Audio Segmentation and Classification Using Support Vector Machine and Fuzzy C-Means Clustering Techniques

강명수,김철홍,김종면,Nguyen, Ngoc,Kang, Myeong-Su,Kim, Cheol-Hong,Kim, Jong-Myon 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지B Vol.19 No.1

최근 멀티미디어 정보가 급증함에 따라 콘텐츠 관리에 대한 요구도 함께 증가되고 있다. 이에 오디오 분할 및 분류는 멀티미디어 콘텐츠를 효과적으로 관리할 수 있는 대안이 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 동영상에서 취득한 오디오 신호를 분할하고, 분할된 오디오 신호를 음악, 음성, 배경 음악이 포함된 음성, 잡음이 포함된 음성, 묵음(silence)으로 분류하는 정확도가 높은 오디오 분할 및 분류 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 오디오 분할을 위해 서포트 벡터 머신(support vector machine, SVM)을 이용하였다. 오디오 신호의 분류를 위해서는 분할된 오디오 신호의 특징을 추출하고 이를 퍼지 클러스터링 알고리즘(fuzzy c-means, FCM)의 입력으로 사용하여 각 계층으로 오디오 신호를 분류하였다. 제안하는 알고리즘의 평가는 분할과 분류에 대해 각각 그 성능을 평가하였으며, 분할 성능 평가는 정확도율(precesion rate)과 오차율(recall rate)을 이용하였으며, 분류 성능 평가는 정확성(classification accuracy)을 사용하였다. 또한 오디오 분할의 경우는 이진 분류기와 퍼지 클러스터링을 이용한 기존의 알고리즘과 그 성능을 비교하였다. 모의 실험 결과, 제안한 알고리즘의 분류 성능이 기존 알고리즘 보다 정확도율과 오차율 면에서 모두 우수하였다. The rapid increase of information imposes new demands of content management. The purpose of automatic audio segmentation and classification is to meet the rising need for efficient content management. With this reason, this paper proposes a high-accuracy algorithm that segments audio signals and classifies them into different classes such as speech, music, silence, and environment sounds. The proposed algorithm utilizes support vector machine (SVM) to detect audio-cuts, which are boundaries between different kinds of sounds using the parameter sequence. We then extract feature vectors that are composed of statistical data and they are used as an input of fuzzy c-means (FCM) classifier to partition audio-segments into different classes. To evaluate segmentation and classification performance of the proposed SVM-FCM based algorithm, we consider precision and recall rates for segmentation and classification accuracy for classification. Furthermore, we compare the proposed algorithm with other methods including binary and FCM classifiers in terms of segmentation performance. Experimental results show that the proposed algorithm outperforms other methods in both precision and recall rates.

스펙트럼영역 빛간섭단층촬영기로 측정한 한국인 정상안의 황반부 용적

강명수,경성은,장무환,Myeong Su Kang,Sung Eun Kyung,Moo Hwan Chang 대한안과학회 2010 대한안과학회지 Vol.51 No.8

Purpose: To evaluate the mean macular volume in normal Korean eyes using spectral-domain optical coherence tomography. Methods: The present study consisted of 132 patients (212 eyes) with no ophthalmic evidence of retinopathy and who had a best corrected visual acuity of 1.0 or better. The total macular volume was measured using spectral-domain optical coherence tomography and was analyzed according to age group, sex, degree of refractive error and presence of systemic disease such as diabetes and hypertension. Results: The mean total macular volume of all subjects was 10.07 ± 0.45 mm3, with means of 10.13 ± 0.40 mm3, 10.05 ± 0.43 mm3 and 9.97 ± 0.58 mm3 measured for the respective A, B, and C age groups. There was a significant difference between male and female patients. In addition, there was a significant difference between diabetic patients in group C and normal subjects. However, there was no significant difference according to degree of refractive error. Conclusions: The measured value of mean macular volume in normal Korean eyes can be expected to provide a standard value for diagnosing retinal disease and the need for careful follow-up. J Korean Ophthalmol Soc 2010;51(8):1077-1083

대규모 지하통합주차장을 갖는 공동주택 인공식재지반 토양품질 개선방안

강명수,이은엽,이정민,김미나,Kang, Myung-Soo,Lee, Eun-Yeob,Lee, Jung-Min,Kim, Mi-Na 한국토지주택공사 토지주택연구원 2015 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.6 No.1

공동주택 아파트의 조경공간이 변화하고 있다. 지하주차장 조성 면적이 증가하면서 자연지반 면적이 감소되었다. 그 결과 단지 대부분의 조경공간이 인공지반으로 전환되고 있다. 이에 본 연구는 공동주택 식재공간의 현재 토양품질 실태를 분석하여 단지 내 조경공간의 토양품질 관리를 위한 시사점 제시를 목적으로 한다. 이를 위해 토양반입형태가 상이한 3개 사업지구 대상으로 총 17개의 물리성 및 화학성 항목을 조사하여 현 토양품질수준을 진단하였다. 그리고 통계분석(T-test 검증)을 수행하여 지반특성별과 공정주체별 토양 품질의 유의성을 검토하였다. 그 결과, 대규모 지하통합주차장을 갖는 공동주택 단지의 토양수준은 인공토양 식재기준과 비교하여 낮은 것으로 분석되었다. 특히, 가시적 판단이 용이한 물리성은 양호하나 화학성 품질개선이 필요한 것으로 나타났다. 또한 공동주택 지반특성별 토양 품질과 담당공종별 토양 품질의 차이는 없는 것으로 분석되었다(유의수준 5%). 일반적으로 인공지반보다 자연지반의 식재환경이 양호하다는 인식이지만 실제 분석결과 토양품질에 있어서는 자연지반의 토양이 인공지반 토양 품질수준과 동일한 것으로 나타나, 자연지반 토양에 대한 관리기준 도입의 필요성을 제시하였다. 그리고 공종별 담당부서가 상이함에도 불구하고 동일한 수준의 토양이 반입되고 있는 점은 바람직하나 그 토양수준이 상대적으로 낮은 것으로 나타나 품질제고를 위한 관리강화가 필요한 것으로 나타났다. Most landscape areas in apartment complex have been changing. Increasing the area of underground parking lots have an effect on apartment's circumstance. Natural ground was decreased so that the most space in apartment complex were converted into an artificial ground. To suggest the soil quality management, this study examined the actual situation about the soil quality of planting ground such as the quality standard as artificial soil, the difference of natural ground, and the difference of soil quality according to the work classification. As a result, the soil quality of the apartment complex with a large underground parking lot had low quality of soil. Soil physical properties were relatively fine but soil chemical properties needed the quality control. The soil quality of natural ground and artificial ground was not statistically significant and the soil quality by the work classification also had no statistical significance. Therefore, we established improvements about standards of the chemical properties for quality management, the soil quality in the natural ground and applying the equivalent standard according to the work classification.

안과 장애환자의 임상양상

강명수,경성은,Myeong Su Kang,Sung Eun Kyung 대한안과학회 2010 대한안과학회지 Vol.51 No.1

Purpose: To describe the characteristics of the disabled patients visiting the eye clinic in our institute. Methods: We carried out a retrospective analysis of 35 cases in our clinic from April 2004 to June 2008 using the McBride disability evaluation. We investigated the clinical features and the causes of disorders through visual acuity, visual field and ocular motility. Results: Thirty-three (94.3%) of the 35 patients had disabilities due to trauma; twelve (34.3%) of them were caused by traffic accidents, and 21 (60%) of them were due to blows or lacerations. Other causes of disability were glaucoma and retinal break (5.8%). Nine patients (25.7%) had abnormal findings in the visual field examination, and nine other patients (25.7%) had limitations in ocular motility. Twenty-eight patients (80%) had decreased visual acuity, and nine (25.7%) had multiple symptoms. Conclusions: Considering the contribution of disability estimation of visual field and ocular motility in McBride disability evaluations, we considered the importance of repetitive examinations and evaluations. When patients complained of unexplained decreased visual acuity with no anatomical abnormalities, multifocal ERG and multifocal VEP should be considered in order to distinguish it from malingering or functional visual loss. J Korean Ophthalmol Soc 2010;51(1):95-105

현악기의 물리적 모델링을 위한 최적의 멀티코어 프로세서 아키텍처 탐색

강명수,최지원,김용민,김종면,Kang, Myeong-Su,Choi, Ji-Won,Kim, Yong-Min,Kim, Jong-Myon 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.5

물리적 모델링 기반 음 합성 알고리즘은 음 합성 시 많은 연산량을 요구하며 이는 실시간 음 합성을 저해한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 물리적 모델링 기반 현악기 사운드 엔진을 멀티코어 프로세서에 구현하고, 사운드 엔진을 위한 최적의 멀티코어 프로세서 구조를 제안한다. 대상 현악기의 단위음을 합성하기 위해 각 프로세싱 엘리먼트 (processing element, PE)당 합성하는 샘플 (sample-per-processing element, SPE) 수를 변화시키는 실험을 통해 시스템의 성능 (system performance), 시스템 면적 효율 (area efficiency), 에너지 효율 (energy efficiency)을 각각 측정하고, 측정된 결과를 바탕으로 최적의 멀티코어 프로세서 구조를 선택하였다. 모의실험 결과, 어쿠스틱 기타는 SPE가 5,513과 2,756일 때 가장 높은 시스템 면적 효율과 에너지 효율을 보였으며, 클래식 기타는 SPE가 22,050과 5,513일 때 시스템 면적 효율과 에너지 효율이 가장 높았다. 또한 이를 이용하여 44.1 kHz의 샘플링율을 갖도록 대상 악기의 단위음을 합성한 결과 원음과 스펙트럼에서 매우 유사함을 확인할 수 있었고, 울산대학교 대학원생 및 교수 10명을 대상으로 실시한 MUSHRA 주관 청취 테스트에서도 좋은 결과를 얻었다. Physics-based sound synthesis usually requires high computational costs and this results in a restriction of its use in real-time applications. This motivates us to implement the sound synthesis algorithm of plucked-string instruments using multi-core processor architectures and determine the optimal processing element (PE) configuration for the target instruments. To determine the optimal PE configuration, we evaluate the impacts of a sample-per-processing element (SPE) ratio that is defined as the amount of sample data directly mapped to each PE on system performance and both area and energy efficiencies using architectural and workload simulations. For the acoustic guitar, the highest area and energy efficiencies are achieved at a SPE ratio of 5,513 and 2,756, respectively, for the synthesis of musical sounds sampled at 44.1 kHz. In the case of the classical guitar, the maximum area and energy efficiencies are achieved at a SPE ratio of 22,050 and 5,513, respectively. In addition, the synthetic sounds were very similar to original sounds in their spectra. Furthermore, we conducted MUSHRA subjective listening test with ten subjects including nine graduate students and one professor from the University of Ulsan, and the evaluation of the synthetic sounds was excellent.

물리적 모델링 합성법에 기반을 둔 줄 없는 기타 구현

강명수,조상진,정의필,Kang, Myeong-Su,Cho, Sang-Jin,Chong, Ui-Pil 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.2

This paper describes the non-stringed guitar composed of laser strings, frets, sound synthesis algorithm and a processor. The laser strings that can depict stroke and playing arpeggios comprise laser modules and photo diodes. Frets are implemented by voltage divider. The guitar body does not need to implement physically because commuted waveguide synthesis is used. The proposed frets enable; players to represent all of chords by the chord glove as well as guitar solo. Sliding, hammering-on and pulling-off sounds are synthesized by using parameters from the voltage divider. Because the pitch shifting corresponds to the time-varying propagation speed in the digital waveguide model, the proposed model can synthesize vibrato as well. After transformation of signals from the laser strings and frets into parameters for synthesis algorithm, the digital signal processor, TMS320F2812, performs the real-time synthesis algorithm and communicates with the DAC. The demonstration movieclip available via the Internet shows one to play a song, 'Arirang', synthesized by proposed algorithm and interfaces in real-time. Consequently, we can conclude that the proposed synthesis algorithm is efficient in guitar solo and there is no problem to play the non-stringed guitar in real-time. 본 논문에서 제안한 줄 없는 기타는 크게 레이저 현과 프렛, 음 합성 알고리듬과 프로세서로 구성된다. 레이저 현은 레이저 모듈과 포토다이오드를 이용하여 스트로크와 아르페지오를 표현할 수 있도록 하였고, 프렛은 전압 분배기를 이용하여 구현하였다. 몸통은 물리적 모델링 합성법을 이용하였기 때문에 줄 없는 기차에는 울림통의 역학을 하는 물리적인 몸통이 없다. 제안한 기타의 프렛은 실제 프렛을 동일하게 표현할 수 있어 기존의 코드 글러브를 이용한 로드 표현뿐 아니라 실제 기타와 같은 솔로 연주도 가능하다. 해머링 온, 풀링 오프, 슬라이딩과 같이 프렛 변화가 있는 연주음은 전압 분배기로부터 받은 프렛의 정보를 파라미터로 사용하여 합성한다. 연구법에 따른 음의 피치 변화는 디지털 도파관 모델에서 파동의 전파 속도 변화로 표현하였다. 이 합성 모델은 동일 프렛에서 현의 장력을 변화시켜 연주하는 비브라토 음도 합성 할 수 있다. 레이저 현과 프렛으로부터 받아들인 정보를 합성 알고리듬의 파라미터로 변환하여 기타 음을 생성하고 이를 실시간으로 출력할 수 있도록 TMS320F2812를 사용하였다. 웹에 공개한 동영상에는 제안한 알고리듬과 인터페이스를 이용하여 실시간으로 합성한 '아리랑' 연주를 볼 수 있다. 제안한 알고리듬이 피치 변화를 표현하는 기타 솔로 연주법에 효과적이고 줄 없는 기타로 실시간 연주가 가능함을 확인할 수 있다.

일본의 최신 녹지정책 - 도시녹지법과 도시공원법을 대상으로 -

강명수,Kang Myung-Soo 한국조경학회 2005 韓國造景學會誌 Vol.33 No.2

유도 전동기의 고장 검출 및 분류를 위한 특징 벡터 추출과 분류기의 다양한 설정에 따른 분류 성능 비교

강명수,뉘엔 투 낙,김용민,김철홍,김종면,Kang, Myeong-Su,Nguyen, Thu-Ngoc,Kim, Yong-Min,Kim, Cheol-Hong,Kim, Jong-Myon 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.8

최근 항공 산업, 자동차 산업 등의 산업 현장에서 유도 전동기의 사용이 증대되고 있으며, 유도 전동기는 산업 현장에서 중요한 역할을 하고 있다. 따라서 유도 전동기의 고장으로 인한 피해를 최소화하기 위해 유도 전동기의 고장 검출 및 분류 시스템의 개발이 중요한 문제로 대두되고 있다. 이와 같은 이유로 본 논문에서는 유도 전동기의 고장을 조기에 검출하고 진단하기 위해 에너지 (short-time energy)와 특이치 분해와 이산 코사인 변환과 특이치 분해를 이용한 특징 벡터 추출 방법을 제안하였고, 이를 역 전파 신경 회로망과 다층 서포트 벡터 머신의 입력으로 이용하여 유도 전동기의 고장을 유형별로 분류하였다. 하지만 본 논문에서는 역 전파 신경 회로망과 다층 서포트 벡터 머신을 분류기로 사용함에 있어 역 전파 신경 회로망은 신경망을 구성하는 입력 뉴런 수, 은닉 뉴런 수, 학습 알고리즘에 의해 분류 성능이 달라지며, 다층 서포트 벡터 머신은 커널 함수로 사용한 가우시안 방사 기저 함수의 표준 편차 값에 따라 분류 성능이 달라지는 점을 고려하여 여러 가지 조건하에서의 실험을 통해 높은 분류 성능을 보이는 설정 방법을 제시하였다. The use of induction motors has been recently increasing with automation in aeronautical and automotive industries, and it playes a significant role. This has motivated that many researchers have studied on developing fault detection and classification systems of an induction motor in order to minimize economical damage caused by its fault. With this reason, this paper proposed feature vector extraction methods based on STE (short-time energy)+SVD (singular value decomposition) and DCT (discrete cosine transform)+SVD techniques to early detect and diagnose faults of induction motors, and classified faults of an induction motor into different types of them by using extracted features as inputs of BPNN (back propagation neural network) and multi-layer SVM (support vector machine). When BPNN and multi-lay SVM are used as classifiers for fault classification, there are many settings that affect classification performance: the number of input layers, the number of hidden layers and learning algorithms for BPNN, and standard deviation values of Gaussian radial basis function for multi-layer SVM. Therefore, this paper quantitatively simulated to find appropriate settings for those classifiers yielding higher classification performance than others.

공동주택 인공지반 대형교목 식재 개선방안

강명수,김남정,Kang, Myung-Soo,Kim, Nam-Jung 한국토지주택공사 토지주택연구원 2015 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.6 No.4

아파트 단지 내 대형교목은 공동주택 외부환경의 질적 수준을 좌우하는 주요한 요인이다. 이것은 단지의 랜드 마크적 활용 및 공간 상징성 제고를 위한 목적으로 활용된다. 그러나 대형교목의 식재는 높은 유지관리비용 및 하자의 발생으로 오히려 외부환경의 질적 저하를 초래하는 요인이 되기도 한다. 이에 본 연구는 공동주택 인공지반에 식재되는 대형 교목을 대상으로, 식재실태를 분석하여 대형교목의 식재 개선방향 제시를 목적으로 한다. 이를 위해 3개 대상지의 대형교목(R20이상) 총 265주를 대상으로, 조경설계계획 및 현장설계 변경사항, 그리고 준공실태를 관련 설계도서 및 현장 조사를 기반으로 식재 현황 및 최소 생육 토심, 추가 토심조치 유형 등을 조사하였다. 그 결과, 공동주택의 대형교목 조경설계는 85% 심근성 수종으로 평균 R35의 대형교목이 인공지반에 식재되고, 평균 65cm 최소 생육 토심이 부족한 것으로 조사되었다. 그리고 현장설계변경은 주로 R30과 R40의 특정 규격에 한정된 검토가 이루어지고, 부족 토심에 대한 추가계획 등은 수반되지 않고 있는 것으로 조사되었다. 다음으로, 추가 토심 확보방안으로 85%가 마운딩으로 조치하였으나, 만족율은 10%내외로 매우 낮아, 조치방법에 문제가 있음을 지적하였다. 또한 대형 교목의 규격과 뿌리근 특성 이외에, 식재 입지선정이 최소 생육 토심 확보에 주요한 요인임을 지적하고, 식재계획 시 개선방안을 제시하였다. Large trees in the apartment complex are playing an important role to decide the quality of external environment. They are planted with the object of utilizing themselves as a landmark of the complex and enhancing space symbolism. Since planting large trees would require high maintenance costs and generate defect, it would cause decline in quality of external environment. This study researches on large trees in artificial ground of the apartment complex. This study analyzes actual condition of planting and tries to provide improvement direction of planting. In order to conduct this research, three target areas (over R30) and 265 trees are selected. Based on the drawings and specifications this study researches on the plan of landscape design, changes of field design, actual condition of completion, present condition of planting, minimum soil depth of growth and development and types of extra action for soil depth. The result shows that 85% of drawings and specifications for large trees in the apartment complex are deep-rooted tree species. On average large trees with R 35 are planted in artificial ground and there is lack of on average 65cm minimum soil depth of growth and development. Reviewing changes of field design is conducted in such limited size as mainly R30 and R40 and there is no extra plan for lack of soil depth. The plan for securing additional soil depth is done by 85% of mounding. However, since there is only 10% of satisfaction, the inappropriateness in securing additional soil is pointed out. This research also points out that the size of large trees, root characteristics and location-allocation for planting are pivotal factors for securing minimum soil depth of growth and development. This research also provides improvement direction in case of planning planting.

소형 위성 카메라의 영상안정화를 위한 초점면부 보정장치의 제어

강명수,황재혁,배재성,Kang, Myoungsoo,Hwang, Jaihyuk,Bae, Jaesung 항공우주시스템공학회 2016 항공우주시스템공학회지 Vol.10 No.1

In this paper, position control of focal plane compensation device using piezoelectric actuator is conducted. The forcal plane compensation device installed on earth observation satellite camera compensates micro-vibration from reaction wheels. In this study, four experimental models of the open-loop compensation device are derived using MATLAB system identification toolbox in the input range of 0~50Hz. Subsequently, the PID controller for each model is designed and the performance test of each controller is conducted through MATLAB/Simulink. According to frequency response analysis of the closed-loop compensation device system, the PID controller designed for 38~50Hz input range has enough tracking performance for the whole 0~50Hz input range. The maximum output error is about $1{\mu}m$ for the input range. The simulation results has been verified by the experimental method.