점진적 RANSAC 방법을 이용한 넓은 환경에서의 대역적 자기 위치 추정

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2010 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.11 No.4

로봇의 대역적 자기 위치 추정에서의 일반적인 해법은 로봇의 자기 위치에서 복수의 가설을 생성하고, 관측된 랜드마크의 특정을 기초로 각 가설을 평가하여 가장 확실한 자기 위치를 구하는 것이다. 기존의 대표적인 방법인 ML이나 MCL은 랜드마크의 특징과 생성된 가설의 모든 조합을 평가하는 방법으로서 충분한 계산 자원에서는 최적의 방법이라 할 수 있다. 그러나, 일반적으로 계산량은 평가할 조합의 수에 비례하므로 다수의 조합이 존재하는 넓은 환경에서는 이러한 방법은 계산량이 아주 많아진다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 확실하고 유망한 조합을 우선적으로 선택 평가하는 것으로, 계산시간을 효율적으로 이용하는 새로운 추정방법을 제안한다. 그 기본이 되는 방법으로는 RANSAC 알고리즘과 RANSAC 알고리즘의 효율화 방법인 Preemption scheme을 이용한다. 제안된 방법은 로봇이 관측할 때마다 계산량을 일정치 이하로 억제할 수가 있고, 또한 검증 실험에서 높은 추정 성능을 확인할 수 있었다. A general solution in global self-position location of robot is to generate multiple hypothesis in self-position of robot, which is to look for the most positive self-position by evaluating each hypothesis based on features of observed landmark. Markov Localization(ML) or Monte Carlo Localization(MCL) to be the existing typical method is to evaluate all pairs of landmark features and generated hypotheses, it can be said to be an optimal method in sufficiently calculating resources. But calculating quantities was proportional to the number of pairs to evaluate in general, so calculating quantities was piled up in wide environments in the presence of multiple pairs if using these methods. First of all, the positive and promising pairs is located and evaluated to solve this problem in this paper, and the newly locating method to make effective use of calculating time is proposed. As the basic method, it is used both RANSAC(RANdom SAmple Consensus) algorithm and preemption scheme to be efficiency method of RANSAC algorithm. The calculating quantity on each observation of robot can be suppressed below a certain values in the proposed method, and the high location performance can be determined by an experimental on verification.

유전적 프로그램을 이용한 함수 합성 알고리즘의 개선

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2010 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.11 No.1

함수합성법은 주어진 입출력 데이터 쌍으로부터 입출력관계를 충족하는 함수를 예측하는 것으로, 특성을 알 수 없는 시스템을 제어할 때에 필수적이다. 일반적으로 시스템은 비선형인 성질을 갖는 경우가 많고, 함수 합성에 취급하는 변수, 정수, 제약 등으로 조합된 문제가 발생하기가 쉽다. 그 함수를 합성하는 방법 중 한 가지로 유전적 프로그래밍이 제안되고 있다. 이것은 함수를 트리구조로 표시한 함수 트리에 유전적 조작을 적용하여, 입출력 관계를 충족하는 함수 트리를 탐색하는 방법이다. 본 논문에서는 기존의 유전적 프로그래밍에 의한 함수 합성법의 문제점을 지적하고, 새로운 4종류의 개선법을 제안한다. 즉, 함수 트리를 탐색할 때에 함수가 복잡하게 되는 것을 방지하기 위하여 함수 트리의 성장 억제, 조기 수렴을 목표로 하는 국소 탐색법의 채택, 함수 트리 내의 필요 없이 길어지는 요소의 효과적인 삭제, 대상으로 하는 문제의 특성을 이용하는 방법이다. 이러한 개선법을 이용할 경우, 기존의 유전적 프로그래밍에 의한 함수 합성법보다도 짧은 시간에 우수한 구조의 함수 트리가 구해지는 것을 2-spirals 문제에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. The method of function synthesis is essential when we control the systems not known their characteristic, by predicting the function to satisfy a relation between input and output from the given pairs of input-output data. In general the most systems operate non-linearly, it is easy to come about problem is composed with combinations of parameter, constant, condition, and so on. Genetic programming is proposed by one of function synthesis methods. This is a search method of function tree to satisfy a relation between input and output, with appling genetic operation to function tree to convert function into tree structure. In this paper, we indicate problems of a function synthesis method by an existing genetic programming propose four type of new improved method. In other words, there are control of function tree growth, selection of local search method for early convergence, effective elimination of redundancy in function tree, and utilization of problem characteristic of object, for preventing function from complicating when the function tree is searched. In case of this improved method, we confirmed to obtain superior structure to function synthesis method by an existing genetic programming in a short period of time by means of computer simulation for the two-spirals problem.

집단 내의 지식 정보 전수 방법의 설계

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2014 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.15 No.4

최근 지식을 관리하는 방법으로서 경험이나 사례로부터 도출된 여러 가지 방법이 제안되고 있다. 그러나 이들 방법의 대부분은 성공 사례만 보고되고 있을 뿐 그 효과는 정량적으로 실증되지 않고 있다. 논문에서는 집단 내에서 지식 전수의 방법을 제안함으로써 지식 관리의 효과를 검토하고자 하며, 집단 내에서 지식이 전수되어 가고 있는 모습을 다수 대리인 시뮬레이션에 의하여 표현한다. 시뮬레이션 결과 지식 데이터베이스와 지식 관리를 도입함으로써 집단 전체의 실적이 향상되는 것이 확인되었다. 한, 본 방법을 이용하여 사회적 쟁점을 표현한 결과, 집단 전체의 경험 지식을 잃게 되는 것을 확인하였다. 대책으로서 지식 데이터베이스의 도입, 지식 관리자의 도입, 정년의 연장, 중도 채용을 증가시킨 결과, 그 중에서 지식 데이터베이스와 지식 관리자를 도입하는 것이 효과적이라는 것이 확인되었다. Recently, various methods derived from the experiences and the practices to manage knowledge have been proposed. However, the effects of the most of those methods have not been demonstrated quantitatively, but only the successful cases reported. In this paper, a method for knowledge transfer in a group is proposed to evaluate the effect of knowledge management and to express a shape that knowledge is transferred in the group by the multi-agent simulation. Simulation results show that the performance of the entire group is improved by introducing a knowledge database and a knowledge manager. In addition, the experience knowledge of the entire group is shown to be lost by reviewing results of the social issues by the proposed method. As a countermeasure for that, it was confirmed that the introduction of the knowledge database and the knowledge manager is more effective than those of an extension of the retirement age and of an increase of the intermediate recruitment.

탄성파를 적용한 다중 위상 MR Elastography로부터의 점탄성 정수의 측정

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2012 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.13 No.3

의료분야에서 조직의 경화는 진단 또는 질환의 진행상황의 파악에 이용되는 중요한 정보의 한 가지이며, 객관적인 진단을 위해서는 경화의 정량적 계측법이 중요하다. 경화의 지표인 점탄성 정수를 비침습적으로 계측하는 방법으로 MRE(Magnetic Resonance Elastography) 법이 제안되고 있다. MRE 법에서는 전파파(propagating wave)의 국소 파장과 국소 감쇠율로부터 점탄성 정수를 구하는데 MRE 화상은 S/N 비가 낮아지므로, 잡음의 영향을 감소시키기 위하여 다중 위상 MRE 화상을 이용한 방법이 검토되고 있다. 본 연구에서는 다중 위상 MRE 화상에 함수를 적용하여 점탄성 정수를 측정하는 방법을 제안한다. 제안 방법은 다중 위상 MRE 화상에 점탄성파를 적용시키지만, 점탄성 정수의 공간방향으로의 변화율이나 화상에 포함된 잡음에 따라 측정값의 공간분해능을 임의적으로 설정할 수 있다는 장점이 있다. 시뮬레이션 화상을 이용한 실험과 silicone-gel phantom을 이용한 실험에 의하여 제안된 방법의 유효성을 확인하였다. In the medical field, the hardening of tissues is one of important informations used in diagnosis or understanding progress of disease, a quantitative measuring method of hardening is important for objective diagnosis. It has been proposed MRE(Magnetic Resonance Elastography) method that measures an index of hardening, viscoelastic properties in a noninvasive. Because the S/N ratio of MRE images go down when measuring viscoelastic properties from local wavelength and local damping factor of a propagating wave in MRE method, methods using multiple phase MRE images have been examined to decrease the effect of noise. We propose a method measuring viscoelastic properties after Fitting a function for multiple phase MRE images in this research. This proposed method has a advantage to set up arbitrarily the variation rate of a space direction of viscoelastic properties or the spatial resolution of measuring values according to changing of the noise included in images, though it applies viscoelastic wave for multiple phase MRE images. We confirmed the effectiveness of a proposed method by experiment using simulation images and experiment using silicone-gel phantom.

국소영역 내의 CCT법을 이용한 고정밀 직선 검출

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2013 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.14 No.2

A detection method of high precision digital line within image is proposed in this paper. If we set the size of image to $N{\times}N$, in fact it is difficult to use the resulting values that the amount of computation is $O(N^4)$. Multiple algorithms are examined to reduced the amount of computation to $O(N^3)$, while suppressing the degradation of precision. How to detect line from the image processing, after stretching treatment of line segments extracted by Hough transform in the local area of an image is a great way to be able to detect several long or short line at high speed, but this method is slightly less precision in the detection of tilted line segments. In this paper, a line detection method improving the precision detection of tilted line segment is applied to the local area, thereby this method does not reduce the processing speed, while it is high precision method for detecting line segments. The experimental results confirm that the proposed method can detect a high precision line in a shorter period of time, compared with the existing methods. 본 논문에서는 화상에 존재하는 디지털 직선을 고정밀도로 검출하는 방법을 제안한다. 화상의 크기를 $N{\times}N$로 하면, 이 계산량은 $O(N^4)$이지만 실제 사용하기는 곤란하므로, 검출 정밀도의 열화를 억제하면서 계산량을 $O(N^3)$로 하는 알고리즘을 검토하였다. 국소영역에서 Hough 변환하여 추출된 선분을 연신처리(stretching treatment)하고, 화상으로부터 직선을 검출하는 방법은 길거나 짧은 여러 가지의 직선을 고속으로 검출할 수 있는 훌륭한 방법이지만, 기울어진 선분의 검출 정밀도는 약간 떨어진다. 본 논문에서는 사선의 검출 정밀도를 향상시킨 직선 검출방법을 국소영역에 적용함으로써 처리속도가 감소되지 않고, 직선을 고정밀도로 검출하는 방법에 관해서 논술한다. 실험 결과 제안된 방법은 기존의 방법과 같은 정도 이하의 시간에서 정밀도가 높은 직선을 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.

RANSAC에 기초한 화면내 평면 영역 샘플링에 의한 스테레오 화상의 대응 매칭

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2011 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.12 No.4

화면 내의 평면영역에서 투영변환행렬 대응 매칭법을 제안한다. 본 연구는 RANSAC에 있지만, RANSAC에서 랜덤 샘플링에 균일분포를 이용하는 것아 아니고, 화상의 특징점 위치나 템플리트 매칭의 차이로부터 구한 다중의 비균일 분포를 이용한다. 기존의 매칭법은 정대응이 거의 만족해야 할 조건을 이용하여 올바르다고 추정되는 대응을 샘플링하고, 그 대응을 1대 1로 매칭시켜 RANSAC을 행하였지만, 제안 방법에서는 화상으로부터 구한 다중의 확률 분포에서 단계적으로 샘플링함으로써 확률이 높은 정대응을 다중의 대응 후보 중에서 효율적으로 샘플링할 수 있다. 그 결과 최종적으로 수많은 정대응을 구할 수 있으며, 시뮬레이션과 실제 화상의 실험에 의하여 제안 방법의 유효성을 검증한다. In this paper, the correspondence matching method of stereo images was proposed by means of sampling projective transformation matrix in planar region of scene. Though this study is based on RANSAC, it does not use uniform distribution by random sampling in RANSAC, but use multi non-uniform computed from difference in positions of feature point of image or templates matching. The existing matching method sampled that the correspondence is presumed to correct by use of the condition which the correct correspondence is almost satisfying, and applied RANSAC by matching the correspondence into one to one, but by sampling in stages in multi probability distribution computed for image in the proposed method, the correct correspondence of high probability can be sampled among multi correspondence candidates effectively. In the result, we could obtain many correct correspondence and verify effectiveness of the proposed method in the simulation and experiment of real images.

운동물체의 파라미터 추정에 필요한 대응점과 샘플링주기의 설정

정남채,문용선,박종안,Jung, Nam-Chae,Moon, Yong-Sun,Park, Jong-An 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.5

본 논문에서는 무중력하에서 자유운동하는 물체의 화상정보로부터 그 운동을 추정할 때의 특징점의 대응점을 선택과 샘플링 주기를 설정하는 방법을 제안하였다. 관성 좌표계를 우주 로봇에 내장된 카메라 좌표계로 치환하여 화상에서 구해진 정보로부터 대응점 문제를 해석하고, 대상 물체의 운동을 결정하는 각속도 vector $\omega$를 구하는 것이 가능하다는 것을 시뮬레이션에 의하여 조사하였다. 또한, 특징점의 운동거리에 대한 상대오차가 양자화에 의해서 증가하기 때문에 샘플링 주기 ${\Delta}t$가 짧으면 각속도의 상대오차는 증가한다. 역으로 샘플링 주기 ${\Delta}t$가 너무 길어져도 각속도가 근사화될 때 샘를링 주기가 길기 때문에 오차가 증가한다. 한편, 정밀도는 해상도가 증가함에 따라 증가한다는 것을 확인하였다. This paper deals with establishing correspondent points of feature pints and sampling period when we estimate object motion parameters from image information of freely moving objects in space of gravity-free state. Replacing the inertial coordinate system with the camera coordinate system which is equipped within a space robot, it is investigated to be able to analyze a problem of correspond points from image information, and to obtain sequence of angular velocity $\omega$ which determine a motion of object by means of computer simulation. And if a sampling period ${\Delta}t$ is shortened, the relative errors of angular velocity are increased because the relative errors against moving distance of feature points are increased by quantization. In reverse, if a sampling period ${\Delta}t$ is lengthened too much, the relative error are likewise increased because a sampling period is long for angular velocity to be approximated, and we confirmed the precision that grows according to ascending of resolution.

유전적 알고리즘을 이용한 동화상의 영역분할 부호화 방법

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2009 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.10 No.1

동화상의 부호화 효율향상을 위하여 유전적 알고리즘(Genetic Algorithm: GA)을 이용하여 영역 분할하는 방법을 제안한다. 유전적 알고리즘은 함수치만을 이용하여 큰 탐색공간으로부터 최적의 조합을 축차적으로 찾아내는 방법이다. 이동추정과 영역분할을 동시에 진행함으로써, 이동 벡터를 화면내의 작은 블록이나 화소의 각각에 할당하고, 그것을 부호화 정보량과 신호 대 잡음비의 관계로부터 최적화 문제로 변환할 수 있다. 즉, 이동보상예측 부호화에는 영역분할과 이동 추정은 서로 밀접하게 관계되어 있다. 이것은 부호량과 S/N비를 최적화하는 것으로서 화면 속의 각 블록에서 이동 벡타를 최적의 상태로 배치하는 것이다. 그러므로, 본 논문에서는 최적인 영역분할 결과를 얻기 위하여 GA의 데이터형과 그 데이터의 처리 방법에 대해서 검토하였다. 또한, 테스트 화상을 이용한 컴퓨터시뮬레이션을 통하여 제안 방법의 유효성을 확인하였다. In this paper, the method of region segmentation using genetic algorithm is proposed for an improvement of efficiency in moving picture coding. A genetic algorithm is the method that searches a large probing space using only a function value for a optimal combination consecutively. By progressing both motion presumption and region segmentation at once, we can assign the motion vector in a image to a small block or a pixel respectively, and transform the capacity of coding and a signal to noise rate into a problem of optimization. That is to say, there is close correlation between region segmentation and motion presumption in motion-compensated prediction coding. This is to optimize the capacity of coding and a S/N ratio. This is to arrange the motion vector in each block of picture according to the state of optimization. Therefore, we examined both the data type of genetic algorithm and the method of data processing to obtain the results of optimal region segmentation in this paper. And we confirmed the validity of a proposed method using the test pictures by means of computer simulation.

양안 입체시에 의한 3차원 표면의 복원

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2005 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.6 No.3

본 논문에서는 심리학 생리학적 지식을 기초로 하여 좌우 망막을 양안 입체시로 대응시켜 얻은 2매의 화상으로부터 깊이 정보를 추출하는 신경회로 모델을 제안하고 3차원 표면의 복원법을 검토한다. 화상의 특징을 근거로 하여 시차를 추출할 경우, 경계 부분에 유사한 특징이 반복된다면 경우 올바른 깊이 정보를 검출할 수 없다. 본 논문에서 제안된 신경회로 모델은 시차의 추출, 시차의 통합, 시차의 보간에 의하여 시차를 결정한다. 또한, 깊이 정보를 보간하여 3차원 형상을 복원하고 그 복원된 3차원 형상에 좌입력 화상을 투영하여 3차원 표면을 복원하는 법을 제안하고, 실험을 통하여 시차 추출 시간을 대폭 줄일 수 있음을 확인하였다. In this paper, a model of neural circuit was proposed, which abstracts the depth information in two images gotten from right and left retinas. The proposed neural circuit corresponds to binocular stereo vision based on psychologic and physiological knowledge, and we examine a restoration method of three-dimensional surface. In case of drawing a disparity based on characteristics of images, we can not abstract the depth information correctly if resemblant characteristics are repeated on the boundary region of an object. A binocular disparity is decided in a model of neural circuit by abstraction, synthesis, and correction of a disparity. And we propose a method which restores three-dimensional shape by correcting a depth information, and also restores a three-dimensional surface by mapping a left input image on the restored three-dimensional shape. And we confirmed that the computation time for disparity abstraction can be greatly reduced through the simulation.

망막 ON형 쌍극세포의 광응답에 따른 다중성분의 전달물질 방출에 관한 해석

정남채,Jung, Nam-Chae 한국융합신호처리학회 2013 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.14 No.4

망막 쌍극세포는 광자극에 대하여 완만한 전위응답을 하며, 막전위에 의존하여 전달물질(glutamine 산)을 방출한다. 본 논문에서는 ON형 쌍극세포의 시냅스 앞단에서 전달물질 방출 기구에 관한 여러 가지의 생리학적 정보를 수식적 모델로 통합하였다. 전달물질 방출의 빠른 성분과 느린 성분의 공급원을 병렬로 배치한 본 모델은 전달물질 방출의 막전위 및 세포 내 $Ca^{2+}$ 농도 의존성을 충실하게 재현할 수가 있었다. 또한 전달물질의 빠른 방출 성분은 사다리꼴 모양의 막전위 의존성을 나타내는 데에 반하여, 느린 방출 성분은 종모양의 막전위 의존성을 나타내기 때문에 세포 내의 $Ca^{2+}$ 농도 상승을 $Ca^{2+}$ 완충제로 억제하여 느린 방출 성분이 감소되고, 전달 물질 방출의 막전위 의존성이 사다리꼴 모양의 특성이 되는 것을 확인하였다. 그리고 ON 형 쌍극세포의 광응답에서 일시적 성분과 지속적 성분에 의하여 발생하는 전달물질 방출을 시뮬레이션한 결과 광응답의 시작은 전달물질을 빠르게 방출하게 하였으며, 광응답의 일시적 성분과 초기의 지속적 성분은 전달물질을 느리게 방출하도록 하였다. 또한 광응답의 후기 지속적 성분은 저장 pool로부터 보충된 시냅스 소포에 의하여 지속적인 방출이 발생하기 때문이라는 것을 확인하였다. Retinal bipolar cells according to the light stimulus respond to potential slowly, emit neurotransmitter release(glutamine acid) to depend on membrane potential. In this paper, the several physiological information on neurotransmitter release mechanism in the presynaptic terminal of the ON-type bipolar cells are incorporated into the formula model. The source of fast components and slow components of neurotransmitter release was arranged in parallel, this model was able to reproduce the membrane potential and intracellular $Ca^{2+}$ concentration dependence of neurotransmitter release faithfully. In addition, because the fast releasable components of neurotransmitter was represented by the membrane potential dependence of trapezoid type, whereas the slow releasable components was represented by the membrane potential dependence of a bell type, $Ca^{2+}$ concentration rise in intracellular is suppressed by $Ca^{2+}$ buffer to reduce slow releasable components, it was confirmed that the membrane potential dependence of neurotransmitter release was characteristics of a trapezoid type. And, in the light response of ON type bipolar cell, the result of the simulation of the neurotransmitter release caused by the components of transient and persistent was that the start of light response occurred the fast release of neurotransmitter, it was confirmed that the transient component and persistent component of the light response occurred the slow release. It was confirmed that the later of persistent component of the light response occurred due to the continuous release by synaptic vesicle supplemented from the storage pool.