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.

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.

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.

OSI환경에서의 액세스 제어 서비스에 관한 연구

김영호(Youngho Kim),김동규(Dongyoo Kim),석정봉(Jungbong Suk),최양희(Yanghee Choi) 한국정보과학회 1990 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.17 No.2

본 논문에서는 ISO(International Organisation of Standardisation)가 OSI(Open Systems Interconnection) 환경에서 안전성을 위해 DIS 7498-2로 발표한 OSI Security Architecture에 정의된 안전성 서비스들 중의 하나인 액세스 제어(Access Control) 서비스를 제공할 수 있는 액세스 제어 구현 모델을 설계하였다. 또한 신분확인 (Identification / Authentication) 서비스, 데이타 비밀성(Data Confidentiality) 서비스 그리고 데이타 무결성(Data Integrity) 서비스를 응용 계층에서 제공하는 SCSE(Secure Communication Service Element)와 액세스 제어 구현 모델을 접속시키고, 이를 개방된 OSI 프로토콜 스택인 ISODE-6.0(ISO Development Environment Release 6.0)이 제공하는 개발환경에서 SUN 3/140을 사용하여 구현중에 있다.

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 .

친환경 차량용 OBC를 이용한 유선 및 무선 혼용 충전 제어방법

김영호(Youngho Kim),김철수(Cheolsoo Kim),조영진(Yeongjin Cho),임양남(Yangnam Lim) 한국자동차공학회 2019 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2019 No.11

정수문자열의 δ-근사주기와 γ-근사주기 병렬 계산

김영호(Youngho Kim),심정섭(Jeong Seop Sim) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.12

Front End Airflow의 유동해석을 위한 차량용 냉각홴의 MRF 모델링

김영호(Youngho Kim),이동현(Donghyun Lee),하종백(Jongpaek Ha),이태원(Taewon Lee) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2010 No.5

The radiator cooling fan is essential component to remove coolant heat for powertrain cooling. Also, accurate fan modeling is one of the most important factor to simulate aerodynamic and powertrain cooling performance. MRF(Multiple Reference Frame) method is steady state approach for rotating domain and effective way to describe swirl motion with fan shape. In this paper, compared MRF method to surface boundary condition ; pressure jump, pressure jump with swirl. For aerodynamics, it is noticed that MRF method is effective drag force prediction way in engine room component. but, pressure jump fan boundary condition can be used as alternative for drag coefficient prediction. For powertrain cooling simulation, radiator and fan flow rate can be predicted by scaling law of previous paper about MRF method.

연료 및 공기의 혼합구조가 로타리 킬른 용 버너 화염에 미치는 영향

김영호(Youngho Kim),이철우(Cheolwoo Lee),김인수(Insu Kim),임영빈(Youngbin Lim) 한국연소학회 2014 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2014 No.11

Rotary kiln produces lime from limestone through thermal decomposition. Ring formation in kiln internal wall is known issue that decreases productivity. The cause of ring formation is temperature imbalance as flame leans toward upper wall. Therefore, burner nozzle geometry was changed to improve air-fuel mixing state which leads to prevention of ring formation. CFD simulation and experimental test were performed in this study to investigate the effect of air-fuel mixing on flame structure, temperature and NOX concentration. It is shown that combustion efficiency has been enhanced and NOX concentration has been decreased by using swirl flow for secondary combustion air. It"s also shown that flame has been straightened by using straight flow for secondary combustion air.