Elastic net 기반 특징 선택을 적용한 fNIRS 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스 데이터셋 분류 정확도 평가

신재영,Shin, Jaeyoung 대한의용생체공학회 2021 의공학회지 Vol.42 No.6

Functional near-infrared spectroscopy-based brain-computer interface (fNIRS-based BCI) has been receiving much attention. However, we are practically constrained to obtain a lot of fNIRS data by inherent hemodynamic delay. For this reason, when employing machine learning techniques, a problem due to the high-dimensional feature vector may be encountered, such as deteriorated classification accuracy. In this study, we employ an elastic net-based feature selection which is one of the embedded methods and demonstrate the utility of which by analyzing the results. Using the fNIRS dataset obtained from 18 participants for classifying brain activation induced by mental arithmetic and idle state, we calculated classification accuracies after performing feature selection while changing the parameter α (weight of lasso vs. ridge regularization). Grand averages of classification accuracy are 80.0 ± 9.4%, 79.3 ± 9.6%, 79.0 ± 9.2%, 79.7 ± 10.1%, 77.6 ± 10.3%, 79.2 ± 8.9%, and 80.0 ± 7.8% for the various values of α = 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, and 0.5, respectively, and are not statistically different from the grand average of classification accuracy estimated with all features (80.1 ± 9.5%). As a result, no difference in classification accuracy is revealed for all considered parameter α values. Especially for α = 0.5, we are able to achieve the statistically same level of classification accuracy with even 16.4% features of the total features. Since elastic net-based feature selection can be easily applied to other cases without complicated initialization and parameter fine-tuning, we can be looking forward to seeing that the elastic-based feature selection can be actively applied to fNIRS data.

무인기를 이용한 동계 사료작물의 생육현황 파악

신재영 ( Jaeyoung Shin ),이준민 ( Junmin Lee ),이효진 ( Hyojin Lee ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

최근 농업분야에서 드론은 파종, 시비, 생육 모니터링, 생산량 예측 등 다양한 방법으로 이용되고 있으며 특히 드론과 다중분광 카메라를 활용하여 작물의 생장을 모니터링하고 생산량을 예측하는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구대상이 논작물과 밭작물에 집중되어 있고 동계 사료작물의 경우는 관련 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 드론과 다중분광 카메라를 활용하여 동계 사료작물의 생육현황을 파악하는 것을 목적으로 동계 사료작물의 검량식을 개발하였다. 연구대상지는 전라북도 나주시 동강면 일대로 영농활동이 이루어지고 있는 실경작지이며 4월부터 9월까지 벼농사를 하고 10월에 동계 사료작물을 파종하여 다음해 4월에 수확하고 있다. 본 연구에서는 호밀, 총체보리, 이탈리안 라이그라스(이하 IRG)를 연구대상으로 하였으며 2018년 10월에 파종을 하고 월동 후인 2019년 2월부터 4월말까지 대상지의 분광영상 획득 및 지상식생조사를 실시하였다(2월 26일, 3월 26일, 4월 4일, 4월 22일). 분광영상은 드론에 장착한 다중분광카메라(RedEdge; MicaSence Inc., Seattle, WA, USA)로 획득하였고 촬영된 영상은 NDVI(Normalized Differential Vegetation Index) 영상으로 변환하였다. 지상식생조사는 초종별로 10개 지점을 무작위로 선정하여 건물수량과 조사 위치를 측정하였다. 그리고 NDVI에서 건물수량을 예측하기 위한 검량식을 초종별로 작성하고 상관관계를 분석하였다. 조사결과 2월부터 4월까지의 초종별 NDVI는 호밀이 0.38∼0.92(평균:0.80), 총체보리가 0.47∼0.92(평균:0.75), IRG가 0.57∼0.99(평균:0.84)로 나타났고, 건물수량은 호밀이 44.4∼4,888.9(평균:1,950.7) ㎏/ha, 총체보리가 46.7∼6,111.1(평균:2,410.8) ㎏/ha, IRG가 32.2∼9,333.3(평균:2,863.3) ㎏/ha으로 조사되었다. 그리고 세 작물 모두 NDVI와 건물수량의 상관관계가 높게 나타났다(호밀; R²=0.91, 총체보리; R2=0.96, IRG; R2=0.92). 본 연구에서는 드론과 다중분광 카메라를 활용한 동계사료작물의 생육 모니터링 가능성을 확인하였으나 연구결과의 현장 활용을 위해서는 호밀, 총체보리, IRG 이외의 사료작물에 대한 추가 연구와 지역별 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다. 그리고 향후에는 사료작물의 작황예측에 활용될 수 있도록 연구를 지속할 계획이다.

리모델링 주거 설계 지원을 위한 BIM기반 대안분석 접근방법

신재영(Shin, Jaeyoung),이진국(Lee, Jin-Kook) 한국실내디자인학회 2016 한국실내디자인학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.05

As housing deterioration has become a serious issue, the demand of building remodeling as one of the practicable solutions is growing. In order to support building remodeling project from design to construction, BIM (Building Information Modeling) technology is getting attention in these days. This paper aims to introduce BIM-enabled analysis approach for determining optimal design alternatives mainly in early phase of remodeling projects. For building remodeling various requirements such as residents’ characteristics and existing building and its regional conditions are needed to be considered. In this paper, housing building alternative models are generated on the basis of housing unit models for specific users. Among the various BIM-enabled applications for analyzing those alternatives, this paper focuses on 1) preliminary energy and daylight analysis, 2) space program review and 3) indoor circulation analysis based on specific scenarios. As one of the design supporting tools, BIM-enabled applications enable diverse design alternatives to be compared quantitatively in effective ways by use of rich building information. This paper also tests the applicability of suggested BIM-enabled analysis approach through an actual case of a remodeling project and represents that quantity-based analysis between design alternatives can be objective references to support design-decision making process.

BIM기반 설계 품질검토 자동화를 위한 건축 관련 법규문장의 객체 및 속성 표현에 대한 체계화 접근방법

신재영(Jaeyoung Shin),이진국(Jin-Kook Lee) (사)한국CDE학회 2016 한국CDE학회 논문집 Vol.21 No.3

This paper aims to classify objects and their properties represented in Korea Building Act sentences for applying to BIM-enabled automated code compliance checking task. In order to conduct automated code compliance checking, it is necessary to develop translation process of converting the building act sentences into computer-executable forms. However, since Korea building act sentences are written in natural language, some of requirements are ambiguous to translate explicitly. In this regard, the building act sentences regarding building permit requirements are analyzed focusing on the regulation-specific objects and related properties representation from noun phrases within the scope of this paper. From 1977 building act sentences and attached reference regulations, 1200 regulation-specific objects and about 220 related properties are extracted and classified. In the application for the classification, object-property database is implemented and some of application using the database and the regulation-specific classification is suggested to support to generate rule set written in computable codes.

다중 사용자 환경 옥내 전력선 통신 outage 확률 변화 연구

신재영(Jaeyoung Shin),정지채(Jichai Jeong) 대한전기학회 2011 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.7

건설 설계분야 인공지능 연구 동향 및 기술 수요 분석

신재영(Jaeyoung Shin),원지선(Jisun Won) 한국정보기술학회 2022 Proceedings of KIIT Conference Vol.2022 No.12

고랭지 밭에서 경사도의 차이에 의한 비점오염물질 유출특성

신재영 ( Jaeyoung Shin ),신민환 ( Minhwan Shin ),최용훈 ( Yonghun Choi ),황문영 ( Moonyoung Hwang ),양희정 ( Heejung Yang ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

밭에서 발생하는 비점오염물질은 강우조건(강우량, 강우강도), 토양, 시비량, 경사도 등에 따라 다양한 형태로 나타난다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염물질의 효율적인 관리를 위해서는 영향인자에 대한 자세한 분석이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 경사도가 다른 고랭지 밭 두 지점을 선정하여 비점오염물질 유출특성에 대해 파악하고 효율적인 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구지점은 강원도 평창군 대관령면에 위치하고 있으며 두 지점의 경사도는 각각 4.9%와 16.8%로 나타났다. 연구기간은 2011년 4월부터 10월까지 유출이 발생한 8회의 강우사상에 대해 모니터링을 수행하였다. 연구 결과 유출이 발생한 강우량의 범위는 42.0 ~ 293.5 mm이며 강우강도는 1.03 ~ 6.31mm/hr의 범위를 나타냈다. 유출률은 경사도 4.9%의 밭에서 0.05 ~ 0.54(평균 0.31)이며 경사도 16.8%의 밭에서는 0.26 ~ 0.57(평균 0.42)의 범위를 나타냈다. 또한 채취된 수질 시료를 이용하여 EMC를 산정한 결과 경사도 4.9%의 밭에서 SS 762.1 ~ 3,155.1(평균 1,956.8) mg/L, BOD5 4.5 ~ 14.9(평균 9.6) mg/L, CODCr 16.1 ~ 62.0(평균 42.6)mg/L, CODMn 7.5 ~ 43.2(평균 17.9) mg/L, TN 9.602 ~ 21.021(평균 15.8) mg/L, TP 2.544 ~ 6.763(평균 4.634) mg/L로 나타났으며, 경사도 16.8%의 밭에서는 SS 79.2 ~ 2,015.5(평균 938.5) mg/L, BOD5 6.0 ~ 64.7(평균 14.6) mg/L, CODCr 21.9 ~ 75.4(평균 53.2) mg/L, CODMn 4.3 ~ 33.1(평균 23.2) mg/L, TN 10.937 ~ 46.295(평균 24.9) mg/L, TP 2.611 ~ 11.197(평균 5.358) mg/L으로 나타났다. 두 지점의 유출률은 경사도와 비례하여 증가하였으며, SS를 제외한 모든 수질항목의 EMC 값도 증가한 것으로 나타났다. SS의 경우에는 경사도 16.8%의 밭이 4.9%의 밭에 비해 낮은 값으로 나타났는데 이는 등고선 방향으로 경운을 하여 토양 입자의 유실이 적었으며 16.8%의 밭에 설치되어 있는 자연배수로의 영향으로 판단된다. 본 연구 결과와 같이 동일한 강우조건의 밭이라 할지라도 경사도에 따라 유출률에 차이를 보이게 되고 유출률의 차이는 비점오염물질의 농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염물질의 효율적인 관리를 위해서는 장기적인 모니터링을 통해 영향인자에 대한 파악이 필수적이라 판단된다.

케이블 공진을 이용한 600V 제어/계측용 꼬임쌍선 차폐 케이블의 열화상태 진단에 대한 연구

신재영(JaeYoung Shin),김광호(KwangHo Kim),나완수(WanSoo Nah) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.12

Recent major domestic facilities, such as nuclear power plants, many control cables are installed and are degraded by long-term use, but research on deterioration diagnosis is lacking. In the event of a fault in the cable due to deterioration can be developed into a major accident such as the main plant is stopped, so the deterioration diagnostic techniques of high reliability for the cable is required. In this paper, proposes a methodology using a cable resonance that can effectively diagnose the deterioration of the cable. Prior to the test, we developed a setup for stable measuring the characteristics of the cable and it verified the suitable of the measurement set-up in terms of interactivity and reliability, also measured S-parameters applying verified measurement set-up to the cables that deterioration degree is different. Then, we had amplified the difference in resonance frequency between the healthy state and the deteriorated state using connection in a series of measured S-parameters. In a result from the method, we have verified that the more deteriorate the cables is, the more decrease the resonance frequency is. Measured results are justified by inducing the resonance frequency calculation of the cable from the S- parameters represented by the hyperbolic function formula. VNA(Vector Network Analyzer) for S-parameter measurements used in this study is Agilent E5061B and shielded twisted-pair cables was used for deterioration diagnostic test.

고령자 주거 공간 배치 계획을 위한 BIM기반 정량지표를 활용한 실내동선의 보행친화성 검토 사례 연구

신재영(Shin, Jaeyoung),이진국(Lee, Jin-Kook) 한국실내디자인학회 2016 한국실내디자인학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.10

The analysis of indoor circulation, closely associated with spatial allocation issues plays an important role to plan overall quality of building design in the beginning of the design. Therefore, diverse requirements such as design purposes, building usage and residents’ characteristics are needed to be considered and checked for a feedback to the design. In this research, we demonstrated analyzing walkability of indoor circulation between design alternatives using BIM-enabled quantitative index through an actual case of remodeling project. For analyzing walkability of indoor circulation, following steps are required; 1) determination of design requirements in a quantitative way, 2) modeling a given building model and acquisition of related data, 3) calculation BIM-enabled indoor walkability indices and analysis between design alternatives. The demonstration results suggested that quantity-based analysis between design alternatives using BIM-enabled quantitative index can be objective references to support design-decision making process. Based on the result of this research, we will further develop BIM-enabled analysis approach to reviewing indoor walkability.

근적외선 분광법 기반 뇌-컴퓨터 접속 시스템 개발을 위한 최적 특징 추출법에 대한 체계적 분석

신재영(Jaeyoung Shin),황한정(Han-Jeong Hwang) 한국정보과학회 2018 정보과학회논문지 Vol.45 No.10

본 연구에서는 다양한 분석 시간 구간과 특징 조합을 고려하여 근적외선 분광법(near-infrared spectroscopy: NIRS) 기반 뇌-컴퓨터 접속(brain-computer interface: BCI) 개발을 위한 최적의 특징 추출 방법에 대해 체계적인 분석을 수행하였다. 12명의 피험자가 암산 과제와 휴식 과제를 각 10초씩 총 30회 수행할 때 NIRS 신호를 측정하였다. NIRS신호로부터 7가지 서로 다른 특징을 추출하여, 분석 구간을 0-10초, 0-15초로 달리 설정한 단일 특징들의 분류정확도와 0-15초 분석 구간을 0-5, 5-10, 10-15초로 나누어 다양한 특징들의 조합을 활용한 분류정확도를 각각 계산하였다. 그 결과, 0-15초 분석 구간을 3구간으로 나누어 추출한 특징들의 조합을 사용하였을 때 가장 높은 분류 정확도를 얻을 수 있었으며, 평균과 기울기의 특징 조합을 이용하는 것이 NIRS 기반 BCI 시스템 개발에 가장 적합하다는 것을 확인하였다. In this study, we systematically investigated optimal feature extraction methods for developing a near-infrared spectroscopy (NIRS)-based brain-computer interface (BCI) by considering various analysis time periods and feature combinations. While twelve subjects performed mental arithmetic and resting tasks for 10 s 30 times each, NIRS signals were measured. Seven types of different features were extracted from the NIRS signals, and classification accuracies were calculated using individual feature types extracted from 0-10 and 0-15 s single analysis periods and feature combinations extracted from 0-15 s analysis period that was divided into three time periods (0-5, 5-10, 10-15 s), respectively. As a result, the highest classification accuracy was obtained when the combination of different feature types extracted from a 0-15 s analysis period divided into the three periods was used, and it was confirmed that the combinations of mean and slope features were considered the most suitable for developing a NIRS-based BCI system.