갈색거저리 유충 생산을 위한 효율적인 사육조건 확립

김시현,김종철,이세진,김재수,Kim, Sihyeon,Kim, Jong Cheol,Lee, Se Jin,Kim, Jae Su 한국응용곤충학회 2016 한국응용곤충학회지 Vol.55 No.4

사료용 곤충 중에서 갈색거저리 유충은 사료용 및 산업용 등으로 이용되고 있지만, 효율적인 유충 확보를 위한 대량사육 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 갈색거저리 성충의 산란율 증가를 위한 밀기울+추가 사료 조건 별 산란율 비교, 산란 기간과 유충 크기의 균일성, 사육 밀도와 온도에 따른 발육 양상, 알과 번데기의 저온 보관 안정성을 검토하였다. 기본 사료인 밀기울에 당근과 애호박을 추가로 처리한 결과, 성충의 산란수와 생존율을 증가시킬 수 있었다. 성충의 산란 기간을 3일과 7일 동안 각각 달리한 결과, 14일 동안 산란을 받은 처리구에 비해 높은 유충 크기의 균일성을 확보할 수 있었다. 갈색거저리 유충의 발육은 20, 25, 30, $35^{\circ}C$ 조건 중에서 $30^{\circ}C$에서 가장 빨랐으며, $20^{\circ}C$에서는 산란수는 많았지만, 상대적으로 느린 생육 특성을 보였고, 자연 치사율이 증가하여 일정한 크기의 유충 확보가 용이하지 않았다. 사육용기에 갈색거저리 유충을 1, 10, 20, 30, 40, 50마리 밀도로 사육한 결과, 밀도가 증가함에 따라 유충의 생존율과 길이 생육에는 유의성 있는 영향을 주지 않았지만, 무게 생장은 감소하였다. 사육 밀도를 30마리(/직경 90 mm 용기) 이하로 유지하는 것이 가장 효율적이며, 30마리 이상으로 유지할 경우 개체의 발육이 늦어지는 결과를 확인하였다. 갈색거저리의 알과 번데기를 $4^{\circ}C$에 보관하였을 때, 알은 9시간, 번데기는 10주 이상 보관하면 부화율과 우화율이 급격히 감소하는 결과를 보여, 보관 충태는 알보다는 번데기가 더 적합하였다. 본 연구를 바탕으로, 갈색거저리 성충의 생존율과 산란율을 높이기 위한 추가 식물체 사료의 공급이 필요하며, 고품질의 균일한 충체 확보를 위해 산란을 7일 이상 받지 않을 것을 추천하고, $30^{\circ}C$ 근처의 사육온도에서 30마리/90 mm 용기 이하의 사육 밀도를 유지할 필요가 있으며, 저장 보관 과정에서 알보다는 번데기 형태로 보관하는 것이 적합하다. 본 연구의 결과는 효율적인 갈색거저리 유충의 대량 확보를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. Tenebrio molitor larvae contain large amounts of proteins, lipids and other functional materials, enabling this insect to be used as an edible food source in animal feeds and for industrialization. Although many efforts have been made to set up mass rearing systems, few studies have been conducted to establish optimal rearing conditions for the production of high quality T. molitor larvae. Herein we investigated 1) the effects of additional diets on the survival and fecundity of the insect, 2) the relationship between oviposition period and the uniformity of larval size, 3) the effects of rearing density and temperature on insect development, and 4) the storage stability of eggs and pupae at low temperatures given possible temporary production discontinuation. The addition of carrot and zucchini to the traditional wheat bran diet significantly increased the survival and fecundity rate of adult T. molitor. Of the three different oviposition sampling periods (3, 7, and 14 days) used to investigate the uniformity of the hatched larvae in each treatment, the period of 3 and 7 days provided higher uniformity than the 14 days oviposition period. Larval development was faster at $30^{\circ}C$ than at 20, 25, and $35^{\circ}C$. Interestingly, oviposition rates were highest at $20^{\circ}C$ but showed much slower larval development and lower uniformity at $30^{\circ}C$. Regarding the effect of larval rearing densities (1, 10, 20, 30, 40, and 50 larvae per 90 mm diam. dish), larval weight was significantly reduced at higher rearing densities, but larval longevity and length were not influenced by rearing density. The 30 larvae/dish is suggested to be a reasonable density to be applied to mass production systems. When kept at $4^{\circ}C$, T. molitor eggs showed a significant reduction in hatching rate; however, when stored under the same conditions, pupae emergence rates remained high until 10 weeks, suggesting that storage at low temperatures is more suitable for the pupal stage than the egg stage. Our findings suggest that an increase in T. molitor adult survival and fecundity rates and a uniformity of hatched larval development can be achieved with the following recommendations: a combination diet (including wheat bran), a 7-day oviposition period; a larvae-rearing temperature of $30^{\circ}C$, a rearing density of 30 larvae/dish, and the storage of pupal stages at low temperatures in the case of rearing discontinuation. This study serves as a strong foundation for the successful mass production of high quality T. molitor larvae.

다중반송파 시스템의 정합추구 기반 희소 다중경로 채널 추정

김시현,Kim, See-Hyun 한국전기전자학회 2012 전기전자학회논문지 Vol.16 No.3

Although linear channel estimation for the frequency selective fading channel has been widely deployed, its accuracy depends on the number of pilots to probe the channel. Thus, it is unavoidable to employ large number of pilots to enhance the channel estimation performance, which essentially leads to the degradation of the transmission efficiency. It even does not utilize the sparseness of the multipath channel. In this paper a sparse channel estimation scheme based on the matching pursuit algorithm and a pilot assignment method, which minimizes the coherence, are proposed. The simulation results reveal that the proposed algorithm shows superior channel estimation performance with fewer pilots to the LS based ones. 주파수 선택적 페이딩 채널을 위한 선형 채널 추정 방식의 성능은 파일럿의 개수에 비례하므로 채널 추정의 정확도를 높이기 위해서 많은 파일럿을 쓰지 않을 수 없으며 필연적으로 전송 효율성이 낮아지는 단점이 있다. 또한 다중경로 채널의 희소(sparse)한 특성을 활용하지 않고 있다. 본 논문에서는 압축센싱 기법을 이용하여 아주 적은 수의 파일럿으로 희소한 채널을 추정하는 정합추구 기반 알고리듬과 간섭도(coherence)를 최소화하기 위한 파일럿 배치 방법을 제안한다. 또한 모의 실험을 통해 LS (least square) 채널 추정 방식보다 적은 수의 파일럿으로 우수한 채널 추정 성능을 보임을 확인한다.

Korean Wooden Architectural Heritages at An Increased Risk of Termite Damage due to Temperature Change

김시현,Jisoo Kim 한국문화재보존과학회 2023 보존과학회지 Vol.39 No.5

Wooden architectural heritages in Korea have been severely damaged by termites, andthis damage is expected to increase owing to climate change. This study aimed to evaluate the changesin termite damage risk due to climate change specifically in Korean wooden architectural heritages. A multiple regression equation was developed to estimate the daily average temperature from thelocation information (latitude, longitude, and elevation) for 40 years (1980-2019). The locationinformation of 106 nationally designated wooden architectural heritages distributed across 84 citieswas used to estimate the daily mean temperature of each cultural heritages. Referring to a previousstudy on the ecological characteristics of R. speratus, a dominant termite species in Korea, thetemperature at which termite activity is possible was confirmed, and the amount of wood consumedin relation to the temperature change was estimated. Based on this, the number of days available fortermite activity and the amount of termite wood intake in the 1980s, 1990s, 2000s, and 2010s wereestimated. Consequently, we found that the number of active days for termites increased from 243to 249, 251, and 253 days in each decade. The wood consumption rate also increased by 9.9% over40 years, from 6,657 to 6,777, 7,008, and 7,314 μg/ worker/year, respectively. This study was thefirst to estimate the activity period and wood intake of termites in Korea’s wooden architecturalheritages, thereby providing valuable information for the preservation and management of thesewooden heritages.

비지역적 유사성 및 3차원 필터링 기반 영상 잡음제거

김시현,Kim, Seehyun 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.10

영상 신호 처리 분야 중 잡음제거(denoising)는 가산 잡음이 포함된 영상의 복원을 다룬다. 자연 영상은 지역적 유사성 뿐 만 아니라 비지역적 유사성도 높다는 점은 널리 알려져 있다. 즉, 입력 영상의 특성을 결정짓는 에지나 텍스쳐 패턴이 떨어져 있는 영역에서도 반복적으로 나타난다. 본 논문에서는 비지역적 유사도가 높은 영상 블록을 검출하여 과충분한 신호 집합을 만들고 이를 3차원 변환을 통해 희소(sparse)하게 표현한 후 영상에 포함된 잡음 성분을 제거하는 잡음제거 알고리듬을 제안한다. 여러 영상에 대해 잡음제거 결과로부터 제안된 알고리듬이 부드러운 영역과 에지 영역을 잘 살려 원 영상을 복원할 수 있음을 알 수 있고, 또한 최근 보고된 여러 잡음제거 알고리듬들과의 복원 성능 비교를 통해 상대적으로 우수한 성능을 보임을 확인하였다. Denoising which is one of major research topics in the image processing deals with recovering the noisy images. Natural images are well known not only for their local but also nonlocal similarity. Patterns of unique edges and texture which are crucial for understanding the image are repeated over the nonlocal region. In this paper, a nonlocal similarity based denoising algorithm is proposed. First for every blocks of the noisy image, nonlocal similar blocks are gathered to construct a overcomplete data set which are inherently sparse in the transform domain due to the characteristics of the images. Then, the sparse transform coefficients are filtered to suppress the non-sparse additive noise. Finally, the image is recovered by aggregating the overcomplete estimates of each pixel. Performance experiments with several images show that the proposed algorithm outperforms the conventional methods in removing the additive Gaussian noise effectively while preserving the image details.

희소한 부호 자리수 계수를 갖는 FIR 필터 설계

김시현,Kim, Seehyun 한국전기전자학회 2015 전기전자학회논문지 Vol.19 No.3

광대역 통신 모뎀이나 초고해상도 비디오 코덱 등과 같이 높은 데이터율을 갖는 시스템을 하드웨어로 구현할 때에는 디지털 필터의 고속 구현이 필수적이다. 디지털 필터의 임계경로는 대부분 MAC (multiplication and accumulation) 연산 회로이므로 필터 계수의 0이 아닌 비트의 갯수가 희소하다면 하드웨어 비용이 적은 덧셈기로도 디지털 필터를 고속으로 구현할 수 있다. 압축센싱은 신호의 희소 표현이나 희소 신호의 복원에 우수한 성능을 보임이 최근 연구에서 보고되고 있다. 본 논문에서는 압축센싱에 기반한 디지털 FIR 필터의 CSD (canonic signed digit) 계수를 찾는 방법을 제안한다. 주어진 주파수 응답과의 오차를 최소하면서 탐욕적 방법으로 희소한 0이 아닌 부호자리수를 찾고 잘못 선택되었던 부호자리수는 제거하는 과정을 반복한다. 설계 예를 통해 제안된 방법으로 희소한 0이 아닌 CSD 계수의 FIR 필터를 설계할 수 있음을 보인다. High speed implementation of digital filters is required in high data rate applications such as hard-wired wide band modem and high resolution video codec. Since the critical path of the digital filter is the MAC (multiplication and accumulation) circuit, the filter coefficient with sparse non-zero bits enables high speed implementation with adders of low hardware cost. Compressive sensing has been reported to be very successful in sparse representation and sparse signal recovery. In this paper a filter design method for digital FIR filters with CSD (canonic signed digit) coefficients using compressive sensing technique is proposed. The sparse non-zero signed bits are selected in the greedy fashion while pruning the mistakenly selected digits. A few design examples show that the proposed method can be utilized for designing sparse CSD coefficient digital FIR filters approximating the desired frequency response.

희소 신호의 복원을 위한 확률적 배제 기반의 직교 정합 추구 알고리듬

김시현,Kim, Seehyun 한국전기전자학회 2013 전기전자학회논문지 Vol.17 No.3

본 논문에서는 희소한 신호의 압축센싱를 위해 확률적 배제에 기반한 직교정합추구 (PEOMP) 신호 복원 알고리듬을 제안하였다. CoSaMP, gOMP, BAOMP 등의 알고리듬들은 매 반복 단계에서 새로운 atom들을 support set에 추가할 뿐만 아니라 부적절하다고 판단되어지는 atom들은 삭제하기 때문에 우수한 신호 복원 성능을 보인다. 그러나 반복 과정 중에 support set의 구성이 국소 최저점에서 벗어나지 못하여 신호 복원에 실패하는 경우가 발생하는 단점을 가지고 있다. 제안된 알고리듬은 매 반복 단계에서 확률적으로 임의의 atom을 배제하여 support set이 국소 최저점에 빠져 있는 경우 그곳에서 탈출하는데 도움을 준다. 모의실험을 통해 PEOMP가 기존의 OMP 기반의 알고리듬들과 $l_1$ 최적화 방법보다 신호 복원 능력 관점에서 우수한 성능을 보임을 확인하였다. In this paper, the probabilistic exclusion based orthogonal matching pursuit (PEOMP) algorithm for the sparse signal reconstruction is proposed. Some of recent greedy algorithms such as CoSaMP, gOMP, BAOMP improved the reconstruction performance by deleting unsuitable atoms at each iteration. They still often fail to converge to the solution because the support set could not escape from a local minimum. PEOMP helps to escape by excluding a random atom in the support set according to a well-chosen probability function. Experimental results show that PEOMP outperforms several OMP based algorithms and the $l_1$ optimization method in terms of exact reconstruction probability.

분산 파일럿 기반의 OFDM 시스템의 채널 추정

김시현,Kim, See-Hyun 한국전기전자학회 2011 전기전자학회논문지 Vol.15 No.3

지상파 DTV 표준인 DVB-T에 채택된 분산 파일럿은 블록 형태와 빗 형태의 파일럿 배치의 장점을 모두 가지며 전송 효율을 증가시킨다. 데이터 부반송파에 대한 채널 추정을 위해 파일럿 부반송파를 이용한 시간 및 주파수 영역 추정이 필요하다. MSE (mean square error) 관점에서 최적인 2D Wiener 추정기는 너무 복잡하여 실현성이 떨어진다. 본 논문에서는 가산 백색 가우스 잡음의 전력을 추정하여 이를 채널 추정치에서 제거하는 새로운 채널 추정 방식을 제안한다. 또한 모의 실험을 통해 제안된 방식이 페이딩 채널에서 2차원 선형 보간 방식보다 채널 추정 성능이 우수함을 보인다. The scattered pilots employed in DVB-T take advantage of the merits of both the block type and comb type pilot arrangement to increase the transmission efficiency. To estimate the channel transfer functions for data subcarriers, it is required to conduct time-frequency domain 2D estimation using the pilots. Though 2D Wiener estimator is optimal in sense of MSE (mean square error), it is too complex to implement in hardware. In this paper a new channel estimation method for the scattered pilot based OFDM system by measuring the power of AWGN and removing the noise in the LS (least square) estimate of the channel is proposed. And the simulation results reveal the proposed method outperforms the 2D linear interpolation in the fading channel.

희소 신호 복원을 위한 유전 알고리듬 기반 직교 정합 추구

김시현,Kim, Seehyun 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9

본 논문에서는 압축적으로 센싱된 희소 신호를 복원하기 위한 유전 알고리듬(GA)에 기반한 직교 정합 추구 방법(GAOMP)을 제안한다. 최근에 제안된 SP, CoSaMP, gOMP 등은 매 반복 단계에서 부적절한 atom을 제거하여 희소 신호의 복원 성능을 개선하였다. 그러나 support set이 국소 최저에 빠져 신호 복원에 실패하는 경우가 발생한다. 제안된 GAOMP는 유전 알고리듬의 중요 연산자인 변이를 통해 support set이 국소 최저를 벗어날 수 있도록 도와주어 희소 신호의 복원 성능을 향상시킨다. 모의 실험을 통해 GAOMP가 여러 OMP 기반 알고리듬과 $l_1$ 최적화보다 우수한 신호 복원 성능을 보임을 알 수 있다. In this paper, an orthogonal matching pursuit (OMP) method combined with genetic algorithm (GA), named GAOMP, is proposed for sparse signal recovery. Some recent greedy algorithms such as SP, CoSaMP, and gOMP improved the reconstruction performance by deleting unsuitable atoms at each iteration. However they still often fail to converge to the solution because the support set could not avoid the local minimum during the iterations. Mutating the candidate support set chosen by the OMP algorithm, GAOMP is able to escape from the local minimum and hence recovers the sparse signal. Experimental results show that GAOMP outperforms several OMP based algorithms and the $l_1$ optimization method in terms of exact reconstruction probability.

DVB-T2 복조기를 위한 재표본화기 구조

김시현,Kim, See-hyun 한국전기전자학회 2011 전기전자학회논문지 Vol.15 No.4

차세대 DTV 표준인 DVB-T2는 다양한 전송 대역폭을 지원하며, 대역폭에 따라 심볼 주파수가 달라진다. 따라서 다양한 심볼 주파수로 수신 신호를 표본화해야 한다. 또한 수신부 발진기의 주파수 오차로 인한 표본화 주파수 오차의 보상을 위해 미세한 표본화 주파수 보정도 필요하다. 수신 신호를 고정된 표본화 주파수를 갖는 ADC로 표본화 하고, 재표본화기를 이용하여 표본화 주파수를 심볼 주파수에 맞출 수 있다. 본 논문에서는 DVB-T2 복조기를 위한 재표본화기의 구조를 제안한다. 또한 모의실험을 통해 DVB-T2 신호의 각각의 부반송파에 대한 재표본화 결과의 주파수 특성을 보인다. DVB-T2 is a next generation DTV transmission standard, which supports various channel bandwidths. Since the symbol rate of the DVB-T2 signal is changed according to its bandwidth, the received signal needs to be sampled at a different frequency. The sampling frequency should be also adjusted depending on the sampling frequency offset due to the frequency error in the local oscillator. The sampling frequency can be locked into the symbol frequency by resampling the sampled data by ADC running at a fixed frequency. In this paper a resampler architecture for DVB-T2 is proposed. And the simulation results reveal the spectral characteristics of each subcarriers used in DVB-T2 system.

저상관도 측정치와 DCT를 이용한 압축센싱 기반 영상 획득 알고리듬

김시현,Kim, Seehyun 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10

최근 활발히 연구되고 있는 압축센싱 (compressive sensing) 이론에 따르면 나이퀴스트 주파수보다 적은 샘플율으로도 원 신호를 충실히 복원할 수 있음이 알려져 있다. 압축, 전송, 저장 등의 여러 분야에서 압축센싱 방법을 적용하려는 시도가 꾸준히 이어지고 있다. 특히 4K, 8K 등으로 요구되는 화소수가 제곱의 형태로 증가되는 영상처리 분야에서는 압축센싱에 기대하는 바가 크다. 본 논문에서는 압축센싱 기법을 적용한 영상의 획득 알고리듬을 제안한다. 영상의 일반적인 특성을 활용하여 높은 에너지 압축 성능을 가지는 DCT와 저상관도의 특성을 갖는 Noiselet 변환을 결합하여 영상 획득 과정을 구성한다. 원 영상은 2차 콘 프로그램 (SOCP)을 풀어 복원할 수 있다. 여러 영상에 대해 획득 및 복원 성능을 측정 및 비교하였으며 제안된 알고리듬이 우수한 복원 성능을 보임을 알 수 있다. Compressive sensing has proved that a signal can be restored from less samples than the Nyquist rate. Reducing the required data rate is essential for a variety of fields including compression, transmission, and storage. It has been made lots of attempt to apply the compressive sensing theory into data intensive fields, such as image processing which needs to cover 4K and 8K pictures. In this paper, an image acquisition algorithm based on compressive sensing is proposed. It combines DCT, which can compact the energy of a image into a few coefficients, and the Noiselet transform, which is incoherent with DCT. The DCT coefficients represent the coarse structure of the images while the Noiselet information holds the fine details. Performance experiments with several images show that the proposed image acquisition algorithm not only outperforms the previous results, but also improves the reconstruction quality faster as the number of measurements increases.