클러스터 중심 왜곡 저감을 위한 클러스터링 기법

정혜천(Hye C. Jeong),서석태(Suk T. Seo),이인근(In K. Lee),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2008 한국지능시스템학회논문지 Vol.18 No.3

클러스터링은 주어진 임의의 데이터 중에서 유사한 성질을 지닌 데이터를 복수개의 그룹으로 조직화하는 기법이다. 이를 위해 K-Means, Fuzzy C-Means(FCM), Mountain Method(MM) 등과 같은 많은 기법들이 제안되었고 또한 널리 사용되어 지고 있다. 그러나 이러한 기법들은 초기값에 따라 클러스터링 결과가 크게 달라지는 단점이 있다. 특히 가장 널리 사용되는 FCM 기법은 잡음 데이터에 취약하며, 주어진 입력 데이터의 클러스터 내부분산을 최소화 하는 방법을 사용하기 때문에 클러스터링 중심의 왜곡 현상이 발생한다. 본 논문에서는 데이터 가중치에 근거한 비례적 근접데이터 병합을 통하여 클러스터 중심 왜곡을 저감하며 초기값에 영향을 받지 않는 클러스터링 기법을 제안한다. 그리고 FCM으로 얻어진 클러스터 중심과 제안기법을 적용하여 얻어진 클러스터 중심에 대한 비교 검토를 통하여 제안기법의 효용성을 확인한다. Clustering is a method to classify the given data set with same property into several classes. To cluster data, many methods such as K-Means, Fuzzy C-Means(FCM), Mountain Method(MM), and etc, have been proposed and used But the clustering results of conventional methods are sensitively influenced by initial values given for clustering in each method. Especially, FCM is very sensitive to noisy data, and cluster center distortion phenomenon is occurred because the method dose clustering through minimization of within-clusters valiance. In this paper, we propose a clustering method which reduces cluster center distortion through merging the neal-est data based on the data weight, and not being influenced by initial values. We show the effectiveness of the proposed through experimental results applied it to various types of data sets, and comparison of cluster centers with those of FCM.

이미지 데이터 경로 설정을 이용한 다관절 자수 로봇의 효율적 운용방법

정혜천,서석태,전두환,권순학,Jeong, Hye-C.,Seo, Suk-T.,Chun, Du-Hwan,Kwon, Soon-H. 한국섬유공학회 2008 한국섬유공학회지 Vol.45 No.2

Recently various types of application programs to transfer an image data into embroidery data have been proposed and widely used. However the application systems (programs) have the drawback that requires the route designation process by supervisor. Moreover the conventional embroidery machines (shuttle embroidery machine, multi-head embroidery machine, and etc.), which are using in fiber industry, have the drawbacks that the machines occupy wide area and have difficulty to operate at high-speed. Therefore, in this paper, we propose a simple but effective path planning method for an image data and construct an multi-articular embroidery machine to overcome the drawbacks of the conventional embroidery machines. Moreover we show the realizability of multi-articular embroidery machine and the effectiveness of the proposed path planning method through the stitch experiments of the multi-articular embroidery machine applied the proposed method.

감지 정보의 개념화에 의한 온톨로지 기반의 자율주행 시스템의 설계

정혜천(Hye C. Jeong),이인근(In K. Lee),서석태(Suk T. Seo),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2008 한국지능시스템학회논문지 Vol.18 No.5

최근 외부의 개입 없이 스스로 주변 환경을 파악하고 목적지까지의 이동경로를 생성하여 자율 주행하는 지능형 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 자율 주행 시스템은 기본적으로 운행 중에 사고가 발생하지 않고 안전하게 목표점까지 이동해야 한다. 이를 위해 다양한 센서를 자율 주행 시스템에 장착하여 장애물을 인식하는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 레이저 변위 센서 및 카메라를 장착한 온톨로지 기반의 자율주행 시스템을 설계하고, 감지정보를 개념화 하는 방법을 제안한다. 그리고 자율 주행 시스템의 자율 주행 실험을 통해 제안 기법의 타당성을 보인다. Recently, many researches on autonomous mobile system have been proposed, which are possible to recognize its surrounding environment and navigate to destination without supervisor’s intervention. Various sensors are mounted on the autonomous systems in order for the systems to move to destination safely without any accident. In this paper, we design an ontology-based autonomous system mounted laser distance sensors and cameras, and propose a method to conceptualize sensing information. We show the validity of the proposed method through the experiments of the system's navigation.

노면 상태 검출에 기반한 자율 주행 시스템

정혜천(Hye C. Jeong),서석태(Suk T. Seo) 한국지능시스템학회 2008 한국지능시스템학회논문지 Vol.18 No.5

최근 외부 개입 없이 스스로 주변 환경을 파악하고 목적지까지의 이동경로를 생성하여 자율 주행하는 지능형 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다 이러한 자율 주행 시스템은 기본적으로 운행 중에 사고가 발생하지 않고 안전하게 목표점까지 이동해야 한다. 본 논문에서는 레이저 변위 센서를 이용하여 노면의 왜곡(훼손된 노면, 비포장 도로, 장애물 등)을 검출하고, 영상 이진화 기법을 적용하여 위험 요소를 검출, 판단하여 주행 시스템의 안정적 운항이 가능한 경로를 생성하는 기법을 제안한다. 제안 기법의 타당성은 임의로 제작된 국부영역의 지도 데이터에 기반한 모의실험을 통하여 보인다. Recently, many researches for autonomous mobile system have been proposed, which can recognize surrounded environment and navigate to destination without outside intervention. The basic sufficient condition for the autonomous mobile system is to navigate to destination safely without accident. In this paper, we propose a path planning method in local region for safe navigation of autonomous system through evaluation of the road surface distortion(damaged/deformed road, unpaved road, obstacle and etc.) We use laser distance sensor to get the information on the road surface distortion and apply image binalization method to evaluate safe region in the detected local region. We show the validity of the proposed method through the computer simulation based on the artificial local road map.

영역의 분할정도에 기반한 에지 검출 기법

서석태(Suk T. Seo),정혜천(Hye C. Jeong),이인근(In K. Lee),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.7

에지는 영상에서 객체와 객체 사이의 경계를 나타내는 중요 정보로서 Sobel, Prewitt, Roberts, Canny 등의 미분 연산자에 기반한 다양한 에지 검출 기법이 있다. 그러나 이러한 기법들은 밝기값 변화가 완만한 부분에서의 에지 검출에는 둔감하며, 한 픽셀의 두께로 이루어진 에지의 경우 2중 에지를 검출하는 문제점이 있다. 또한 에지를 검출하기 위해서는 효과적에지 검출 연산자뿐만 아니라 적절한 임계값이 필수적이다. 그러나 적절한 임계값을 찾는 것은 매우 까다로운 문제이다. 본 논문에서는 기존의 미분 연산자에 기반한 에지 검출 기법의 문제점을 극복하기 위해서 픽셀간의 미분값이 아니라 영역과 영역의 분할정도를 기반으로 에지를 검출하는 기법과 이에 대한 임계값 결정 기법을 제안한다. 그리고 기존의 미분연산자에 기반한 에지 추출 기법과 제안한 기법을 시험 영상에 적용하여 얻어진 결과를 통하여 제안한 기법의 효용성을 보인다. Edge is a significant element to represent boundary information between objects in images. There are various edge detection methods, which are based on differential operation, such as Sobel, Prewitt, Roberts, Canny, Laplacian, and etc. However the conventional methods have drawbacks as follow : (i) insensitivity to edges with gentle curve intensity, (ii) detection of double edges for edges with one pixel width. For the detection of edges, not only development of the effective operators but also that of appropriate thresholding methods are necessary. But it is very complicate problem to find an appropriate threshold. In this paper, we propose an edge detection method based on the region separateness between objects to overcome the drawbacks of the conventional methods, and a thresholding method for the proposed edge detection method. We show the effectiveness of the proposed method through experimental results obtained by applying the proposed and the conventional methods to well-known test images.

온톨로지 구축 프로세스와 시스템

이인근(In K. Lee),서석태(Suk T. Seo),정혜천(Hye C. Jeong),황도삼(Dosam Hwang),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2006 한국지능시스템학회논문지 Vol.16 No.6

컴퓨터를 활용한 지식과 정보 처리를 위해 온톨로지를 구축하고 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 현재까지의 온톨로지 개발 방법 및 온톨로지 구축 도구는 온톨로지 개발 목적에 따라 제한적인 부분에서 연구되어 사용되고 있다. 그러므로 개발하려는 온돌로지 특성에 따른 적절한 온톨로지 구축 프로세스와 도구가 필요하다. 본 논문에서는 특정 분야의 비전문가가 언어 자원으로부터 지식을 개념화하고, 개념을 형식화하여 온톨로지를 구축할 수 있는 온톨로지 구축 프로세스(Ontoprocess)를 제안한다. 그리고 다수의 온툴로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축 작업을 행할 경우 i)지식의 개념화 과정에서 동일한 개념을 중복 정의하거나 ii)개념의 형식화 과정에서 형식언어와 도구사용법의 이해 부족으로 인해 온톨로지 구축 능륜이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이런 문재를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess)를 제안한다. 제안한 프로세스에 기반한 온톨로지 구축 시스템 (OntoCS)을 개발하고, 실제 온톨로지 구축 실험을 통하여 제안한 프로세스와 시스템의 효율성을 확인한다. 그리고 온톨로지 구축 과정에서 발견된 문제점 및 이에 대한 해결 방안을 제시한다. Numbers of research on ontology construction and its application are being done for knowledge and information processing using computers. But, the current ontology development methods and ontology construction tools are using in restricted field on propose. Therefore, proper ontology development processes and ontology construction tools on ontology characteristic are needed. In this paper, we propose ontology construction process(OntoProcess) that non-experts in specific field are able to construct ontology through conceptualization of knowledge and formalization of concepts from language resource. Beside, some problems may be occurred while numbers of people are working together to construct ontology: i)duplicated concept definition in conceptualization process of knowledge and ii)decreasing efficiency of ontology construction by short understanding about formal language and tool operation in formalization process. To solve the problems, we propose an ontology construction process for multiple developers (OntoMProcess) using meta ontology. We develop an ontology construction systerm(OntoCS) based on proposed processes, and we show the efficiency of proposed processes and system from ontology construction experiment.

온톨로지에 기반한 자율주행 로봇의 운항

이인근(In K. Lee),서석태(Suk T. Seo),정혜천(Hye C. Jeong),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.5

인간의 계속적인 도움 없이 거칠고 변화하며 구조화되지 않은 환경에서 원하는 작업을 수행하는 자율주행 로봇은 확실하거나 불확실한 주변 환경을 극복하는 능력을 지녀야 한다. 이를 위해서는 센서로부터 얻어진 불확실한 정보를 바탕으로 유용한 결론을 도출하는 알고리즘이 요구된다. 본 논문에서는 지식의 표현 및 처리에 유용한 방법으로 주목을 받고 있는 온톨로지에 기반한 자율주행 로봇의 자율주행 알고리즘을 제안하고 이의 타당성을 컴퓨터 모의실험을 통해 보인다. Autonomous robots performing desired tasks in rough, changing, unstructured environments without continuous human assistance must have the ability to cope with its surroundings whether this be certain or not. The development of algorithms deriving useful conclusions from uncertain information obtained by various sensors may be the first for it. Recently ontology is taken great attention as a method useful for the representation and processing of knowledge. In this paper, we propose an ontology-based navigation algorithm for autonomous robots, and provide computer simulation results in order to show the validity of the proposed algorithm.

그레이 레벨의 공간적 상관관계 기반 이진화

서석태(Suk T. Seo),손세호(Seo H. Son),이인근(In K. Lee),정혜천(Hye C. Jeong),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.4

Otsu의 임계값 결정법을 포함한 기존의 임계값 결정 기법은 그레이 레벨 빈도수 히스토그램 정보를 이용하여 임계값을 결정한다. 그러나 빈도수 히스토그램은 입력 영상에서 그레이 레벨 빈도수 정보만을 재구성한 것이므로, 입력 영상의 그레이레벨의 분포 및 그레이 레벨간의 관계성을 포함하지 않는다. 따라서 임계값 결정에 있어서 영상의 정보를 충분히 반영하지 못하여 때때로 부적절한 임계값을 제시한다. 본 논문에서는 빈도수 정보뿐만 아니라 그레이 레벨간의 상관관계함수를 정의하고, 정의된 상관관계함수를 이용하여 공간적 상관관계 정보 추출 및 추출된 정보로부터 임계값을 결정하는 기법을 제안한다. 제안된 기법의 타당성을 빈도수 히스토그램에 기반한 Otsu의 임계값 결정법과의 비교 실험을 통하여 보인다. Conventional thresholding methods including Otsu's thresholding method are based on the gray levels frequency histogram. But the gray levels frequency histogram is obtained by recomposing only frequency information from an input image, where frequency histogram dose not contain any other informations such as the distribution of gray levels and relation between gray levels. Therefore the methods using the gray levels frequency histogram occasionally present inappropriate threshold values because it cannot reflect informations of the given image sufficiently. In this paper, we define a correlation function of gray levels and propose a novel thresholding method using the gray levels frequency histogram and the spatial correlation information. The effectiveness of the proposed method will be shown through comparison with Otsu's thresholding method.

온톨로지 기반 영상이해 시스템

이인근(In K. Lee),서석태(Suk T. Seo),정혜천(Hye C. Jeong),손세호(Seo H. Son),권순학(Soon H. Kwon) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.3

온톨로지는 공유된 개념과 그 개념들 사이의 관계로 표현된다. 이러한 온톨로지를 사용하여 인간과 시스템에 대한 지식의 공유에 관한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 예를 들면, 온톨로지의 설계 및 구축에 의한 영상이해를 들 수 있다. 그러나 온톨로지에 기반한 영상이해 방식 중 대부분의 기존 방식은 개념적인 연구에 그칠 뿐 구체적인 방법을 제시하지는 못하였다. 본 논문에서는 온톨로지로 표현된 지식에 근거하여 영상을 이해하는 다음과 같은 영상이해 프로세스 및 시스템을 제안한다. ⅰ)특정 분야의 지식을 온톨로지로 표현하고, ⅱ)영상 처리 및 분석 과정을 통해 영상을 구성하는 객체들의 특징을 추출하며, ⅲ)객체의 특징으로부터 객체의 개념을 해석하고, ⅳ)온톨로지 추론을 통해 영상 해석 과정에서의 애매성을 줄인다. 제안된 영상 이해 프로세스에 기반하여 영상이해 시스템을 구축하고, 특정 분야에서의 실험을 통하여 제안된 프로세스와 시스템의 효용성을 확인한다. Ontology is represented by the shared concepts and relations among those. Many studies have been actively working on sharing human's knowledge with that of systems by using it. For a typical example, there is the design and implementation of ontology system for image understanding. However conventional studies on ontology-based image understanding have proposed not concrete methods but conceptual idea. In this paper, we propose an ontology-based image understanding system with following four processes: ⅰ)knowledge representation of a specific domain by the ontology, ⅱ)feature extraction of objects through image processing and image analysis, ⅲ)image interpretation by object features, and ⅳ)reduction of ambiguity existing in image interpretation by ontology reasoning. We implement an image understanding system based on the proposed processes, and show the effectiveness of the proposed system from experimental results in a specific domain.

새로운 클러스터 평가 지표

서석태(Suk T. Seo),손세호(Seo. H. Son),이인근(In. G. Lee),정혜천(Hye. C. Jeong),권순학(Soon. H. Kwon) 한국지능시스템학회 2005 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.15 No.2

기존의 클러스터 평가 지표(cluster validation index)는 클러스터의 개수가 커질수록 클러스터 평가 지표 값이 단조 감소하는 경향을 보인다. 최근에 이러한 단점을 보완하는 새로운 클러스터 평가 지표가 본 논문 저자중의 하나에 의해 제안되었으나. over-clustering의 단점을 지니고 있다. 본 논문에서는, 클러스터 평가 지표 값이 단조 감소 및 over-clustering을 방지할 수 있는 새로운 클러스터 평가 지표를 제안하고, 여러 가지 예제를 통하여 새롭게 제안된 평가 지표의 타당성을 보인다.