근거리 신호 모델링을 기반으로 한 어레이 형상 추정 기법들의 성능 분석

박희영,이충용,Park, Hee-Young,Lee, Chung-Yong 한국음향학회 2008 韓國音響學會誌 Vol.27 No.5

소나 시스템에서 참조 신호를 이용하여 어레이 형상을 추정하는 경우, 참조 신호는 어레이와 충분히 떨어져 있지 않기 때문에 근거리 신호 모델링이 필요하다. 근거리 신호 모델링을 기반으로 하는 어레이 형상 추정 기법은 일반적으로 수신된 참조 신호의 공간 공분산 행렬을 이용한다. 이러한 기법 중 1개의 참조 신호만을 이용하여 공간 공분산 행렬의 고유치 분해 후 최대 고유치에 해당하는 고유 벡터를 참조 신호의 조향 벡터로 구성하여 어레이 형상을 추정하는 근거리 고유벡터 기법이 있다. 본 논문에서는 1개 이상의 참조 신호를 이용하여 공간 공분산 행렬로부터 구한 잡음 부공간과 신호 부공간이 서로 직교한다는 특성을 이용하여 Newton-type 반복 기법으로 센서 위치를 추정해 나가는 간략화된 부공간 근사 기법을 제안한다. 또한 근거리 고유 벡터 기법과 간략화된 부공간 근사 기법의 성능을 다양한 환경에서 분석해 본다. 모의 실험 결과 한 개의 참조 신호를 이용하는 경우에 근거리 고유 벡터 기법과 간략화된 부공간 근사 기법이 거의 동일한 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한 근거리 고유 벡터 기법이 참조 신호를 2개 이상 사용할 수 없는데 반해 간략화된 부공간 근사 기법은 두 개의 참조 신호를 이용함으로써 참조 신호의 입사 방향에 관계없이 안정적인 형상 추정 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. To estimate array shape with reference sources in SONAR systems, nearfield signal modeling is required for the reference sources near a towed array. Array shape estimation method based on the nearfield signal modeling generally exploits the spatial covariance matrix of the received reference sources. Among those method, nearfield eigenvector method uses the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue as a steering vector of the reference source. In this paper, we propose a simplified subspace fitting method based on the nearfield signal modeling with spherical wave modeling. Furthermore, we analyze performance of the array shape estimation methods based on the nearfield signal modeling for various environments. The results of the numerical experiments indicate that the simplified subspace fitting method and the nearfield eigenvector method with single reference source shows almost similar performance. Furthermore, the simplified subspace fitting method with 2 reference sources consistently estimates the shape of the array regardless of the incident angle of the reference sources, whereas the nearfield eigenvector method cannot apply for the case of 2 reference sources.

RGB 카메라를 이용한 다중 생체 신호 검출 통합 시스템 설계 및 개발

고대준,황현상,이건영,김영원,이의철 국제차세대융합기술학회 2021 차세대융합기술학회논문지 Vol.5 No.5

최근 건강에 대한 관심이 높아지고 전 세계적으로 유행하는 COVID-19의 사회적 이슈로 인해 신체 일부 에 센서를 부착하는 접촉식 생체 신호 검출 장치보다 신체에 부착하지 않고 일정 거리만큼 떨어져서 생체 신호를 검출할 수 있는 비접촉식 장치의 수요가 증가하고 있다. 이러한 요구사항으로 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 RGB 카메라를 이용한 생체 신호 검출 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 영상 기반 생체 신호 검출 장치들은 영상 내에 존재하는 신체 일부의 정보만을 활용해야 때문에 관심 영역을 검출 및 추적하는데 상당한 처리시간이 소요된다. 본 논문에서는 영상 기반 생체 신호 검출 알고리즘을 관심 영역 검출과 특징 검출 단계로 분리하고 중 복되는 관심 영역 검출 과정을 제거한 다중 생체 신호 검출 통합 시스템을 제안한다. 제안한 시스템을 통해 관심 영역 검출 과정이 생체 신호 검출 과정에 상당한 비중을 차지하고 있음을 확인하였고 초당 20 프레임 이상의 실 시간 처리가 가능함을 검증하였다. Due to the growing interest in people's health and the global social issue of COVID-19, the demand for non-contact type devices that can extract biometric signals from a distance without attaching them to the body is increasing, rather than contact type biometric signal extraction device that attaches a sensor to a part of the body. For this reason, many studies on biometric signal extraction using RGB cameras, which can be easily encountered in daily life, are being conducted. However, since representative image-based biometric signal extraction algorithm use only information of a body part existing in an image, it takes a considerable amount of time to detect the ROI. In this paper, the image-based biometric signal extraction algorithm is divided into ROI detection and feature detection steps. We propose a multi-biometric signal extraction integrated system that eliminates the overlapping ROI detection process. Through the proposed system, it was confirmed that the ROI detection process occupies a significant portion in the biometric signal extraction algorithm, and it verified that proposed system can fully operate in more than 20 FPS real-time video or camera.

SA-516강 다층용접부 용접후 열처리재의 음향방출신호 특성 평가

나의균(Eui-Gyun Na) 한국비파괴검사학회 2011 한국비파괴검사학회지 Vol.31 No.5

본 연구에서는 SA-516 압력용강의 다층용접재와 용접후 열처리재를 대상으로 음향방출신호 특성을 평가하였다. 또한 예균열 선단에서 형성되는 소성영역의 크기와 음향방출신호와의 관계를 고찰하였으며, 실험 후 파단면을 관찰하여 음향방출원을 규명하여 용접후 열처리의 유효성을 평가하였다. 용접재 및 후 열처리재 모두 용접된 판 두께방향의 중앙부에서 표준 샤르피 시험편을 채취하여 날카로운 균열(예균열)을 내고난 다음, 4점굽힘과 음향방출실험을 동시에 실시하였다. 후 열처리재와 용접재 공히 탄성영역에서 음향방출신호는 발생하지 않았으며, 항복하중과 최대하중 사이에서 발생하였고, 최대하중 이후의 소성 심화영역에서는 신호가 발생하지 않았다. 후 열처리재의 음향방출신호 강도는 시험편의 채취 위치에 관계없이 용접재에 비해 작았으며, 균열선단에서 소성영역의 진전형태는 용접재에 비해 훨씬 단순한 양상을 보였다. 후 열처리재의 파단면에는 용접재와는 달리 산화물의 분포가 훨씬 적었으며, 이는 열처리로 인해 용접부의 음향방출원이 감소하였다는 점에서 볼 때 열처리 효과는 있었다. In this study, evaluation of acoustic emission signals characteristics for the post weld heat treated (PWHT) multi-pass weldment and weldment was dealt. Charpy standard specimens were taken from the lowest, middle and highest regions of the weld block. Pre-crack was made using the repeated load. Four point bend and AE tests were conducted simultaneously. Regardless of the specimens, AE signals were absent within elastic region and produced in the process of plastic deformation. AE signals for all specimens were not emitted after the maximum load. Value of signal strength for the all PWHT specimens was lower than that of the weldment. Besides, relations of plastic deformation zone size and accumulated AE counts for the PWHT specimens were more simple compared with the weldment. In case of the PWHT specimen, particles on the fractured surface decreased prominently compared with the weldment due.to PWHT. From these results, it can be concluded that PWHT was effective in reducing the AE sources for the weldment.

論文(논문) : GNSS 신호감시국용 GPS/갈릴레오 복합수신기 성능시험결과

신천식 ( Cheon Sig Sin ),이상욱 ( Sang Uk Lee ),윤동원 ( Dong Weon Yoon ) 한국항공운항학회 2011 한국항공운항학회지 Vol.19 No.2

본 논문은 위성항법신호감시국용 GPS/갈릴레오 복합수신기에 대한 구현 및 성능 시험결과를 기술한 논문으로 복합수신기는 단일 플랫폼에서 갈릴레오 E1, E5a 신호와 GPS L1, L2C, L5 신호를 수신처리 할 수 있으며, GPS신호와 갈릴레오 E1 신호를 복합적으로 처리함으로써, 위치정확도가 향상됨을 보였다. 각 신호에 대한 신호획득을 신속하게 하기 위해, 모든 신호에 대해 정합필터와 FFT 방식이 결합된 방식을 적용하였고, 신호추적과정에서는 다수의 추적루프를 적용하였으며 본 논문에서는 주요 신호에 대한 신호획득 및 추적 과정의 시험결과를 보였다. 또한 기존에 발표된 논문과의 차별화 항목으로, 항법신호의 수신레벨이 낮아 CW 형태와 같은 간섭신호에도 영향을 받는바, 이에 대한 개발된 항재밍모듈에 대한 시험결과도 제시하였으며, 성능측면에서의 비교를 위해 상용수신기와 개발된 수신기와의 성능 비교 결과도 함께 제시하였다.

수학/통계와 연계된 하드웨어공학 신호처리 트랙 개선 방안

이승우 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.8

As a hardware engineering field that plays an important role in the information communications and multimedia era, digital image signal processing and pattern recognition are the core technology of the IT sector in these days. The purpose of the study is that mathematics/statistics is not only a necessary tool for improving academic achievement but also a key factor on the signal process track of hardware engineering. To achieve our purpose, we firstly analyzed the relevance and educational effectiveness of mathematics/statistics in the course of the hardware engineering signal process track. Secondly, we proposed an educational case related to mathematics/statistics in the course (digital image processing and pattern recognition) for majors in hardware engineering. Thirdly, through the academic achievement of the course liked to mathematics/statistics, we found that mathematics/statistics is an important factor in improving academic achievement rather than other prerequisite subjects of the signal process track. Lastly, we proposed an effective management plan on the signal process track by use of statistical research and comparative analysis on the course of circuit design track. 디지털 영상신호처리 및 패턴인식은 정보통신과 멀티미디어 시대에 있어서 중요한 역할을 하는 하드웨어공학 분야로써, 오늘날 IT분야의 핵심적 기술 분야이다. 본 연구에서는 하드웨어공학의 신호처리트랙에서 수학/통계가 학업성취도 향상의 필수도구일 뿐만 아니라 핵심요소임을 밝히는 것이 목표이다. 이를 위하여 첫째, 하드웨어공학 신호처리 트랙의 교과과정에서 수학/통계의 연계성 및 교육효과를 분석해보았다. 둘째, 하드웨어공학 전공자들에게 디지털 영상신호처리 및 패턴인식 교과목에 수학/통계를 연계한 전공교육사례를 제시하였다. 셋째, 수학/통계를 연계한 위 교과목의 학업성취도를 통해서 신호처리 트랙의 전공선수교과목들보다 수학/통계가 위 교과목의 학업성취도 향상뿐만 아니라 자발적 동기유발 및 능동적 학습 참여율 향상에 중요한 요소임을 파악했다. 마지막으로 하드웨어공학에서 회로설계 트랙의 교과과정을 통계적으로 조사하고 비교분석을 통해 신호처리 트랙에서의 효과적 교육 운영방안을 제시하고자 하였다.

FOG용 All-Degital Phase Tracking 신호처리기의 특성

김도익,예윤해 경북대학교 센서기술연구소 1998 센서技術學術大會論文集 Vol.9 No.1

개회로 광섬유 자이로스코프(FOG)의 신호처리를 위해 재발된 ADPT 신호처리기를 개량하고, 이의 특성을 시험하였다. 신호처리기 자체의 특성을 확인하기 위해 FOG를 emulation 신호로 대체하여 수행한 실험의 결과 ADPT신호처리기 자체의 성능은 random walk가 0.293 μrad로 측정되었으며, 주변환경의 변화에 따른 영향은 무시 가능한 것으로 측정되었다. 또한 개회로 FOG와 ADPT신호처리기를 결합한 특성 시험에서 random walk와 온도 드리프트는 각각 1.13 μrad, 1.67 μrad/℃로 측정되었으며, 오프셋 또한 20 μrad 이내의 고정합으로 확인되어 현장 적용이 가능한 수준인 것으로 확인되었다. 더구나 이들 측정결과에는 FOG와 신호처리기를 연결하고 있는 여러 가닥의 긴 신호선에서의 잡음 유입에 의한 영향이 포함되어 있기 때문에 FOG를 패키징하였을 때 이들 성능은 현장에서의 요구 이상일 것으로 예견된다. This paper reports the results of the series of experiments conducted on the ADPT signal processor dedicated to an open-loop fiber optic gyroscope(FOG). In the first experiment, designed to test the performance of the signal processor itself, the FOG was replaced by the emulation signal and the random walk, offset and its drift of the signal processor was measured. In the second experiment, the signal processor was attached to the open-loop FOG and the performance of the FOG system on the same parameters was measured. As a result, it was found that the random walk, offset and its drift of the ADPT processor is 0.293 μrad, 4.35 μrad and negligible drift. And the second experiment showed that the random walk, offset and its drift of the FOG system is 1.13 μrad, <20 μrad, 1.67 μrad/℃ . From these values, we could conclude that our FOG system can be used in the field applications.

진동 데이터 기반 설비고장예지를 위한 신호처리기법

송예원(Ye Won Song),이홍성(Hong Seong Lee),박훈석(Hoonseok Park),김영진(Young Jin Kim),정재윤(Jae-Yoon Jung) 한국전자거래학회 2018 한국전자거래학회지 Vol.23 No.2

항공기 엔진, 풍력발전기, 모터 등 회전기기에서 발생하는 많은 문제들은 진동이나 소음과 같은 신호 데이터를 측정하여 이상감지를 할 수 있으며, 주파수 분석 등 여러 가지 신호처리가 데이터 전처리 단계에서 필요하다. 본 논문에서는 진동 데이터를 분석하여 설비 이상상태를 감지하는 기법을 소개한다. 정상상태 데이터를 기반으로 마할라노비스 거리를 측정하여 이상 상태 유무를 모니터링 하는 방식을 사용한다. 특히 신호 데이터의 전처리 기법들을 도입하여 이상상태 감지의 성능을 개선할 수 있음을 보여준다. 전처리 단계에서 신호 데이터 수집 과정에서 발생한 누설오차(leakage)를 없애기 위해 해밍 윈도우(Hamming window)를 적용하고, 신호 데이터의 원신호인 포먼트(formant)를 분리하기 위하여 켑스트럼(cepstrum) 분석을 실시한다. IMS 베어링 진동 공개데이터를 대상으로 시간 구간별로 6가지 통계지표를 추출한 후 마할라노비스 거리 분류기를 적용하여 성능을 검증하였다. 제시된 신호처리 전처리 기법을 적용함으로써 성능이 획기적으로 향상되는 것을 실험에서 보여주었다. Many problems in rotating machinery such as aircraft engines, wind turbines and motors are caused by bearing defects. The abnormalities of the bearing can be detected by analyzing signal data such as vibration or noise, proper pre-processing through a few signal processing techniques is required to analyze their frequencies. In this paper, we introduce the condition monitoring method for diagnosing the failure of the rotating machines by analyzing the vibration signal of the bearing. From the collected signal data, the normal states are trained, and then normal or abnormal state data are classified based on the trained normal state. For preprocessing, a Hamming window is applied to eliminate leakage generated in this process, and the cepstrum analysis is performed to obtain the original signal of the signal data, called the formant. From the vibration data of the IMS bearing dataset, we have extracted 6 statistic indicators using the cepstral coefficients and showed that the application of the Mahalanobis distance classifier can monitor the bearing status and detect the failure in advance.

터빈 로터 디스크 키웨이의 초음파 신호로부터 균열정보의 추출을 위한 신호처리 알고리즘의 개발

이종규(Jong-Kyu Lee),서원찬(Won-Chan Seo),박찬(Chan Park),이종오(Jong-O Lee),손영호(Young-Ho Son) 한국비파괴검사학회 2009 한국비파괴검사학회지 Vol.29 No.5

본 연구에서는 터빈 로터 디스크 키웨이에 발생하는 균열의 상세 정보를 추출하기 위하여 초음파신호처리 알고리즘을 개발하였다. 초음파 검사 시스템에 의한 터빈 로터 디스크 키웨이 시험편의 초음파 신호로부터 B-주사 이미지를 구성하였다. 구성된 B-주사 이미지를 2차원 신호처리를 위한 입력영상으로 이용하여, 전처리, 균열후보영역 검출, 균열영역 판별 및 균열정보 추출의 4단계로 알고리즘을 구성하였다. 개발된 초음파 신호처리 알고리즘을 이용한 실험을 통하여, 개발된 알고리즘이 키웨이 부위에 발생하는 균열의 특징 정보 추출에 의한 균열의 정량적인 평가에 효과적임을 확인하였다. An ultrasonic signal processing algorithm was developed for extracting the information of cracks generated around the keyway of a turbine rotor disk. B-scan images were obtained by using keyway specimens and an ultrasonic scan system with x-y position controller. The B-scan images were used as input images for 2-Dimensional signal processing, and the algorithm was constructed with four processing stages of pre-processing, crack candidate region detection, crack region classification and crack information extraction. It is confirmed by experiments that the developed algorithm is effective for the quantitative evaluation of cracks generated around the keyway of turbine rotor disk.

다중 음향 모듈을 통한 탄력적 음향신호 실험 환경 구성 자동화 프레임워크 제안

박세현,안성규,박기웅 한국차세대컴퓨팅학회 2023 한국차세대컴퓨팅학회 학술대회 Vol.2023 No.06

디지털 기술과 아날로그 기술의 융합이 활성화됨에 따라, 다양한 컴퓨팅 시스템이 개발되고 기존 시스템의 발전이 가속화되고 있다. 이러한 환경에서 음향과 같은 아날로그 신호와 디지털 신호의 융합 기술은 다양한 환경에서 활용할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 하지만 음향신호 처리과정에서는 음향 신호 처리를 위한 아날로그 신호 연산장치를 새롭게 구성해야 하는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해소하기 위해, 음향 신호 자동화 구성 프레임워크를 이용한 테스트베드를 구성함으로써, 다양한 환경의 음향 신호 처리 시스템을 손쉽게 구성할 수 있는 연구를 제안한다. 본 연구를 통해 음향 신호 구성에 있어 편의성을 제공할 수 있으며, 이를 통해 추 후 음향 신호 및 디지털 신호 구성에 있어 손쉽고 빠른 구성을 위한 테스트 베드 기술을 제공할 것으로 기대한다.

실시간 초음파 영상을 위한 빔형성 및 포락선 검파의 GPU 가속 신호 처리

이원지,이명기 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.1

의료 영상 적용 분야에서 실시간 영상 재생을 위해 고속 신호 및 영상 처리는 필수 요건이다. 광음향 단층 촬영은 비침습적 방법으로 고해상도의 구조와 기능 및 분자 영상을 제공하는데, 특히, 3차원 영상 재구성, 기능 영상 및 실시간 영상 재생 등에는 빠른 신호 처리가 요구된다. 본 연구에서 우리는 실시간 영상 재생을 위해 그래픽 처리 장치(GPU)를 이용해 초음파 혹은 광음향 단층 촬영 등의 B-모드 영상을 재구성하는 고속 영상 신호 처리 방법을 제안한다. 영상 재구성에 요구되는 빔형성과 포락선 검파 과정을 대량의 GPU 코어를 이용한 병렬 계산으로 신호 처리 속도가 개선되었다. 기존의 신호 처리 방법인 중앙처리장치만(CPU)을 이용했을 경우 128 $\times$ 3200 픽셀 크기의 B-모드 영상 한 프레임의 신호 처리에 걸린 시간이 3.165 초인 반면에, GPU를 이용한 경우 평균적으로 2.778 ms로 3차원 영상 재구성 및 실시간 영상 재생 등을 위해 충분히 짧은 시간이었다. High-speed signal processing is essential for real-time displays in medical imaging applications. Photoacoustic tomography provides structural, functional, and molecular imaging with high resolution in a noninvasive way. Especially, three-dimensional image reconstruction, functional imaging, and real-time display require fast signal processing. Here, we provide a high-speed signal processing method using a graphic processing unit (GPU) to reconstruct ultrasound or photoacoustic B-mode images for real-time displays. The signal processing speed was improved by parallel processing of the beam formation and the envelop detection required for image reconstruction using a massive number of GPU cores. The time using a GPU was 2.778 ms, on average, to process a single-frame B-mode image with 128 $\times$ 3200 pixels while it was about 3.165 seconds using a central processing unit (CPU). The processing time using a GPU was short enough to reconstruct three-dimensional images for real-time displays.