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한국항행학회> 한국항행학회논문지> 컬러 히스토그램과 CNN 모델을 이용한 객체 추적

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컬러 히스토그램과 CNN 모델을 이용한 객체 추적

Object Tracking using Color Histogram and CNN Model

박성준 ( Sung-jun Park ) , 백중환 ( Joong-hwan Baek )
  • : 한국항행학회
  • : 한국항행학회논문지 23권1호
  • : 연속간행물
  • : 2019년 02월
  • : 77-83(7pages)

DOI


목차

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. Tracker
Ⅲ. 분류기
Ⅳ. 알고리즘 구조도
Ⅴ. 실 험
Ⅵ. 결 론
Acknowledgments
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본 논문에서는 컬러 히스토그램과 CNN 모델을 이용한 객체 추적 기법 알고리즘을 제안한다. CNN (convolutional neural network) 모델 기반 객체 추적 알고리즘인 GOTURN (generic object tracking using regression network)의 정확도를 높이기 위해 컬러히스토그램 기반 mean-shift 추적 알고리즘을 합성하였다. 두 알고리즘을 SVM (support vector machine)을 통해 분류하여 추적 정확도가 더 높은 알고리즘을 선택하도록 설계하였다. Mean-shift 추적 알고리즘은 객체 추적에 실패할 때 경계 박스가 큰 범위로 움직이는 경향이 있어 경계 박스의 이동거리에 제한을 두어 정확도를 향상 시켰다. 또한 영상 평균 밝기, 히스토그램 유사도를 고려하여 두 알고리즘의 추적 시작 위치를 초기화하여 성능을 높였다. 결과적으로 기존 GOTURN 알고리즘보다 본 논문에서 제안한 알고리즘이 전체적으로 정확도가 1.6% 향상되었다.
In this paper, we propose an object tracking algorithm based on color histogram and convolutional neural network model. In order to increase the tracking accuracy, we synthesize generic object tracking using regression network algorithm which is one of the convolutional neural network model-based tracking algorithms and a mean-shift tracking algorithm which is a color histogram-based algorithm. Both algorithms are classified through support vector machine and designed to select an algorithm with higher tracking accuracy. The mean-shift tracking algorithm tends to move the bounding box to a large range when the object tracking fails, thus we improve the accuracy by limiting the movement distance of the bounding box. Also, we improve the performance by initializing the tracking start positions of the two algorithms based on the average brightness and the histogram similarity. As a result, the overall accuracy of the proposed algorithm is 1.6% better than the existing generic object tracking using regression network algorithm.

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  • : 공학분야  > 항공공학
  • : KCI 등재
  • : -
  • : 격월
  • : 1226-9026
  • : 2288-842X
  • : 학술지
  • : 연속간행물
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  • : 1545


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1항공기 지상 이동 Fast-Time 시뮬레이터 개발

저자 : 김태영 ( Tae Young Kim ) , 박배선 ( Bae-seon Park ) , 이현웅 ( Hywonwoong Lee ) , 이학태 ( Hak-tae Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 1-7 (7 pages)

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본 연구에서는 항공기 지상 이동 fast-time 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터는 FCFS (first-come first-served) 스케줄러로부터 생성된 스케줄을 사용하여 항공기를 지상 이동시키는데, 항공기의 움직임을 모사하기 위해 1차원 등속 이동 운동 모델을 적용하였다. 공항 내 항공기 충돌 위험이 발생하는 상황을 분석하여 총 6개의 상황으로 분류하였으며 충돌 감지 및 회피 알고리즘을 구현하여 분리 거리를 유지하고 교착 상태를 방지하도록 하였다. 인천국제공항의 실제 운용상황을 모사한, 72대의 항공기가 포함된 시나리오에 대하여 테스트를 실시하였다. 충돌 감지 및 회피 기능을 사용하지 않은 경우, 다양한 위험 상황이 확인되었으며, 충돌감지 및 회피 알고리즘을 사용하면 위험 상황이 없어지는 대신 추가적인 지연이 발생함을 확인하였다. 또한 회피 알고리즘에서 3가지 통행 우선순위 부여 방식을 구현하여 각 방식에 따른 지연 대수와 평균 지연 시간을 비교하였다. 남은 거리 또는 남은 시간에 따라 우선 순위를 부여하는 방식이 각 상황별 최소 지연을 선택하는 방식에 비하여 전체 추가 지연이 작아짐을 확인하였다.

2조종사 정상 체크리스트와 휴먼에러의 탐색적 사례연구를 통한 훈련방안 개선연구 : General Aviation 학생조종사를 중심으로

저자 : 이근영 ( Gun-young Lee ) , 손병욱 ( Byoung Wook Son ) , 박성식 ( Sung-sik Park )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 8-19 (12 pages)

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조종사는 휴먼에러(human error)를 감소시키기 위한 방법들 중 하나로 체크리스트를 사용하여 항공의 안전에 도움이 되는 도구로 사용하고 있다. 하지만 복잡한 체크리스트는 경험이 부족한 학생 조종사들에게는 체크리스트가 작성된 본연의 목적과 다르게 안전에 위해요인이 될 수 있다. 본 연구는 우선 학생조종사들이 사용하는 정상 체크리스트의 구성항목들을 단계 별로 살펴보았다. 이를 통해 체크리스트를 구성하는 요인들이 휴먼에러를 구성하는 요인들과 어떤 상관관계를 내포하는 지 학생조종사들을 대상으로 한 사례연구를 통해 규명하고자 하였다. 탐색적 사례연구를 통해 다음과 같은 시사점을 제안하였다. 학생조종사들이 preflight inspection 체크리스트 점검을 수행함에 있어 기체에 대한 외부점검을 효율적으로 수행하도록 기체구조 또는 동력계통에 대한 전문지식 강화가 필요하다. 비행 시마다 조종사뿐만 아니라 해당 비행기의 정비 담당자가 외부점검을 실시하여 더블체크를 하는 재확인 절차를 통하여 안전을 증진시켜야 할 것이다.

3공항정책과 리더십이 성과에 미치는 영향 : 공기업 경영평가 수행도의 매개효과

저자 : 백정선 ( Jeong-sun Beak ) , 이윤철 ( Yun-cheol Lee ) , 이영길 ( Yung-kil Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 20-35 (16 pages)

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본 연구의 목적은 공항정책과 리더십이 공기업 경영평가 수행도와 성과관리시스템을 통해 성과에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 데이터는 인천국제공항공사와 한국공항공사에서 simple random sampling으로 533명의 임직원을 대상으로 설문조사를 통해 수집하였다. 데이터 분석은 구조방정식모형(SEM; structural equation modeling)을 사용하였다. 연구결과는 공항정책과 리더십이 공항 성과에 핵심변수라는 것과 공기업 경영평가 수행도는 매개효과가 유의하다는 것을 실증연구를 통해 규명하였다. 따라서 본 연구는 공항정책에 관한 적극적인 제안과 통찰력 있는 리더십이 필요하다는 것을 주장하고 있다. 이 논문은 공기업 경영평가 연구에 새로운 관점을 탐구하고 공항 성과를 위한 방향을 제공하는 연구자와 실무자에게 실질적인 도움을 제공한다.

4차세대 V2X 시스템과 그 전송 거리 분석

저자 : 안진수 ( Jinsoo Ahn ) , 김백 ( Baik Kim ) , 김용호 ( Ronny Yongho Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 30-37 (8 pages)

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본 논문에서는 최신 커넥티드 카 기술에 적용되는 IEEE 802.11p 표준에 기반한 현세대 및 차세대 V2X (vehicle to anything) 시스템에 대해 분석하고 차세대 V2X 시스템에 적용될 수 있는 채널 접근 기술을 제시한다. 제안하는 기법은 차세대 무선랜 표준의 직교 주파수 분할 다중 사용자 전송 환경에서의 다중 사용자 전송 기법을 차용하여 IEEE 802.11p 기반 차세대 표준에 적용하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서는 기존 IEEE 802.11p 표준 기반 시스템과 제안하는 시스템 간의 그 전송 거리 및 지리적 네트워크 면적 성능을 측정함으로써 제안하는 기법에 의해 해당 요소들이 어느 정도 개선될 수 있는지를 보이며, 이를 통해 얻어낸 본 연구의 실험 결과는 제안하는 기법들이 기존 V2X 표준 및 시스템의 성능을 개선시키는 데에 매우 적합함을 보인다. 또한, 본 논문은 제안하는 기법을 포함한 차세대 V2X 채널 접근 기법에 대한 분석 방법과 실험 결과를 함께 제공한다.

5익형과 엔진 종류를 고려한 도로주행형 PAV 초기 사이징

저자 : 차재영 ( Jae-young Cha ) , 황호연 ( Ho-yon Hwang )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 44-54 (11 pages)

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많은 나라들에서 늘어가는 자동차로 인한 교통체증에 대체 할 수 있는 새로운 교통수단에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한, 경제적인 성장으로 인한 자동차 보유 대수의 증가로 앞으로 교통체증은 더욱 증가할 것이다. 이를 위해 도로주행형 개인용 항공기(PAV; personal air vehicle)에 관한 많은 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 도로주행형 PAV의 사이징에서 엔진과 익형의 종류에 따른 주요 설계 변수인 익면하중과 동력대중량비를 구하기 위한 사이징을 수행하였다. 즉, 사이징 과정에서 국내 환경과 일반항공기급 인증기준인 FAR PART 23을 고려한 임무형상에 대하여 익면하중, 동력대중량비, 제동마력, 그리고 연료효율의 그래프를 통해서 설계점을 결정하는 연구도 수행하였다. 사이징 결과 디젤 엔진을 사용하는 경우가솔린 엔진보다 더 큰 중량으로 인해 더 큰 이륙총중량, 날개 면적, 그리고 더 큰 동력을 요구한다.

6서비스워커 기반의 캐싱 시스템을 이용한 웹 콘텐츠 로딩 속도 향상 기법

저자 : 김현국 ( Hyun-gook Kim ) , 박진태 ( Jin-tae Park ) , 최문혁 ( Moon-hyuk Choi ) , 문일영 ( Il-young Moon )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 55-60 (6 pages)

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웹은 사람들의 일상생활에 있어 가장 밀접한 기술 중 하나로 오늘날 대부분의 사람들은 웹을 통해 데이터를 공유하고 있다. 단순 메신저, 뉴스, 영상뿐만 아니라 다양한 데이터가 현재 웹을 통하여 전파되고 있는 셈이다. 또한 웹 어셈블리 기술이 등장하면서 기존 네이티브 환경에서 구동되던 프로그램들이 웹의 영역에 진입하기 시작하면서 웹이 공유하는 데이터는 이제 VR/AR 콘텐츠, 빅데이터 등 그 범주가 점차 넓어지고, 크기가 거대해지고 있다. 따라서 본 논문에서는 브라우저에 종속적이지 않고 독립적으로 동작이 가능한 서비스워커와 웹 브라우저 내에 데이터를 효과적으로 저장할 수 있는 캐시 API를 활용하여 웹 서비스를 사용하는 사용자들에게 웹 콘텐츠를 효과적으로 전달할 수 있는 방법을 제시하였다

7수중 가시광 통신을 이용한 블랙박스 데이터 회수 시스템 연구

저자 : 손현중 ( Hyeon-joong Son ) , 최형식 ( Hyeung-sik Choi ) , 강진일 ( Jin-il Kang ) , 서주노 ( Joo-no Sur ) , 정성훈 ( Seong-hoon Jeong ) , 이재헌 ( Jaeheon Lee ) , 김서강 ( Seo-kang Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 61-68 (8 pages)

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블랙박스 본체를 회수하지 않고도 블랙박스의 정보나 수중 장비의 기록된 정보 등을 회수할 수 있도록 빛을 이용하는 수중 무선광 통신 시스템은 매우 요긴하다. 본 논문에서는 탁도가 높은 천해환경에서 수중 가시광 통신 시 발생하는 노이즈 원인을 분석하고 이러한 환경에서도 노이즈를 효과적으로 제거하면서도 광 검출 신호의 최대 전압 스윙을 향상시킬 수 있는 기준신호 기반의 광검출 센서 기술을 연구하였다. 그리고 개발한 통신 시스템의 성능을 입증하기 위해 광 무선통신 시스템을 제작하고 탁한 해수가 담긴 수조에서 송수신 시험을 수행하여 개발한 광 무선통신 기법이 실제로 효과가 있음을 검증하였다.

8유전율 측정을 위한 고감도 마이크로스트립 결함 접지 구조 기반 센서 설계

저자 : 여준호 ( Junho Yeo ) , 이종익 ( Jong-ig Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 69-76 (8 pages)

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본 논문에서는 평면 유전체 기판의 유전율 측정을 위해 마이크로스트립 결함 접지 구조를 기반으로 한 고감도 마이크로파 센서의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 센서는 H-모양 개구의 리지 구조를 커패시터 기호 모양으로 변형하여 설계하였다. 제안된 센서의 감도를 기존의 이중 링 상보형 분할 링 공진기를 기반으로 한 센서의 감도와 비교하였다. 두 센서는 피 시험 기판이 없는 상태에서 전송 계수가 1.5 GHz에서 공진하도록 0.76 mm 두께의 RF-35 기판 상에 설계하고 제작하였다. 피 시험 기판으로 비유 전율이 2.17에서 10.2 범위에 있는 타코닉 기판 5종을 선택하였다. 실험 결과, 전송계수 공진 주파수의 이동으로 측정된 제안된 센서의 감도는 기존 이중 링 상보형 분할 링 공진기를 기반으로 한 센서와 비교할 때 1.31배에서 1.62배 증가하는 것을 확인하였다.

9컬러 히스토그램과 CNN 모델을 이용한 객체 추적

저자 : 박성준 ( Sung-jun Park ) , 백중환 ( Joong-hwan Baek )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 77-83 (7 pages)

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본 논문에서는 컬러 히스토그램과 CNN 모델을 이용한 객체 추적 기법 알고리즘을 제안한다. CNN (convolutional neural network) 모델 기반 객체 추적 알고리즘인 GOTURN (generic object tracking using regression network)의 정확도를 높이기 위해 컬러히스토그램 기반 mean-shift 추적 알고리즘을 합성하였다. 두 알고리즘을 SVM (support vector machine)을 통해 분류하여 추적 정확도가 더 높은 알고리즘을 선택하도록 설계하였다. Mean-shift 추적 알고리즘은 객체 추적에 실패할 때 경계 박스가 큰 범위로 움직이는 경향이 있어 경계 박스의 이동거리에 제한을 두어 정확도를 향상 시켰다. 또한 영상 평균 밝기, 히스토그램 유사도를 고려하여 두 알고리즘의 추적 시작 위치를 초기화하여 성능을 높였다. 결과적으로 기존 GOTURN 알고리즘보다 본 논문에서 제안한 알고리즘이 전체적으로 정확도가 1.6% 향상되었다.

10분류 알고리즘과 NCA를 활용한 기계학습 기반 구조건전성 모니터링 시스템

저자 : 신창교 ( Changkyo Shin ) , 권현석 ( Hyunseok Kwon ) , 박유림 ( Yurim Park ) , 김천곤 ( Chun-gon Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 23권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 84-89 (6 pages)

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본 연구는 복합재 항공기의 비행 데이터를 활용한 기계학습 기반 구조건전성 모니터링 시스템 연구의 예비 연구이다. 본 연구에서는 구조건전성 모니터링에 이용되기에 가장 적합한 기계학습 알고리즘을 선별하고, 실 기체 데이터에 대한 적용을 위해 차원 축소를 수행하였다. 이를 위해 외팔보를 통해 모사된 항공기 날개 구조와 부가 질량을 통해 손상 모사 실험을 진행하고, 분류 알고리즘을 통해 데이터를 손상의 위치와 정도에 따라 구분하였다. 이를 위해 FBG (fiber bragg grating) 센서를 부착한 외팔보의 진동 실험을 통해 정상상태와 12개의 손상상태에 대한 데이터를 취득하고, MATLAB 환경에서 tree, discriminant, SVM (support vector machine), kNN, ensemble 알고리즘의 비교와 파라미터 튜닝을 통해 가장 적합한 알고리즘을 도출하였다. 또한 NCA (neighborhood component analysis)를 이용한 특징 선택을 통해, 실 기체에서 나올 수 있는 고차원 데이터의 관리를 위해 필요한 차원 축소를 수행하였다. 그 결과, quadratic SVM이 NCA를 적용하지 않은 모델에서 98.7%, NCA를 적용한 모델에서 95.9%로 가장 높은 정답률을 보였다. 또한 NCA 적용 후 모델의 예측 속도, 학습 시간, 용량이 모두 향상되었다.

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