Watersheds 기반 계층적 이진화를 이용한 단백질 반점 분할 알고리즘

김영호,김정자,김대현,원용관,Kim Youngho,Kim JungJa,Kim Daehyun,Won Yonggwan 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.3

생물학자가 단백질을 검색하고 분석하기 위해서는 2차원 젤 전기영동(2DGE : Two Dimensional Gel Electrophoresis) 실험을 해야 한다. 실험 결과는 2차원 영상이 생성된다. 2차원 영상에서 단백질 반점의 패턴 분석을 위해 2차원 젤 영상에 펼쳐진 단백질 반점들을 영상처리를 통해 분할하고, 대조 그룹의 단백질 패턴과 비교분석을 통해 밝히고자하는 단백질 반점을 찾아내야 한다. 단백질 반점을 분할하는 알고리즘에 있어서 기존에는 가우시안 함수를 적용하였지만, 최근 들어 형태학 분리개념에 의한 Watersheds 영역기반 분할(Watersheds region-based segmentation) 알고리즘을 활용하고 있다. 그러나 Watersheds 영역기반 분할 알고리즘은 크기가 큰 영상에서 원하는 영역을 신속하게 분할한다는 장점이 있지만, 영상 화소의 그레이 값이 연속적인 경우 실제 반점의 개수 에 비해 과다분할(over-segmentation)되거나 과소분할(under-segmentation)의 문제점을 안고 있다. 이는 마커(marker) 포인트의 설정에 의해 어느 정도 해결할 수 있지만 병합(merge)과 분할(split) 과정을 반복해야 한다. 본 논문은 Watersheds 기반 계층적 이진화 기법을 적용하여 마커 드리븐 Watersheds 영상분할의 문제점을 해결하고자 한다. Biologist must have to do 2DGE biological experiment for Protein Search and Analysis. This experiment coming into being 2 dimensional image. 2DGE (2D Gel Electrophoresis : two dimensional gel electrophoresis) image is the most widely used method for isolating of the objective protein by comparative analysis of the protein spot pattern in the gel plane. The process of protein spot analysis, firstly segment protein spots that are spread in 2D gel plane by image processing and can find important protein spots through comparative analysis with protein pattern of contrast group. In the algorithm which detect protein spots, previous 2DGE image analysis is applies gaussian fitting, however recently Watersheds region based segmentation algorithm, which is based on morphological segmentation is applied. Watersheds has the benefit that segment rapidly needed field in big sized image, however has under-segmentation and over-segmentation of spot area when gray level is continuous. The drawback was somewhat solved by marker point institution, but needs the split and merge process. This paper introduces a novel marker search of protein spots by watersheds-based hierarchical threshold, which can resolve the problem of marker-driven watersheds.

Treadmill에서의 경사로 정상보행에 관한 동작분석

김영호,양길태,문무성,Kim, Youngho,Yang, Giltae,Mun, Museong 대한의용생체공학회 1997 의공학회지 Vol.18 No.1

Kinematic and kinetic studies were performed to investigate the walking characteristics on a treadmill with various slopes at the same speed of 1.25m/sec. Six different slopes of the treadmill were selected . -4%(-$2.3^{\circ}$), 0%($0^{\circ}$), 5%($2.9^{\circ}$), 10%($5.7^{\circ}$), 15%($8.6^{\circ}$), and 20%($11.3^{\circ}$). With increased slopes of the treadmill, both hip and knee flexion angles significantly increased at initial contact, and the maximum hip flexion during swing phase and the maximum knee flexion during stance phase also significantly increased Ankle dorsiflexion angle at initial contact and the maximum dorsiflexion increased with increased slopes. However, the maximum plantarflexion in early swing was slightly reduced with increased slopes. Hip extension in late stance and the maximum knee flexion in early swing was not changed sigilificantly with increased slopes. As for the vertical ground reaction force, compared to the yond level walking, both the first and the second peak forces increased, but the mid-support force decreased.

Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 방법을 이용한 Dynamically Penetrating Anchor의 동적 거동 분석

김영호,정상섬,Kim, Youngho,Jeong, Sang-Seom 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

대수심 부유 구조물의 하부기초 기술 중 하나인 dynamically penetration anchor (DPA 또는 흔히 torpedo anchor로 칭함)의 거동특성을 시험결과 및 수치 해석적 접근을 통해 분석하였다. 기존의 유한요소 해석기법으로는 이러한 대수심 anchor 구조물의 거동 특성을 적절히 모사하기 어렵기 때문에 본 연구에서는 이러한 부분을 해결하기 위해 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 법을 통해 지반-구조물 사이에서 발생하는 메쉬(mesh)의 distortion 현상 및 경계조건 등의 문제점을 대변형의 관점에서 해결하고자 하였다. 실측치와의 비교를 통해, CEL 기법의 타당성을 검증하였고, 그 결과 본 연구에서 적용한 CEL 기법이 기존 유한요소 기술로는 구현이 불가능한 대수심 anchoring system의 자유낙하에 의한 전반적인 거동 및 지반의 변형특성을 적절히 예측함을 알 수 있었다. 또한 검증된 기법을 바탕으로 dynamic anchor의 거동에 영향을 주는 여러 요소들에 대한 매개변수 연구를 추가로 수행하였다. A fundamental study of the dynamically penetrating anchor (DPA - colloquially known as torpedo anchor) embedded into deep seabed was conducted using measurement data and numerical approaches. Numerical simulation of such a structure penetration was often suffered by severe mesh distortion arising from very large soil deformation, complex contact condition and nonlinear soil behavior. In recent years, a Coupled Eulerian-Lagrangian method (CEL) has been used to solve geomechanical boundary value problems involving large deformations. In this study, 3D finite element analyses using the CEL formulation are carried out to simulate the construction process of dynamic anchors. Through comparisons with results of field measurements, the CEL method in the present study is in good agreement with the general trend observed by in-situ measurements and thus, predicts a realistic large deformation movement for the dynamic anchors by free-fall dropping, which the conventional FE method cannot. Additionally, the appropriate parametric studies needed for verifying the characteristic of dynamic anchor are also discussed.

정수문자열의 δ-근사주기와 γ-근사주기를 찾는 병렬알고리즘

김영호,심정섭,Kim, Youngho,Sim, Jeong Seop 한국정보과학회 2017 정보과학회논문지 Vol.44 No.8

반복적인 문자열은 데이터압축, 생물정보학 등 여러 분야에서 연구되어 왔다. 본 논문에서는 음악서열이나 주가지수와 같이 정수로 표현될 수 있는 문자열에 대한 반복에 대해 연구한다. 최근 정수문자열의 최소 ${\delta}$-근사주기와 최소 ${\gamma}$-근사주기를 찾는 문제들이 소개되었고, 문자열의 길이가 n일 때, 두 문제를 각각 $O(n^2)$ 시간에 해결하는 알고리즘들이 제시되었다. 본 논문에서는 위의 두 문제에 대해 각각 $O(n^2)$개의 스레드를 이용하여 O(n) 시간에 해결하는 병렬알고리즘을 제시한다. 실험결과, n = 10,000일 때, 본 논문에서 제시하는 병렬알고리즘은 순차알고리즘보다 최소 ${\delta}$-근사주기를 계산하는데 약 19.7배, 최소 ${\gamma}$-근사주기를 계산하는데 약 40.08배 빠른 수행시간을 보였다. Repetitive strings have been studied in diverse fields such as data compression, bioinformatics and so on. Recently, two problems of approximate periods of strings over integer alphabets were introduced, finding minimum ${\delta}-approximate$ periods and finding minimum ${\gamma}-approximate$ periods. Both problems can be solved in $O(n^2)$ time when n is the length of the string. In this paper, we present two parallel algorithms for solving the above two problems in O(n) time using $O(n^2)$ threads, respectively. The experimental results show that our parallel algorithms for finding minimum ${\delta}-approximate$ (resp. ${\gamma}-approximate$) periods run approximately 19.7 (resp. 40.08) times faster than the sequential algorithms when n = 10,000.

Discrete Element Method using the Superposed Rigid-Rod Model for the Dynamic Behavior of Needle-Shaped Powder with a High Aspect Ratio

YoungHo Kim(김영호),Junyoung Park(박준영) 한국기계가공학회 2018 한국기계가공학회지 Vol.17 No.3

One problem of the Discrete Element Method is the assumption of a spherical particle shape, which reduces the computing time but significantly limits the application of the DEM to analysis. This limitation can be overcome by a recently developed rigid-rod model. However, the rigid-rod model has an essential problem related with friction: it always contains friction error because of the bumpy surface. To overcome this issue, we suggest a superposed rigid-rod model in this paper. The superposed rigid-rod model is notably consistent with the theoretical value in terms of the velocity and angular velocity after the collision. The estimated error is negligible(less than 2%). Then, the developed model is applied to hopper discharging. The developed model shows no problem in the discharging flow from the hopper.

화태-백야 3교, 4교(강합성사장교)의 계획과 설계

김영호(Youngho Kim),안기업(Gieop An),김범수(Beomsoo Kim) 한국강구조학회 2021 韓國鋼構造學會誌 Vol.33 No.1

TCAM을 사용하는 보안 응용에서의 범위 검색 연구

김영호(Youngho Kim),김기영(Kiyoung Kim),장종수(Jongsoo Jang) 한국정보보호학회 2005 情報保護學會誌 Vol.15 No.6

최근 초고속 네트워크의 보급에 따른 보안 장비의 성능 요구 사항은 점점 높아가고 있다. 특히 방화벽이나 침입탐지시스템에서 패킷과 보안 정책과의 일치 여부를 고속으로 알기 위해서 TCAM과 같은 하드웨어 기술이 점차 적용되고 있다. TCAM은 메모리 저장된 엔트리 중에서 입력키와 완전히 일치된 값을 찾거나 prefix 형태로 기술된 범위 내에 입력키가 어느 범위에 속하는 지 쉽게 찾을 수 있지만, prefix로 기술되지 않는 범위에 대해서는 하나의 엔트리로 표현하기 어렵다. 이렇듯 TCAM은 고속의 검색 기능을 제공하지만 다른 메모리 소자에 비해 가격이 비싸고 전력 소모가 크기 때문에 저장 공간의 낭비 없이 non-prefix 형태의 범위로 표현할 수 있는 방법이 요구된다. 본 논문에서는 범위변환 테이블을 이용하여 non-prefix 형태의 범위에 대해서도 prefix 형태의 범위와 동일하게 하나의 엔트리로 기술함으로써 저장 공간을 효율적으로 사용하고 다양한 보안 기능을 구현할 수 있는 가능성을 제시한다.

4-러시안 알고리즘 기반 편집거리계산의 전처리단계 개선

김영호(Youngho Kim),조석현(Sukhyeun Cho),허성찬(Sungchan Hur),심정섭(Jeong Seop Sim) 한국정보과학회 2014 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.41 No.2

알파벳 Σ의 문자들로 구성된 길이가 각각 m, n 인 두 문자열의 편집거리는 4-러시안 알고리즘을 이용하여 계산할 수 있다. 편집거리를 계산하기 위한 4-러시안 알고리즘은 두 단계로 구성된다. 첫번째 단계인 전처리단계는 전처리를 위해 사용되는 문자열들의 길이가 t 일 때,  Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t²시간과 Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t) 공간을 이용하여 수행된다. 두 번째 단계인 계산단계는 Ο(mn/t)시간과  Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t+mn)는 공간을 이용하여 수행된다. 본 논문에서는 4-러시안 알고리즘 기반 편집거리 계산의 전처리단계를 개선하는 알고리즘을 제시한다. 제시한 알고리즘은 전처리를 위해 사용되는 문자열들의 수를 줄임으로써 Ο(3<SUP>2t</SUP>(min(2t,|Σ|)!× |Σ|<SUP>max(2t-|Σ|,0)</SUP>t²)시간과 Ο(3<SUP>2t</SUP>(min(2t,|Σ|)!× |Σ|<SUP>max(2t-|Σ|,0)</SUP>t) 공간을 이용하여 수행된다. 실험결과, 제시한 알고리즘은 기존의 알고리즘보다 룩업테이블의 메모리 크기에 대해서는 |Σ|=2일 때 모든 t 에 대해 2배, |Σ|=4, t=4일 때 약 10배, |Σ|=26, t=2 일 때 약 19,000배 축소하였고, 룩업테이블을 생성하는 시간은 |Σ|=2, t=6일 때 약 2배, |Σ|=4, t=4일 때 약 10배, |Σ|=26, t=2일 때 약 11,000배 빠른 수행시간을 보였다. The edit distance between two strings of length m and n over an alphabet Σ can be computed using the Four-Russians’ algorithm. The Four-Russians’ algorithm for computing edit distances consists of two steps. The first step, called the preprocessing step, runs in Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t² time and Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t) space where t is the length of strings used for the preprocess. The second step, called the computation step, runs in Ο(mn/t) time and Ο((3|Σ|)<SUP>2t</SUP>t+mn) space. In this paper, we propose an improved algorithm of the preprocessing step of the Four-Russians’ algorithm for computing edit distances. Our algorithm runs in Ο(3<SUP>2t</SUP>(min(2t,|Σ|)!× |Σ|<SUP>max(2t-|Σ|,0)</SUP>t²) time and Ο(3<SUP>2t</SUP>(min(2t,|Σ|)!× |Σ|<SUP>max(2t-|Σ|,0)</SUP>t) space by reducing the number of strings used for the preprocess. In terms of memory sizes of lookup tables, experimental results show that for a binary alphabet(|Σ|=2 ) and every t , our algorithm is 2 times smaller than the previous algorithm. For a DNA alphabet(|Σ|=4 ), our algorithm is about 10 times smaller than the previous algorithm when t=4 . For the English alphabet(|Σ|=26), our algorithm is about 19,000 times smaller than the previous algorithm when t=2 . In terms of construction time of lookup table, for a binary alphabet(|Σ|=2 ), our algorithm is about 2 times faster than the previous algorithm when t=6 . For a DNA alphabet(|Σ|=4), our algorithm is about 10 times faster than the previous algorithm when t=4 . For the English alphabet(|Σ|=26), our algorithm is about 11,000 times faster than the previous algorithm when t=2 .

Effect of Pathogen infection on Caenorhabditis elegans stress response to silver nanoparticle

Youngho Kim(김영호),Qaisra Naheed(나히드),Jinhee Choi(최진희) 환경독성보건학회 2015 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2015 No.10

연료탱크 에셈블리 진동내구 시험과 실차내구 상관성 개선 연구

김영호(Youngho Kim),김준엽(Juneyeop Kim),성대운(Daewoon Sung),백준현(Junhyun Baek) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11

The reliability of component test is one of the most important things in process of vehicle development. Especially, in aspect of reducing cost and time, the component test correlated with PG(Proving Ground) make it more efficient the vehicle development. So, it is getting more demanded to develop the new component test method correlated with PG lately. In resent year, a various of problems related to fuel tank assembly have occurred during full vehicle durability test in PG, not component test. The reason is that the existing component test method for fuel tank assembly is a restrict test method without PG correlation and not including the vibration characteristic of fuel tank assembly. So, the need to develop the more efficient component test method for fuel tank assembly is demanded. In this paper, A new test method for fuel tank assembly based on Measured Vehicle Load Data is proposed using random PSD profile. This paper also shows that this new test method is the more improved test in contradistinction to the existing one by making validate test for fuel tank of prototype.