AI 의료기기 소프트웨어 안정성 시험 지표 개발

한상택 아주대학교 IT융합대학원 2024 국내석사

AI 의료기기 소프트웨어 평가 방법 IT융합대학원 한 상 택 지 도 교 수 정 기 현 본 논문은 AI 의료기기 소프트웨어의 평가 방법에 관한 연구이다. AI 기술 의 발전으로 인해 의료 분야에서 AI 의료기기 소프트웨어의 활용이 더욱 활발 해지면서, 소프트웨어의 안전성과 유효성을 검증할 필요성이 대두되고 있다. 이 에 본 논문에서는 기존 AI 의료기기 소프트웨어의 평가 방법들의 단점을 보완 하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 소프트웨어의 학습 및 예측 능력 을 검증하기 위한 추가적인 측정 지표를 제안한다. 제안하는 측정 지표로는 적대적 예제 훈련, 교정, 불확실성의 정량화 방법 으로 적대적 예제 훈련의 경우 성능 향상, 적대적 저항성 평가가 가능하다. 또 한, 모델 성능이 기준보다 개선되었는지와 성능 저하가 없었는지를 확인한다. 교정에서는 모델의 예측 확률이 제조자가 제시한 기준보다 높은지 확인하며 불 확실성의 정량화에서는 모델의 불확실성 예측 확률이 기준값 이상인지 확인 가 능하다. 제안하는 지표의 유효성과 현장 적용 가능성 확인을 위하여 사례 검증 을 시행한다. This thesis examines the evaluation methods for AI medical device software. With the advancement of AI technology, the utilization of AI medical device software in the medical field has become more prominent, necessitating verification of the safety and efficacy of such software. In the thesis, a method is proposed to address the shortcomings of existing evaluation methods for AI medical device software. The proposed method suggests additional metrics to assess the software's learning and prediction capabilities. As part of the proposed metrics, methods for adversarial example training, calibration, and quantification of uncertainty are introduced. Adversarial example training allows for performance enhancement and evaluation of adversarial robustness. Additionally, it examines whether the model's performance has improved compared to benchmarks without performance degradation. Calibration checks if the model's prediction probabilities exceed those specified by the manufacturer, while uncertainty quantification assesses if the model's uncertainty prediction probabilities meet predefined criteria. Case validation is conducted to verify the effectiveness and practicality of the proposed metrics and their applicability in real-world scenarios.

Cubic기반 공간 필터링을 이용한 LADAR 영상의 실시간 노이즈 개선 연구

하중림 아주대학교 IT융합대학원 2018 국내석사

3차원 영상 레이저레이다(LADAR, Laser Detection And Ranging) 시스템은 레이저 조사 후 반사되는 신호를 이용하여 3차원 영상 정보를 실시간 생성 및 전시하는 장비이다. LADAR 시스템은 레이저를 조사하고 거리정보의 획득을 위한 Sensor Unit과 3차원 영상의 생성을 위한 Logic Module 및 전원공급기, 시스템제어기로 구성된다. Logic Module은 LADAR 시스템의 제어 및 3차원 영상 신호처리를 담당하는 임베디드 시스템으로 LADAR 시스템을 제어하고, 조사된 레이저가 반사되어 도달하는 시간 정보 ToF (Time of Flight)를 이용하여 실시간 3차원 영상을 생성한다. 획득된 거리정보에는 많은 노이즈 성분을 포함하게 된다. 이러한 노이즈는 실시간 3차원 LADAR 영상의 품질을 저하시키고, 표적정보의 실시간 확인을 어렵게 한다. Logic Module은 Cubic 기반의 공간 필터링을 이용한 노이즈 제거 기법을 통해, 한정된 자원을 갖는 임베디드 환경에서 3차원 공간에 분포된 노이즈를 제거한다. 3차원 공간상에서 유효 Voxel 데이터와 노이즈 성분의 구분을 위하여, 주변 Cubic의 Voxel 분포 정보를 활용하였다. 실제 표적의 유효 Voxel 분포의 경우, 주변의 Voxel들의 분포와 상관도가 높아, 3차원 공간 필터링을 이용한 노이즈 제거 효과가 있음을 확인할 수 있었다. The LADAR(LAser Detection And Ranging) system is a device that generates and displays 3D image information in real time using signals reflected after laser irradiation. The LADAR system consists of a Sensor Unit for irradiating the laser and acquiring distance information, Logic Module for generating three-dimensional images, Power Supply, a System Controller. Logic Module is an embedded system for LADAR system control and 3-D image signal processing. The Logic Module generates a real-time 3D image using the time information (ToF) of the arrival time of the irradiated laser. The obtained distance information includes a lot of noise components. This noise degrades the quality of the real-time 3D LADAR image and makes it difficult to confirm the target information in real time. The Logic Module removes the noise distributed in the three-dimensional space in the embedded environment with limited resources through the noise elimination technique using the Cubic-based spatial filtering. In order to distinguish effective Voxel data and noise components in three - dimensional space, Voxel distribution information of surrounding Cubic was used. In the case of the effective Voxel distribution of the actual target, the correlation between the distribution of the surrounding Voxels is high, and it is confirmed that the noise removal using the three-dimensional spatial filtering is effective.

CTM을 활용한 DMB 주파수 수신 감도 분석

이승준 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

최근 DMB의 새로운 표준이 적용됨에 따라 기존의 DMB 수신기의 성능을 새로운 표준을 기준으로 측정할 필요가 있다. 논문에서는 새로운 표준을 따른 기존 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 리시버의 기준 성능을 측정하는 방법에 대해 연구한다. 이 연구 결과는 HD-DMB (High Definition Digital Multimedia Broadcasting) 등의 디지털 방송의 품질의 정확한 측정에 기여할 것이다. 본 논문에서는 DMB 수신기의 성능을 측정하는데 사용될 테스트 케이스를 구성하기 위하여 CTM(Classification Tree Method)을 사용하여 테스트 케이스를 생성하는 방법을 다룬다. CTM에서는 입력 조건을 분류하고, 분류된 입력을 기반으로 CT(Classification Tree : 분류 트리)를 구성하고, CT를 기반으로 테스트 케이스를 생성한다. CT기반 테스트는 경험 기반 테스트에서 놓치기 쉬운 입력 환경 조건에 대한 테스트 케이스를 체계적으로 생성할 수 있다. 논문에서는 DMB환경에서 입력 분류를 위해 실생활의 환경에 가까운 여러 가지 사례와 DMB 리시버 성능 평가 표준을 반영하여 주파수 환경에 따라 변화하는 RF(Radio Frequency)의 감도를 고려하여 CT를 구성한다. 구성된 CT를 이용하여 테스트 케이스를 생성하고 테스트 케이스를 이용하여 실험을 진행하고 그 결과를 분석한다.

차량의 자기장 측정방법에 관한 연구

이강호 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

본 논문에서는 자동차 환경에서의 전기 자기장에 의한 인체의 위해성에 관한 규제 흐름 및 규격을 검토 후, 차량 내 각종 제어, 통신 기기 등에서 발생되는 방출값을 관련 규격을 통하여 측정 및 비교 검토하였고, 국제 규격 IEC 62764-1 에서 제시한 기존 자기장 측정방법을 실제 환경에서 충분히 발생할 수 있는 현실적 상황을 반영한 제안하는 새로운 측정방법을 도입하여 측정하였으며 이 측정 결과에 대한 심도있는 고찰을 통하여 차량의 자기장 측정방법에 관한 새로운 가이드라인을 제시하고자 한다.

지능형 개인 도움시스템(IPA) 개발을 위한 오픈소스 연동방법 연구

김길현 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

최근 시리(siri)와 같이 사람의 말을 인식하고 대답해주는 서비스를 스마트폰 혹은 웹서비스로 제공해주고 있다. 이러한 지능형 처리를 위해서는 음성을 받아 드리고 웹상의 빅데이타를 검색하고 구문으로 분석, 정확도 부여등의 구현이 필요하다. 본 논문에서는 공개된 소스를 기반으로 하여 음성인식하는 ASR(Automatic Speech Recognition), 질문에 대한 내용을 데이터로 분석하고 응답을 만드는 QAS (Question Answering System), 결과를 음성으로 전달하는 TTS(Text to Speech) 로 구분하고 하나의 시스템으로 구현하는 연구와 분야별 적용될 수 있는 방법을 제안하고자 한다. The latest the siri and like this is offering services that recognize and respond to words in the Smartphone or web services. In order to handle intelligently these voices, It needs to search big data in the cloud and requires the implementation of parsing context accuracy given. In this paper, I would like to propose the study on the intelligent personal assistant development method base on the Open source with ASR(Automatic Speech Recognition), QAS(Question Answering System) and TTS(Text To Speech).

FPGA에서 OpenCL을 이용한 LSTM-RNN의 최적화

김문수 아주대학교 IT융합대학원 2018 국내석사

이 논문에서는 FPGA에서 OpenCL을 이용하여 LSTM을 최적화하는 방법 두 가지를 제안한다. 첫 번째 방법은 LSTM 신경망의 각 층을 순차로 처리하지만 한 층을 여러CU(compute unit)로 병렬 처리해서 성능을 향상시킨다. LSTM 각 층을 처리하기위해 입력, 계산, 출력을 담당하는 세 개의 커널을 사용한다. 계산을 담당하는 커널이 대부분의 처리시간을 소모하기 때문에 이 커널에 여러 CU를 할당한다. 두 번째 방법은 LSTM 각 층별로 독립적인 커널을 생성한다. 동일한 계산을 수행하는 커널을 층별로 따로 생성하는 방법은 중복 코드를 사용해서 소프트웨어공학에서 별로 선호하지는 않지만 신경망의 처리를 파이프라인으로 만들 수 있다. FPGA에서는 각 커널마다 하나 이상의 CU가 할당되기 때문에 이 방법을 사용하여 LSTM 각 층을 병렬 처리할 수 있다. 두 가지 방법을 비교 실험한 결과로는 두 개 층 정도의 얕은 LSTM 신경망에서는 첫 번째 방법의 성능이 좋게 나오고 그 이상의 깊은 LSTM 신경망에서는 두번째 방법의 성능이 좋게 나온다.

전자파 방사 내성 시험의 방해요인 분석

박윤현 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

본 논문에서는 시험인증 분야 중 전자파 적합성 관련 시험 항목인 규격 KN 61000-4-3 전자파 방사 내성 시험에 관한 것이다. 해당 분야에서는 안테나를 통해 인가한 노이즈가 주변 기자재나 환경에 의해 반사되어 시험기자재에 영향을 줄 수 있다는 전자파 반사에 의한 가설과 시험기자재와 같이 배치되는 다른 주변기기에서 나오는 노이즈가 측정하고 있는 시험기자재의 노이즈와 결합되어 시험 시 안테나로부터 인가되는 전계에 영향을 줄 수 있다는 전자파 결합의 대한 가설이 있다. 이에 따라 규격에 맞는 시험을 하기 위해 전자파의 반사와 결합 등 실제 시험 시 방해요인이 될 수 있는 환경에 대해서 검증 분석하였다. 가설을 검증하기 위해서 규격에서 요구하는 전기장 교정을 통해 챔버의 균일장을 확인 하였으며, 탁상형 기기에서 실제 시험 시 가장 많이 사용되는 균일장의 2 Point, 3 Point에서 80 MHz ~ 1 GHz까지 One Point Calibration을 통해 일반적인 환경에서의 변화와 반사체를 배치하였을 경우의 환경 변화, 결합체를 배치하였을 경우 등 Configuration의 변화를 확인 하였다. 측정 분석 결과, 규격에 따라 검증에서 사용된 전계 3 V/m를 각각 Configuration에 따라 인가하였을 시 Minimum Value 3 V/m, Maximum Value 3.15 V/m 의 전계가 측정 되었으며 반복된 측정에 의한 불확도 0.013 dB와 교정서 및 기타 인증서에 주어진 측정장비의 대한 불확도를 분석해 보았을 때 발생할 수 있는 합성표준불확도는 = 5 dB (신뢰수준 약 95 %, = 2)에 해당 되며 Minimum Value와 Maximum Value의 차이는 환경에 의한 변화가 규격에서 요구하는 전계에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 확인 할 수 있었다.

공진 인덕터를 이용한 ZVS DC/DC 컨버터

김명국 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

This paper proposes zero voltage switching (ZVS) bi-directional DC-DC converter with auxiliary circuit. The conventional DC-DC converter has a switching loss problem due to the hard switching. The proposed ZVS bi-directional DC-DC converter uses the soft switching with an additional circuit to decrease the switching loss. The additional circuit is made up the resonant inductor and back-to-back switch. It is possible to operate ZVS of all switches through the stored energy in resonant inductor of the auxiliary circuit. Therefore, the efficiency of whole system can be improved. The proposed topology is verified from PSIM simulations using 3-kW ZVS bi-directional DC-DC converter.

Laser 기기의 안전관리 동향 분석

박찬근 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

레이저 기술 발달로 다양한 레이저 제품이 시장에 보급이 확산 되고 있다. 레이저 포인터, 레이저 수평계, 온도계 및 차량 표시형 액세서리 등은 더 이상 특별한 제품이 아니라 쉽게 구입 할 수 있는 일반적인 제품이 되었다. 레이저 제품의 보급이 일반화 된 반면, 레이저 안전을 담당하는 정부기관 및 제조자, 그리고 소비자 또한 레이저의 위험성을 간과하고 있다. 특히 레이저 제품을 사용하는 소비자는 위험성에 대한 인지 없이 무분별한 사용으로 안전사고가 지속적으로 발생하고 있으며, 레이저에 의하여 시력에 손상을 입었음에도 불구하고 바로 인지 하지 못하는 이유로 보고 되지 않은 사고가 더 많은 것으로 추측된다. 본 연구에서는 레이저 기기의 위험성에 대하여 조사하고, 위험성을 평가 할 수 있는 국제표준(IEC 60825-1)을 적용하여 시중 레이저 제품을 평가하여 안전 수준을 검토 하였으며, 선진국의 안전 관리 현황 및 관련 기술 동향을 분석 하였다.

Cortex-M3기반 System 보안 플랫폼 구현에 대한 연구

박정길 아주대학교 IT융합대학원 2017 국내석사

Embedded system에서 타 업체의 요청으로 software를 공개하게 되면 제품 복사 방지 대책을 세워야 힘들게 개발한 제품을 지킬 수 있다. Security chip를 사용하지 않고, 핵심 code 보호와 제품 복사를 방지하면서 software를 공개할 수 있는 보안 platform을 제안하고자 한다. Cortex-M3기반 MCU의 내부 flash의 영역을 IAP(In-application programming)와 APP(Application programming)로 나누어, IAP 영역에는 핵심 code와 보안인증 code를 배치하고, APP 영역에는 외부업체의 개발자가 공개된 핵심 code의 prototype만을 사용하여 구현한 program이 배치되는 platform을 제안한다.