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라만증폭기의 효율적인 성능분석을 위한 라만방정식의 적분형 전개와 수치해석 알고리즘
최락권,박재형,김필한,박종한,박남규,Choi, Lark-Kwon,Park, Jae-Hyoung,Kim, Pil-Han,Park, Jong-Han,Park, Nam-Kyoo 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.3
본 논문은 효율적으로 라만 증폭기의 이득을 예측하고 잡음 특성을 분석하기 위해서 라만 증폭기 상관된 상미분방정식 (Ordinary Differential Equation: ODE)을 유효거리(Effective Length) 기반의 상관된 적분형(closed integral form)방정식 및 매트릭스로 전개하고 이 전개를 활용한 라만 증폭기 모델링 및 수치해석 알고리즘을 기술한다. 광섬유 라만 증폭기는 유연하고 넓은 이득 대역폭 및 낮은 잡음 등의 장점 때문에 최근 광통신 시스템에서 핵심기술로 각광받고 있으며, 특히 멀티채널 펌핑구조에서 성능예측을 위해 많은 라만 증폭기 모델링 방법들이 연구되어 왔다. 그러나 기존의 많은 연구들은 라만 증폭기 상관된 상미분방정식의 해를 "fiber propagation axis"를 기반으로 구해왔기 때문에 광섬유 길이에 의존적이고 복잡한 계산으로 상당히 많은 시간이 필요했으며, 실제 전송 시스템에서의 활용이 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 기존의 상관된 상미분방정식을 접근이 용이한 "유효거리" 기반의 적분형 방정식으로 전개하고 매트릭스 및 벡터 형태로 알고리즘을 공식화하여 빠른 라만 이득 계산과 "iteration axis"를 이용한 해의 도출을 통해 새로운 라만 증폭기 모델링 방법과 수치해석 알고리즘을 제시하였다. 제안한 수치해석 알고리즘을 전방, 후방 및 양방향 펌핑구조의 라만 증폭기가 도입된 시스템에 적용하는 컴퓨터 모의실험을 수행한 결과 기존의 "Average power method와 비교하여 라만 이득과 광선로 내의 펌프 및 신호 광의 진행정도를 18배 이상의 정밀도에서 0.03 dB 이내의 매우 작은 오차범위 및 100배 이상 단축된 짧은 시간으로 정확히 예측하였다. 또한, 수치해석 알고리즘을 통해서 얻은 신호 광 파워의 분포를 바탕으로 Amplified Spontaneous Emission(ASE), 후방 ASE의 레일레이 산란 및 신호의 이중 레일레이 산란과 같은 라만 증폭기 잡음 요소들을 분석하였다. 새롭게 제안한 수치해석 알고리즘은 실제 광통신 시스템에 적용되어 신속하고 효율적으로 라만 증폭기 성능을 예측하고 분석할 수 있을 것으로 기대된다. The fiber Raman amplifier(FRA) is a distinctly advantageous technology. Due to its wider, flexible gain bandwidth, and intrinsically lower noise characteristics, FRA has become an indispensable technology of today. Various FRA modeling methods, with different levels of convergence speed and accuracy, have been proposed in order to gain valuable insights for the FRA dynamics and optimum design before real implementation. Still, all these approaches share the common platform of coupled ordinary differential equations(ODE) for the Raman equation set that must be solved along the long length of fiber propagation axis. The ODE platform has classically set the bar for achievable convergence speed, resulting exhaustive calculation efforts. In this work, we propose an alternative, highly efficient framework for FRA analysis. In treating the Raman gain as the perturbation factor in an adiabatic process, we achieved implementation of the algorithm by deriving a recursive relation for the integrals of power inside fiber with the effective length and by constructing a matrix formalism for the solution of the given FRA problem. Finally, by adiabatically turning on the Raman process in the fiber as increasing the order of iterations, the FRA solution can be obtained along the iteration axis for the whole length of fiber rather than along the fiber propagation axis, enabling faster convergence speed, at the equivalent accuracy achievable with the methods based on coupled ODEs. Performance comparison in all co-, counter-, bi-directionally pumped multi-channel FRA shows more than 102 times faster with the convergence speed of the Average power method at the same level of accuracy(relative deviation < 0.03dB).
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시지각적 통계 특성을 활용한 안개 영상의 가시성 예측 모델
최락권(Lark Kwon Choi),유재희(Jaehee You),Alan C. Bovik 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.4
본 논문에서는 자연 이미지가 갖는 통계적 일관성과 안개를 인식하는 시지각적 통계 특성을 이용하여 단일 안개 영상에서, 안개가 없는 참조 영상과의 비교 없이, 시지각적으로 안개 영상의 가시성을 예측한다. 제안하는 모델은 기존 안개 영상의 가시성 예측 방법들이 불가피하게 사용했던 추가 정보들, 예를 들면, 다수의 다양한 안개 영상, 차량 탑재 카메라의 지리적 위치 정보, 사람의 가시성 평가에 대한 학습 결과, 도로 선 혹은 교통 신호와 같이 안개 영상의 돋보이는 특정 물체 정보 등을 사용하지 않는다. 본 논문의 모델은 오직 테스트 안개 영상이 자연 현상에 의한 안개 영상 혹은 안개가 전혀 없는 영상에서 일관적으로 발견되는 통계적 특성으로부터 얼마나 떨어져 있는지 측정함으로써 안개 영상의 가시성을 예측한다. 시지각적으로 안개를 인식하여 일관된 통계를 나타내는 특징 인자들은 공간상의 자연 이미지 통계 모델과 안개 영상의 특징 (명암대비의 감소, 색상과 채도의 감소, 밝기의 증가)으로부터 유도된다. 제안하는 모델은 안개 영상의 전체 영역에 대한 가시성뿐만 아니라 각 관심 영역에서 패치 크기에 따른 지역적 안개 영상의 가시성도 예측할 수 있다. 본 모델의 성능분석을 위하여 사람이 직접 인지하는 가시성 측정 실험을 100 장의 다양한 안개 영상에 대해 수행하였다. 본 논문에서 제시한 모델을 통해 예측된 안개 영상의 가시성과 사람이 체감한 안개 영상의 가시성을 비교한 결과, 둘 사이에 매우 높은 상관관계가 있는 것으로 평가되었다. 본 논문이 제안하는 무참조 안개 영상의 가시성 예측 모델은 사람의 시지각적 특성을 활용한 새로운 방법으로, 향후 안개 영상의 가시성 향상 알고리듬 개발과 선 개발된 안개 제거 및 가시성 향상 알고리듬들의 성능을 정확히 평가할 수 있는 새로운 측정방법 개발 등에 매우 유용할 것으로 기대된다. We propose a no-reference perceptual fog density and visibility prediction model in a single foggy scene based on natural scene statistics (NSS) and perceptual “fog aware” statistical features. Unlike previous studies, the proposed model predicts fog density without multiple foggy images, without salient objects in a scene including lane markings or traffic signs, without supplementary geographical information using an onboard camera, and without training on human-rated judgments. The proposed fog density and visibility predictor makes use of only measurable deviations from statistical regularities observed in natural foggy and fog-free images. Perceptual “fog aware” statistical features are derived from a corpus of natural foggy and fog-free images by using a spatial NSS model and observed fog characteristics including low contrast, faint color, and shifted luminance. The proposed model not only predicts perceptual fog density for the entire image but also provides local fog density for each patch size. To evaluate the performance of the proposed model against human judgments regarding fog visibility, we executed a human subjective study using a variety of 100 foggy images. Results show that the predicted fog density of the model correlates well with human judgments. The proposed model is a new fog density assessment work based on human visual perceptions. We hope that the proposed model will provide fertile ground for future research not only to enhance the visibility of foggy scenes but also to accurately evaluate the performance of defog algorithms.
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崔洛權(Nak-Gwon Chloi),金起鉉(Ki-Hyun Kim),金亨宇(Hyoung-Woo Kim),徐吉洙(Kil-Soo Seo),金南均(Nam-Kun Kim) 대한전기학회 2006 전기학회논문지C Vol.55 No.1
We suggest a novel temperature detection method utilized in temperature monitoring system. Suggested method detects temperature variation by using R<SUB>ds(on)</SUB> characteristics of MOSFET, while conventional methods are using extra devices such as a temperature sensor or an over-temperature detection transistor. For voltage detection between drain and source, 10 bits resolution ADC is needed. Therefore possible measurement signal range is about ten ㎷. If detected temperature's voltage exceed protection temperature's voltage then controller generates OT (Over Temperature) signal to stop MOSFET's trigger signal. Whole process of measurement is controlled by software. Experimental results show that the developed temperature monitoring system can provide the suitable temperature monitoring method and difference between detected and data sheet value of the suggested svstem is about 3%.
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IP 기반 고정형 및 맞춤형 동영상 모자익 EPG 서비스 구축방법
송치양(Chee-Yang Song),최락권(Lark-Kwon Choi) 한국컴퓨터정보학회 2006 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.11 No.5
초고속 통신망의 기술진화와 방송망의 디지털 가속화에 따른 위성망/케이블망/지상파망을 통한 TV 채널 서비스는 성숙의 단계에 접어들었고, IP(Internet Protocol)망을 이용한 TV 채널 서비스도 가시화되고 있는 실정이다. 그러나, 현재 채널 가이드를 위한 모자익 EPG(Electronic Program Guide) 서비스의 경우, IP망을 이용한 구현이 미미하고, 특히, 개인 맞춤형 모자익 EPG는 전혀 제공되지 않고 있다. 본 논문은 IP망을 통해 IPTV 시청자들에게 고정형과 맞춤형의 모자익 EPG 서비스를 제공하기 위한 시스템의 구축방법을 제시한다. 고정형 A/V(Audio/Video) 모자익 EPG는 H/E(HeadEnd)단에서 정해진 다채널로 구성된 모자익 동영상을 생성하여 IP망의 멀티케스팅을 통해 전송된 후, STB (Set-Top-Box) 단이 수신하여 TV상에 서비스하는 시스템 모델과 구축을 보인다. 또한, 개인의 선호에 따라 모자익 EPG의 채널을 구성하여 볼수 있는 개인 맞춤형 A/V 모자익 EPG 서비스를 위한 모델을 제공한다. 기대효과로서, IP망을 통한 TV 채널 가이드 서비스는 IP 기술을 통한 다채널 수용의 확장성과 실용성을 통해 사용자의 채널 접근을 보다 쉽게 하였으며, 특히 개인 맞춤형 A/V 모자익 EPG 제공을 통해 개인별 선호 채널 모자익 화면을 구성하고, 동시에 성인물의 배제를 쉽도록 하였다. As accelerates the technical evolution of high-speed network and progresses the digitalization of broadcasting network, TV channel service through satellite/cable/terrestrial networks becomes more stable and mature. However, TV channel service using IP network such as IPTV is recently emerging. Especially, when it comes to current mosaic EPG(Electronic Program Guide) as a channel guide, the implementation of EPG via IP network is under developing. Furthermore, the personal target mosaic EPG is not provided at all in the IPTV. This paper proposes a construction method of mosaic system which can support fixed and personalized mosaic EPG using IP network for viewers. The fixed mosaic EPG is made several steps as follows; First, H/E generates several mosaic A/V streams. Then, which are transmitted to the STB in terms of multicasting via IP network. Finally, mosaic EPG is displayed on TV through STB. In addition, this paper describes a construction model of the personalized A/V mosaic EPG that represents each person’s favorite channels according to their tastes and interests. As for the contributions, The TV channel guide using IP network enable viewer to select channel more easily with practical adaptation of multi-channel expansibility and sufficient usability. In addition, through personal mosaic EPG, a number of viewers can compose their own mosaic EPG and enjoy a variety of channel easily in accordance with their preferences. Finally, the personal mosaic EPG can prohibit non-adult users from connecting adult-only contents more efficiently.
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