베이지안 모델을 활용한 서울시 자치구별 범죄예측지도 연구

홍성초(Seong Cho Hong),임선영(Sun Young Ihm) 안전문화포럼 2023 안전문화연구 Vol.- No.25

우리나라의 경찰 인력 부족에 대한 문제는 이전부터 지속적으로 제기되어 왔었다. 이를 위해 인력 충원, 재배치 등 다양한 방식으로 노력을 하고 있지만, 검·경 수사권 조정 등 정책 변화들로 인해 여전히 인력난과 업무 과중에 시달리고 있다. 효율적인 경찰 활동과 관련해서 주목해볼 만한 방안은 범죄 빅데이터를 바탕으로 구현한 범죄지도의 활용이다. 이 연구에서는 국내·외에서 활용되고 있는 범죄지도에 대해서 살펴본 후 베이지안 모델을 활용해 서울시 자치구별 범죄율을 예측하고 이를 시각화하여 서울시 자치구별 범죄지도를 구현함으로써 경찰의 순찰 활동과 범죄예방 그리고 더 나아가 시민들의 1차적 범죄예방에 기여하고자 했다. 연구의 목적을 달성하고자, 영국, 미국, 한국에서 활용되고 있는 범죄지도에 대해서 살펴보며 국내·외 범죄지도와 그 활용 방식을 살펴보았다. 이후 범죄사건 수사와 재판에서의 활용이 주목되고 있는 베이지안 모델을 바탕으로 서울시 자치구별 CCTV, 유흥업소, 학교, 유동인구 데이터를 활용해서 서울시에서 발생한 범죄들을 자치구별로 예측하고자 하였다. 마지막으로 예측 분석값을 토대로 서울시 자치구별 범죄지도의 시각화를 구현하였다. 국내·외 범죄지도와 그 활용법에 대해 살펴본 결과, 해외의 범죄지도와 다르게 현재 우리나라에서 활용되고 있는 범죄지도들은 사용자가 제한되어 있거나 알고리즘이 공개되지 않아 다소 폐쇄적이라는 문제점이 존재했었다. 이러한 결과를 토대로 이 연구에서는 일반 시민에게도 공개될 수 있는 범죄지도를 베이지안 모델을 바탕으로 구현하고자 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 서울시 자치구별 CCTV, 유흥업소, 학교, 유동인구 데이터를 수집하여 데이터베이스를 구축하였고, 수집된 데이터를 활용하여 범죄 발생을 예측한 베이지안 모델은 약 87%의 평균 정확도를 보였으며, 이러한 결과는 해외에서 활용되고 있는 범죄예측 프로그램보다 높은 수치였다. 마지막으로 분석 결과를 바탕으로 범죄지도로 시각화하였다. 범죄지도의 적극적인 활용은 경찰의 인력난과 업무 과중 문제에 더 효율적인 방법을 제시할 수 있으며, 일반 시민에게 경찰 및 범죄 활동에 대한 정보를 줄 수 있어 그 활용 가치가 높다. 현재 우리나라도 범죄지도를 도입해서 운영을 시작하고 있지만, 그 폐쇄성으로 인해 일반 시민들이 범죄지도의 효율성을 체감하기는 어렵다. 범죄지도는 활용 방식에 따라서 그 가치가 더욱더 높아질 수 있기에 대중에게 더 적극적으로 다가갈 수 있다면 신뢰도를 향상하는 데 도움이 될 것이다. The issue of police personnel in Korea has been continuously raised. Efforts are being made to this end in various ways, but the police are still suffering from manpower shortages and heavy work due to policy changes such as “Adjustment of Investigative Rights between the Police and the Prosecution”. In relation to efficient police activities, a notable measure is the use of crime map based on crime big data. This study examined crime maps used at home and abroad, predicted crime rates for each district in Seoul based on Bayesian model, and visualized them to implement crime maps for each district in Seoul for contributing efficient police patrol activities and crime prevention, and moreover to help Primary crime prevention of citizens. To achieve the research purpose, this study looked at crime maps used in the United Kingdom, United States, and Korea’s and how they were used. Furthermore, this study tried to predict crimes in Seoul by district using CCTV, drinking establishment, schools and foot traffic data. Finally, based on the predicted analysis values, visualization of crime map for each district in Seoul was implemented. Unlike overseas crime maps, crime maps currently used in Korea were somewhat closed way(only limited users can use it or the algorithm has not been made public). Based on literature review, this study attempted to implement crime map that can be disclosed to private citizens based on the Bayesian model which is rising in the field of criminal investigation. Accordingly, database was established by collecting CCTV, drinking establishment, schools and foot traffic data for each district in Seoul. The Bayesian model, which predicted crime occurrence using the collected data, showed an average accuracy of about 87% which is higher accuracy than other crime prediction program abroad. Finally, visualized as a crime map based on the analysis results. The active use of crime map is highly valuable. It can help police's manpower shortage and heavy work, moreover private citizens too. Currently, Korea has also introduced and started operating crime map, but due to police’s confidentiality, it is difficult for private citizens to feel the efficiency of crime map. Crime map can be more valuable depending on how it is used, so if the police actively release crime map to the public, will get a great response.

베이지안 텍스트 마이닝과 시각화를 이용한 특허 빅데이터 분석

전성해(Sunghae Jun) 한국지능시스템학회 2020 한국지능시스템학회논문지 Vol.30 No.2

데이터의 크기와 다양화는 빅데이터의 대표적인 특성이다. 관계형 데이터베이스에 저장된 대용량 데이터에 비하여 빅데이터는 문자, 숫자, 그림 등 다양한 데이터 원천이 비정형 형태로 저장되어 있다. 특허문서도 매우 방대한 크기를 가지며 하나의 특허문서는 발명자의 이름, 출원 날짜, 발명의 명칭, 기술 요약, 청구항, 도면 등 다양한 형태의 데이터로 이루어진다. 발명자에게 일정기간 동안 등록된 특허기술에 대한 배타적인 권리를 인정하는 특허제도의 특성으로 인하여 개발된 기술에 대한 많은 정보는 특허문서에 포함되어 있다. 따라서 특허 빅데이터 분석은 기술을 이해하기 위하여 반드시 필요한 과정이다. 본 연구에서는 특허 빅데이터의 분석을 위한 통합적 분석 방법을 제안한다. 제안 방법은 텍스트 마이닝과 베이지안 추론을 결합하여 특허 빅데이터의 전처리 과정부터 분석 및 활용까지의 전 과정에 대한 방법을 연구한다. 베이지안 시각화 및 베이지안 회귀분석을 결합하여 새로운 특허 빅데이터를 분석한다. 제안 방법의 성능평가를 위하여 본 연구에서는 인공지능 기술 관련 특허문서를 수집하고 분석에 이용한다. The volume and variety are typical characteristics of big data. Compared to the large amount of data stored in relational databases, big data is stored by various data types such as texts, numbers, and pictures with unstructured data form. Patent document data also has a very large size and a patent document consists of various types of data such as the inventor"s name, application date, name of the invention, technical summary, claims, and drawings. Due to the nature of the patent system which grants the inventors exclusive rights to patent technology registered for a certain period of time, much information about the developed technology is contained in the patent document. Therefore, patent big data analysis is an essential process for understanding technology. This study proposes an integrated analysis method for analyzing patent big data. The proposed method combines text mining and Bayesian inference to study the whole process from preprocessing to analysis and utilization of patent big data. We analyze the patent big data by newly combining Bayesian visualization and Bayesian regression. To show the performance evaluation of the proposed method, we collects patent documents related to artificial intelligence technology and uses them for analysis.

Visual Attention Model Based on Particle Filter

( Long Liu ),( Wei Wei ),( Xianli Li ),( Yafeng Pan ),( Houbing Song ) 한국인터넷정보학회 2016 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.10 No.8

The visual attention mechanism includes 2 attention models, the bottom-up (B-U) and the top-down (T-D), the physiology of which have not yet been accurately described. In this paper, the visual attention mechanism is regarded as a Bayesian fusion process, and a visual attention model based on particle filter is proposed. Under certain particular assumed conditions, a calculation formula of Bayesian posterior probability is deduced. The visual attention fusion process based on the particle filter is realized through importance sampling, particle weight updating, and resampling, and visual attention is finally determined by the particle distribution state. The test results of multigroup images show that the calculation result of this model has better subjective and objective effects than that of other models.

Bayesian filtering for keyframe-based visual SLAM

Kim, Jungho,Yoon, Kuk-Jin,Kweon, In So SAGE Publications 2015 The International journal of robotics research Vol.34 No.4

<P>Keyframe-based camera tracking methods can reduce error accumulation in that they reduce the number of camera poses to be estimated by selecting a set of keyframes from an image sequence. In this paper, we propose a novel Bayesian filtering framework for keyframe-based camera tracking and 3D mapping. Our Bayesian filtering enables an effective estimation of keyframe poses using all measurements obtained at non-keyframe locations, which improves the accuracy of the estimated path. In addition, we discuss the independence problem between the process noise and the measurement noise when employing vision-based motion estimation approaches for the process model, and we present a method of ensuring independence by dividing the measurements obtained from a single sensor into two sets which are exclusively used for the process and measurement models. We demonstrate the performance of the proposed approach in terms of the consistency of the global map and the accuracy of the estimated path.</P>

Reliability-based Evaluation of River-bridge Flood Resistance Ability Via a Visual Inspection Table

Kuo-Wei Liao,Bang-Ho Wu,Wei-Lun Chen 대한토목학회 2018 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.22 No.9

This research establishes a reliability-based preliminary evaluation table for assessing river-bridge flood resistance. Flood resistance for a river-bridge is affected by numerous factors, including bridge structure, river environment, hydrology, and riverbank protection infrastructure. Flood resistance assessment is a complex issue that involves multiple areas of expertise. A comprehensive assessment process is extremely time-consuming and difficult to implement in practice, especially given the limited time and resources. Many bridges require risk evaluations. A preliminary visual inspection is often conducted in response to these problems. The primary issue with visual inspection is the high subjectivity regarding the understanding and standards for the various indicators. To solve this issue, a Bayesian Network (BN) is proposed to combine the contributions from experts and reliability analyses. Eight bridges are selected for performing FOSM-based reliability calculations using a parameterized ABAQUS model. An ideal preliminary inspection table enables a close relationship with the failure probability that is calculated from an advance analysis. Thus, PSO is employed to maximize the correlation between the scores obtained from the visual inspection table and the failure probability calculated from the BN to establish a reliability-based visual inspection table that provides a strong foundation for a bridge risk analysis.

시각적으로 유발되는 어지럼증 검출을 위한 동영상의 분석 및 분류

최민국(Min-Kook Choi),이채원(Chae-Won Lee),이상철(Sang-Chul Lee) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.38 No.5

본 논문은 프레임의 시간에 따른 영상의 변화를 기술해 주는 옵티컬 플로우 벡터 측정을 기반으로, 시각적으로 야기되는 어지럼증(visually induced motion sickness, VIMS)에 영향을 미치는 샷의 전역 움직임을 촬영 기법에 따라 분류하는 알고리즘을 제시하였다. 전역 움직임 분류를 위해 1차 베이지안 분류기를 통해 동영상의 옵티컬 플로우 벡터에 대한 영역 기반 통계적 분석 방법을 적용하여 입력 영상을 샷 단위의 전역 움직임과 지역 움직임으로 분류하고, 이후 전역 움직임으로 판명된 샷들에 대해 기존 특징들과 추가된 특징들을 기반으로 2차 베이지안 분류기를 통한 전역 움직임의 촬영 기법 분류를 수행하였다. 이를 달성하기 위하여 자동화된 알고리즘을 활용한 샷 경계 검출 이후, 동영상의 시공간적 특징 추출을 위한 영역별 옵티컬 플로우 벡터의 PCA(Principal Component Analysis)를 통하여 학습을 위한 특징 벡터를 추출하고, 동영상 콘텐츠의 시간적 특징을 효율적으로 서술하기 위한 대표 플로우 벡터를 추출 및 대표 플로우 간의 히스토그램 기반의 특징 추출을 수행하였다. 최종적으로 입력으로 주어진 동영상은 핸드헬드로 촬영된 기법과 팬/틸트에 의해 발생하는 좌우회전 및 줌 기법으로 촬영된 영상으로 분류하였다. 최종적으로 각 촬영 기법에 대한 전역 움직임과 전역과 지역 움직임이 동시에 일어나는 총 6가지 경우로 분류하여, VIMS 유발 원인 분석 및 실험을 위한 자동화된 전역 움직임 분류를 달성 하였다. Visually Induced Motion Sickness (VIMS) refers to motion sickness or vertigo when perceiving visual information that could be occurred while watching videos, for example, a video recording with strong motions of a camera. In order to assist such motion analyses, an automatic method analyzing the videos with various shooting techniques is required. Since video analysis requires both spatial features and temporal features, various algorithms for extracting robust spatio-temporal features have been studied in many video classification methods. In this paper, we propose a new method to classify various videos with different shooting techniques based on multi-layer Bayesian classification with spatio-temporal features using optical flow vectors. To classify the shooting techniques recorded with global motions, the first layer of the Bayesian classifier categorizes the videos into the ones with global motions and the others with local motions, based on PCA (Principal Component Analysis) with extracted features in different regions. Then, the second layer of the Bayesian classifier performs further classification on different shooting methods in temporal domain. The second layer is based on histogram analysis on the temporal mean flows. In our experiments we show the results of the categorization from the first classification (global/local motion), and from the second classification (6 kinds of video according to the shooting techniques).

남북 항만 간 해상 화물 기종점 분석 : 베이지안 네트워크를 활용하여

신성호 ( Sin Sung-ho ) 한국해운물류학회 2022 해운물류연구 Vol.38 No.4

남북 항만 간 해상운송은 화물의 운송이라는 본래적 역할 외에도 남북의 경제교류 활성화에 기여하는 수단이 되기도 한다. 본 연구는 해운항만물류정보시스템 (Port-MIS)으로부터 남북 항만 간 해상 교역이 가장 활발했던 2006년부터 2008년까지 ‘선박 입출항 현황’ 데이터를 수집하였다. 기종점 시각화와 베이지안 네트워크 분석을 활용하여 분석하여 남북 주요 항만 간 선박종류별, 월별 운송 현황 분석을 통해 남북 간 해상운송의 특징을 도출하였다. 연구 결과를 바탕으로 향후 남북 관계 개선 시, 남북 항만 간 해상 운송에 고려해야 할 사항들을 다각적으로 검토하였다. 남북 간 해상운송과 관련된 화물별 통계의 체계적으로 수집의 필요성과 데이터 기반의 한반도 복합물류 청사진의 필요성도 제언하였다. In addition to its primary function of transporting goods between North and South Korean ports, shipping also contributes to the revitalization of economic relationships between the two countries. This study collected data on 'vessel arrival and departure status' between North and South ports between 2006 and 2008 using data from Port-MIS. For study, Origin-destination visualization and Bayesian networks analysis were employed in the present study, while features of inter-Korean shipping were derived by evaluating the monthly transport status by ship type between major ports in North and South Korea. Along with the future improvement of inter-Korean relationships, various aspects of shipping between North and South Korean ports might be analyzed from the perspective of this paper's findings. In addition, the necessity for a data-driven complex logistics plan for the Korean Peninsula and the systematic gathering of statistics for each cargo involved in shipping between the two Koreas are suggested.

다중 특징량 기반의 강건한 영상 물체 추적기 설계

윤주홍,윤국진 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2012 No.4

확률론적 방법에 의한 노면 상태 추정의 개선

김자영,이지홍 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2009 No.12

Fuzzy 개념을 이용한 RC도로교의 건전성평가 모델 개발

나기현,박주원,이증빈,정철원,Na, Ki-Hyun,Park, Ju-Won,Lee, Cheung-Bin,Jung, Chul-Won 한국구조물진단유지관리공학회 1998 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.2 No.2

In this study, an attempt is made to apply the concept of fuzzy-bayesian theory to the integrity assessment of RC highway bridge, and uncertainty states are represented in terms of fuzzy sets which define several linguistic variables such as "very good", "good", "average", "poor", "very poor", etc. Especially, the concept of fuzzy conditional probability aids to derive a new reliability analysis which includes the subjective assessment of engineers without introducing any additional correction factors. The fuzzy concept are also used as reliability indexes for the condition assessment based on the proposed models, the proposed fuzzy theory-based approach with the results of visual inspection and extensive field load tests are applied to the integrity assessment of a new RC highway bridge, namely, Jichok bridge.