solve the practical problems of engineering for the course of organized shall be And documented curriculum for all students to facilitate academic planning this approach can be used should be disclosed. Inequity between players, follower Benjamin relations stated course completion system and course completion order to ensure the curriculum and should not stop at a simple list of the course of building a system must be To be able to build a systematic knowledge the students to complete the curriculum as. This paper, the purpose of this study to the subject areas of system configuration and completion of a systematic compliance of computer engineering education quality assurance measures based on the Seoul Accord Accreditation of Engineering Education (IT) and industrial demand, and curriculum innovation for the purpose of promoting domestic prestigious universities in computer engineering, and similar names in the Seoul Accord enable business curriculum and completion of engineering system analysis. Paper, in order to offer the standard curriculum of computer science education curriculum analysis will the Seoul Accord enable business participation in the program. Perform the analysis of the curriculum for the program, Semester Course curriculum-sensitive analysis, analysis of subject areas, and subject areas Course analysis. Curriculum parsed professional Liberal, BSM, computer information technology topics and subjects classified as program curriculum courses, the course of each semester. Subject field of computer information technology majors domain analysis using the ACM / IEEE Computer Society Computer Engineering 14 core knowledge areas of the structure, subject areas specific course. Course analysis by using the ACM / IEEE Computer Society Computer Engineering 14 core knowledge areas of the structure set by the standard curriculum subject areas outlined in the program is based on the standard course, and the number of subjects and subject areas are evaluated. Paper, we investigate the course of the chronological relationship between the proposed standard based curriculum of computer science education in order to guarantee the quality standard completion system is proposed. Standard curriculum in computer engineering and system for promoting business in Seoul Accord enable domestic prestigious universities computer science and engineering Similar Names completion of the system are analyzed by course completion, ACM / IEEE Computer Society Computer Engineering 14 core knowledge areas of core knowledge by course completion system based on an analysis of the standard completion of the computer engineering scheme is proposed. KCC2010 engineering standards of the paper requirements for completion of the course system to ensure compliance with institutional measures gateway model is proposed. Gateway to the completion of the standard curriculum to ensure completion of the standard and assigned each semester, students taking gateway courses to meet the minimum standards to achieve the course learning outcomes achievement and a follower of the senior semester courses can be taken in the framework of the institutional system model compliance model. Gateway to the subjects outlined in the program students systematically completed so that you can, and institutional guarantee the completion of the education system to enhance the completeness of the training model. Completion of the course proposed by the gateway model systematic help ensure the deepening and improvement in operating the program curriculum of computer science. In conclusion, this paper through the gateway model proposed curriculum of computer science education affordable and line follower completion system model, and derive the students systematically to ensure that completion of the curriculum for the completeness of the education and enhance engineering education ultimately of quality assurance should be helpful.

웹 기반 컴퓨터 지원 협력학습 시스템 : ROPEA

성영훈 慶尙大學校 2010 국내박사

Creativity is one of the educationally important factors in a knowledge-based society. The research area of creativity is being expanded gradually from individuals to groups by the growth in conferences on learning technologies. Web-based Computer Supported Collaborative Learning (WCSCL) systems ensure equal participation of learners and provide a collaborative learning environment of enhanced interaction based on web. General WCSCL systems have common tools, such as member management, knowledge sharing, and communication. But because these systems are simply focused on the learner's knowledge building and are depended on the specific platform, they are not suitable for providing educational curriculum for creative problem solving through collaboration. In this thesis, an integrated WCSCL system for robot programming education applications, ROPEA, is proposed based on improved web technology - Web 2.0. The proposed ROPEA system consists of flexible modules and supports suited to variable platforms and collaborative working. The proposed ROPEA system has two parts of framework and RIA layer. The framework is composed of two layers: Service layer and Resource layer. The service layer has four services of system service, knowledge-sharing service, community service, and creative problem solving service. RIA layer consists of three types of RIAs of learning RIA, knowledge-sharing RIA, and communication RIA based on the services provided by the framework part. RIAs of the RIA layer provide users with rich user experience environments and graphic user interfaces. RIAs are rearranged to fit to a robot programming education applications for beginners. Beginners can make a robot programming source code with others through collaborations. Beginners often suffer from a lot of problems during collaborative coding activity and sharing ideas, so collaboration support modules such as chatting, video conference, and whiteboard are necessary. So in the proposed ROPEA system, these collaboration support modules are implemented and utilized for a smoothing real-time collaborative works. Based on the experimental results, the real-time collaborative learning environment by the proposed ROPEA system is close to the face-to-face learning environment in most of the functions and the features. Furthermore, the results of a survey about elementary students' satisfaction measurements suggest that the proposed ROPEA system has a positive impact on creativity problem solving of beginners without cognitive development stages. Particularly the proposed ROPEA system can be more useful to senior K6 student in preference to K4 and K5 students. The proposed ROPEA system would be applied to a variety of educational courses for creative problem solving and could be applied to a social network service community with common interests. 본 연구에서는 창의적 문제해결에 포함된 교육과정에 적용하기 위해 통합적인 WCSCL 시스템을 설계하고 구현하였다. 개발한 WCSCL 시스템은 참여의 아키텍처를 기반으로 학습자들에게 UX 기반의 지식공유, 그룹 관리, 커뮤니케이션 그리고 창의적 문제해결을 위한 협력학습도구를 서비스 할 수 있는 기능을 가지고 있다. 기존의 WCSCL 시스템이 제공하는 협력학습 환경은 특정한 플랫폼에 의존적이며 부분적인 협력학습 도구의 지원으로 CPS를 지원하기에는 부족한 부분이 많았다. 개발한 WCSCL 시스템은 창의성 증진 교육과정에 적용하기 위해 모듈기반의 협력학습도구를 개발하여 모듈간의 재조합으로 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 하였다. 모듈의 통신 프로토콜은 메시지 전송을 위한 프로토콜인 RTMP 프로토콜을 사용하였기 때문에 학습자의 다양한 인터넷 환경을 지원한다. 학습자의 쉬운 접근성을 위하여 개발한 WCSCL 시스템은 별도의 접속 프로그램이나 설치과정 없이 URL 접속만으로 다양한 서비스를 이용할 수 있다. WCSCL에서 중요한 요소는 학습자의 상호작용을 지원하기 위한 협력학습환경의 지원 여부이다. 이를 위하여 웹 2.0이 가진 상호작용 기술을 응용하여 학습자의 참여환경과 상호작용 기능을 강화하였다. ROPEA 시스템은 기존의 프로그래밍 교육 시스템과는 달리 상호작용기능을 강화할 수 있는 다양한 요소들을 가지고 있으며 특정한 플랫폼에 의존하지 않고 학습자의 다양한 컴퓨터환경에서 구동이 가능하다. 구현한 시스템에서 제공하는 협력학습 환경이 얼마나 면대면 학습환경과 유사한지 실험하기 위하여 채팅과 화상회의 모듈 그리고 화이트보드 모듈에 대한 성능을 측정하였다. 시스템이 학습자들의 협력학습 환경을 지원하는데 있어서 충분한지를 측정하는 자료로 시스템과 메모리의 점유율, 클라이언트 수, 데이터 수신 대역폭등을 실험에 이용하였다. 클라이언트 접속 수에 따른 CPU와 메모리 점유율의 관계에서 채팅 모듈의 경우 20명 이하인 경우는 문제가 되지 않음을 확인하였다. 화상회의 모듈은 기본적인 소 그룹 화상회의를 위하여 클라이언트 수가 5명으로 하였을 경우 시스템의 CPU와 메모리 점유율은 낮게 유지되고 메시지의 전송 중 끊김 현상이 없었다. 학습자의 CPS 지원을 위한 화이트보드 모듈의 대역폭 측정에서 일반적 학급의 학생수와 비슷한 30명이 동시 접속할 수 있는 협력학습 환경을 제공할 수 있었다. 개발한 WCSCL 시스템을 창의적 교육과정에 적용하기 위하여 ROPEA 시스템내 모듈들을 재구성하여 초보자들을 위한 로봇 프로그래밍 교육에 응용하였다. 기존 프로그래밍 교육의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 접근법을 가지고 RIA 레이어의 RIA들을 재구성하여 학습 RIA들을 만들었다. 학습 RIA들이 가진 체계적인 학습단계와 직관적인 UI들은 프로그래밍에 대한 쉬운 UX를 제공하였다. 프로그래밍 시 초보자들이 겪는 문제들을 해결하기 위하여 협력적 코딩이 가능한 환경에서 로봇 프로그래밍을 할 수 있고 함께 구축한 결과물들을 쉽게 공유할 수 있는 파일공유 도구들을 제공하였다 ROPEA 시스템이 제공하는 UX에 대한 만족도의 조사결과 인지발달 단계별로 유의미한 결과를 얻었다. 전체적인 ROPEA 시스템에 관하여 학년과 관계없이 높은 만족도를 보였다. 부분적으로, 학습 RIA들의 협력적 코딩기능을 통해 얻은 지식공유에 대한 설문조사에서 인지발달단계가 낮은 학년보다 고학년에서 만족도가 높게 나타났다. 고학년의 학습자들이 시스템이 제공하는 협력적 상호작용 기술을 학습자들간의 CPS에 유용하게 이용하고, 좀 더 복잡한 인지적 갈등에 많은 관심을 가지기 때문으로 해석할 수 있다.

피아노 소리를 악보로 표현하는 시스템의 설계 및 구현

도효환 서울시립대학교 일반대학원 2012 국내석사

The computer automatic identification of music is the rising interdiscipline subject, which related to physics, signal processing, human-computer interaction, and a great many of content knowledge. In this thesis, by combining the technology of computer multimedia, signal processing and pattern recognition with music theory, the piano performing recognition system is developed to analyze the process of music performing and evaluate the correctness of performing. According to musical theory, we propose music features for identification. Among these features, we focus on the extraction of fundamental frequency and the extraction of note value. Based on music feature extraction, the system is able to evaluate the piano playing performance by scores and visualization. Through the automatic analysis and management to machine, we make the feature recognition and right or wrong judgment to implement of piano music performance. 음악을 컴퓨터 자동 인식은 새로운 학제적 연구 물리학, 신호 처리, 휴먼 - 컴퓨터 상호 작용(human-computer interaction), 음악 이론, 음악 심리학과 지식을 여러 가지 분야를 포함한다. 본 연구 피아노의 컴퓨터 인식 정확히 것이 컴퓨터 멀티미디어 기술, 신호 처리 및 패턴 인식, 지식과 기술과 음악 이론의 결합하고, 피아노 연주 결과를 분석하며 연주 옳은 것과 틀린 것을 평가를 한다. 본 논문은 주로 피아노 소리의 특징을 추출 방법의 이론 및 구현을 설명하고, 특히, 음의 기본 주파수 (Fundamental Frequency)와 음표 값을 추출 및 표현하는 방법을 강조한다. 그리고, 컴퓨터 기반으로 오디오 특징과 악보 특징을 비교하며, 컴퓨터를 통해서 연주한 음악을 평가하고 연주 결과는 악보로 표시한다.

컴퓨터 대수 시스템과 베이지언 추론 네트워크를 이용한 온라인 저작 시스템

박홍준 순천대학교 2008 국내박사

Since the emergence of the web2.0, the on-line authoring system has been developed more easy for user to create, share and syndicate contents, but the research of mathematical on-line authoring system is insufficient in comparison with the common multimedia on-line authoring system. This thesis describes the mathematical on-line authoring system suitable for web2.0 platform and consists of mathematical dynamic web contents authoring module based on computer algebra system and on-line quiz authoring module using Bayesian inference network. By mathematical on-line authoring models based on previous computer algebra systems, I propose advanced mathematical web contents authoring model which is called the third generation model, and the mathematical dynamic web contents authoring module is adopted by this model. The mathematical authoring module using computer algebra system provides author with easy way to make dynamic mathematical web contents so participation of common users for mathematical contents authoring will be expanded. The on-line quiz authoring module using Bayesian inference network which can be possible to design knowledge network and to create on-line test is developed by simplification of previous Bayesian inference network user model and approach of stochastic method to determine conditional probability. This on-line quiz authoring module provides author an easy way to make intelligent on-line diagnosing contents, and diagnosing contents generated by on-line quiz authoring module give user the information of their weak or strong area of knowledge to determine the next learning step which will improve their knowledge. The suggested model and developed technique in this study can be used for a core technique in adaptive learning system suggesting contents which are easy to adapt for individual learners and the next generation e-learning system such as an intelligent teaching system which decides what to teach later by reasoning the current situation. That would also provides important clues in devising new models of mathematics-related portal, UCC, and IT businesses.

동적 서비스 적응을 위한 상황 정보 메타 데이터 모델

최옥주 淑明女子大學校 2008 국내박사

When humans talk with humans, they are able to use implicit situational information, or context information, to increase the conversational bandwidth. But this ability does not transfer well to humans interacting with computers. In traditional interactive computing, users have a mechanism for providing input to computers. The users have to input situational information into the computer providing services, but it is difficult to communicate implicit information and input it to computers by themselves. It is not easy to immediately respond to the changes in the environments, locations, devices and networks, etc. This is now possible in mobile and ubiquitous computing environments with development technologies. Specifically, users want to get user-centric services, not computer-centric services, anytime, anywhere, whatever the situation is. In ubiquitous computer environment, by improving the computer's access to context information for dynamic service adaptation, we can increase richness of communication in human computer interaction and make it possible to produce more useful computational services. In this paper, we proposed to metadata of context information in order to apply dynamic information to data repository and enhance the communication ability between human and computer. We classify static context metadata for consistency with external environment by reconfiguration policy as master data of context metadata and dynamic context metadata for instance data when user is connect with dynamic adaptation system. Static context metadata include in UIV(user information view), SIV-SV(service information view), SIV-ST(system information view). Dynamic context metadata include in EIV (event information view) and CCMM-IV(candidate context metadata master) UIV is for all of the user’s own information, SIV-SV is for application or service lists that users can get an unanticipated environment, and SIV-ST is information on devices, networks accessible for user input and display, network capacity, connectivity, and the costs of computing. The above information can be collected by event view information when the user gets to services on specific situations, users, time, location, and so forth. EIV in dynamic metadata is for all of the situational (physical) information by sensor or manual input when user’s receive services on a specific situation, time, location, user, and so on. After a service responds to a user with the current EIV information, this information remains on the CCMM-IV. We also proposed to C-A-V(Class-Attribute-Value) context metadata structure required to support dynamic service adaptation for increasing communication ability in user-centric environments. The C-A-V structure applies CMM and CMI. Services can be highly dynamic with users requiring support for new events and demanding the ability to change the requirements in real time. To support these requirements, we proposed to the DSA(dynamic service adaptation) framework that can be used to enable each user to obtain appropriate services, depending on user’s own environment. CMM and CMI data is store in context metadata repository in DSA framework. Also we described reconfiguration algorithm for supporting dynamic services by changes. 최근 사람과 컴퓨터사이의 의사소통을 보다 원활하고 용이하게 접근하고자 하는 요구 사항을 해결하는 방법 중의 하나로 상황 인식(context awareness)기술이 대두되고 있다. 상황 인식은 넓은 의미에서 유비쿼터스 컴퓨팅의 일부분으로 볼 수 있으나 인간과 컴퓨터가 의사소통을 위한 기술 및 접근 방법은 상이하다. 유비쿼터스 컴퓨팅은 컴퓨팅, 통신, 접속방식, 제공하는 콘텐츠 및 사람이 컴퓨터의 존재를 인지하지 않도록 조용히 처리하는 특성 즉 5C(computing, communication, connectivity, contents, calm)를 이용하여 언제 어디서나 어떠한 형태의 네트워크에서도 모든 이기종 기기간의 연동을 통하여 다양한 서비스를 제공하는 5 ANY(anytime, anywhere, any network, any device, any service)를 지향한다. 반면 상황 인식은 이러한 유비쿼터스 컴퓨팅환경을 통해 인간과 인간사이의 의사소통과 거의 동일한 수준으로 인간과 컴퓨터간의 의사소통이 가능하도록 한다는 동기와 목표에서 출발한다. 따라서 사람과 컴퓨터 사이에 의사소통을 위해서 상황 정보(context information)를 최대한 활용하고 이용하여 사람과 컴퓨터 사이의 상호 작용을 극대화 할 수 있어야 한다. 그러나 상황 정보는 서비스를 받고자 하는 도메인에 따라 시간에 따라 변화하는 환경에 따라 달라지므로 능동적인 환경에 대처하기 위해서는 상황 정보 모델의 구조화 및 확장 방법, 상황 정보 공유 및 재사용 등의 기능이 요구된다. 이러한 요구사항을 지원하기 위해서는 도메인에 따라 상황 정보를 정의하고 관리할 수 있는 메타데이터 모델이 요구된다. 본 논문에서는 상황 정보의 정의와 응용 서비스, 사용자 특성 및 외부 환경 변화에 대응하기 위한 상황 정보 메타데이터를 분류하고 서비스 범주(도메인)의 특성에 따라 상황 정보를 정의 할 수 있는 계층 구조를 기반으로 하는 C-A-V구조의 상황 정보 메타데이터 모델을 제안하였다. 상황 정보 메타데이터는 재 형상 규칙에 의해 갱신되는 정적인 상황 정보 메타데이터(static context metadata)와 시스템 접속 시 외부에서 획득된 정보 및 과거 이력 데이터를 정의하는 동적인 상황 정보 메타데이터(dynamic context metadata)로 분류한다. 정적인 상황 정보 메타데이터는 메타데이터의 마스터 데이터로 정의하고 사용자 정보(UIV), 서비스 정보(SIV-SV), 시스템 정보(SIV-ST)로 분류된다. 동적인 상황 정보 메타데이터는 특정 시점의 시스템에 접속하는 사용자 정보로 구성된 이벤트 정보(EIV)와 이력 정보(CCMM-IV)로 분류한다. 상황 정보 메타데이터를 정의하기 위한 C-A-V(Class-Attribute -Value: 클래스-속성-값) 구조는 서비스 도메인을 기술하는 클래스와 상황 정보를 분류하는 정보인 속성 및 상황 정보의 항목을 정의하는 값으로 표현한다. 속성을 속성 그룹과 속성을 일대 다의 관계를 맺어 다중 레벨을 표현함으로써 예측할 수 없는 다양한 상황 정보 표현이 가능하도록 설계하였다. 또한 속성과 상황 정보의 항목을 정의하는 값 일대 다 관계를 맺고 있으며 C-A-V구조의 가장 하위레벨의 값은 도메인별 상황 정보의 구조를 정의하고 상황 정보의 실제 데이터와 일대 다의 관계로 정의된다. C-A-V구조는 상황 정보의 분류를 서비스 범주에 따라 상황 정보를 정의할 수 있으며 속성 레벨간의 상속 여부를 정의하여 레벨간의 유사성 표현과 특정 레벨에서만 요구되는 유일한(unique) 정보 표현도 가능하다. 또한 본 논문에서 제안한 상황 정보 메타 데이터 모델은 동적 서비스 적응(DSA: dynamic service adaptation) 프레임워크의 상황 정보 메타 데이터의 저장 장소인 메타데이터 레포지토리(MDR: meta data repository)에 저장된다. 메타데이터 레포지토리는 메타데이터의 마스터 데이터와 인스턴스 데이터로 구분하여 동적인 메타데이터와 동적인 메타데이터를 구분하여 저장하여 재 형상 규칙에 의해 동적인 메타데이터가 정적인 메타데이터로 재 형상되도록 설계하였다. 사용자의 서비스 선호도와 접속 빈도수 등을 분석하여 만들어지는 재 형상 규칙은 변화에 따른 능동적 적응이 가능한 주요 규칙이 된다.

능동 카메라 환경에서 차영상을 이용한 이동물체 탐지 및 추적

김용진 연세대학교 대학원 2007 국내석사

Human can perceive and recognize information related to movements prior to recognizing other types of information. Perceiving of moving objects can be considered as an unempirical method for living. Computer vision, a branch of artificial intelligence, uses the same method as that of typical human visual system. Thus, study on recognizing and identifying a moving object is a very important issue for computer vision, and its application is very significant in many fields: industrial automation, robotics, biomedicine and satellite observation of Earth. Especially, computer vision is applied in Defense for surveillance, targeting and weapon guidance. Most of the modern air weapon systems can carry out a rapid attack with pinpoint accuracy and minimum losses. These modern air weapons have brought a reduction in civilian causalities and maximum damages to military target. All these uses of computer vision emphasis the important role of computer vision for the development of modern weapons. From two consecutive image frames frame differencing, the most intuitive and fast algorithm, allows of moving object detection in case of static/stationary background of motion. If the object moves with its background, however, frame differencing is not appropriate to detect the moving object since two consecutive image frames have different coordinate system.In this thesis, camera’s ego-motion compensation is achieved by applying a suitable transformation, which is image warping, to images. Through KLT algorithm, parameters of transformation model use extracted feature points and corresponding feature points between frames. The image difference from comparing the compensated image and the next one represents the position of a moving object. For robust detection and tracking, the location estimation process is performed using the Bayes filter and the CONDENSATION algorithm. The Bayes filters probabilistically estimate a dynamic system’s state from noisy observation. The CONDENSATION algorithm is simple and effective to estimate the posterior application. This system was implemented and tests for moving object detection and tracking using a single active camera. 인간의 시각을 통해 들어오는 많은 정보들 중에 움직임 정보를 가장 빨리 인지하고 지각한다. 움직이는 물체의 지각은 인간 생존 본능에 의한 비경험적 학습이라 할 수 있다. 인간의 시각 기능을 표방하고자 하는 컴퓨터 비전은 인공지능의 한 부분이라 할 수 있다. 컴퓨터 비전에서도 움직이는 물체를 인지하고 식별하는 연구의 중요성은 매우 높으며, 다양하게 진행되고 있다. 컴퓨터 비전은 산업자동화, 로봇, 바이오메디슨, 인공위성 관측 등의 분야에 중요하게 적용되고 있다. 특히 군에서 감시정찰, 표적획득, 무기 유도를 위해 컴퓨터 비전을 적용하고 있다. 컴퓨터 비전 기술은 군의 무기체계를 급속하게 변화시키고 있다. 대부분의 최신 항공무장은 정확하고 빠르게 적의 목표물을 공격하고 아군의 피해를 최소화한다. 이러한 항공무장들은 최근의 전술 변화에 따라 민간의 피해를 최소화하고 적의 전략적 목표물을 공격을 최대화하도록 변화되었다. 이러한 점에서 컴퓨터 비전의 연구는 군에서 중요한 부분을 차지한다고 할 수 있다.카메라에서 입력된 영상이 고정된 배경인 경우 움직이는 물체를 검출하고자 할 때에는 직관적이고 가장 단순한 방법으로 영상 프레임의 차를 이용하면 움직이는 물체를 쉽게 검출 가능하다. 배경이 고정되지 않고 배경이 움직이는 경우, 단순하게 두 영상 프레임의 차를 이용하여 이동물체를 검출하는 것은 거의 불가능하다. 왜냐하면 두 영상 프레임은 서로 다른 좌표계를 갖기 때문이다.본 논문에서는 적절한 변형, 즉 이미지 워핑(warping)을 통해 카메라의 움직임에 의해 발생하는 모션을 보정한다. 변형 모델의 파라미터는 KLT 알고리즘에 의해 추출된 특징점과 그 대응점을 이용한다. 변형 모델을 적용하여 변형된 이미지와 시차가 있는 이미지를 비교하여 차영상을 추출하면, 움직이는 물체의 위치를 나타낼 수 있다. 더 좋은 추적을 위한 위치 추정을 위해 베이즈 필터와 조건부 확률전파(CONDENSATION) 알고리즘을 사용하였다. 베이즈 필터는 잡음이 있는 관측치로부터 동적 시스템의 state를 확률적으로 추적할 수 있다. 조건부 확률전파 알고리즘은 간단하지만, 사후 확률 분포를 재귀적으로 추정하기에 효율적인 알고리즘이고, 실시간 적용을 위해 적당하다. 본 논문에서 하나의 능동 카메라를 이용하여 이동물체를 검출하고 추적하는 시스템을 구현하고 실험하였다.