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음원 분리 기술은 오디오 데이터 처리량이 많아짐에 따라 필요성이 대두되고 있는 기술 중 하나 이다. 본 연구에서는 주어진 음원을 입력 데이터로 하여 오토인코더 모델에 입력해 보컬, 드럼, 베이스 등 각 특성을 지니고 있는 잠재 벡터들을 추출한다. 이렇게 생성된 잠재 벡터들에 t-SNE 를 적용하여 이들 중 유사한 성질을 지닌 벡터들끼리 군집을 만들어 시각화하고, 그 정도를 수치 화하기 위해 실루엣 계수를 사용해 모델의 대략적인 성능을 평가한다. 또한, 기존의 대다수의 음원 분리 연구들이 음원을 2차원 데이터로 전처리한 뒤 모델에 입력하는 방식을 택했기에, 본 연구에서는 시퀀스 데이터 형식 그대로 모델에 집어넣어 전처리 방식에 변화를 주었기에 다양한 활용방안을 기대해 볼 수 있다. 주제어: 음원 분리, 오토인코더, t-SNE, 잠재 벡터
그래프에서 채색수를 구하는 문제, 이른바 그래프 채색 문제는 NP-complete 문제로서, 오랜 기간동안 전산 이론의 주요한 화제를 차지해온 문제중 하나이다. 이를 완벽히 다항시간 내에 해결 하는 알고리즘은 밝혀져 있지 않지만, 특수한 그래프에서는 다항시간 내에 해결이 가능하다. 본 연구에서는 그래프의 최장 단순 경로 및 그래프 내에 존재하는 클리크의 크기와 관련된 지표가 일정한 경우 다항시간에 문제를 해결할 수 있는 알고리즘을 고안하였다. 추가적으로, 이에 대한 의사코드 및 가능한 경우 C++을 통해 구현한 코드를 통해 실제로 알고리즘이 잘 작동한다는 사실을 판단 및 조건을 만족하는 그래프에서의 채색수를 쉽게 구할 수 있도록 하였다. 주제어: Graph coloring, Chromatic number, 최장 단순 경로, 클리크
본 연구에서는 Cactus graph에서 간선의 가중치가 변할 때, 임의의 두 정점 사이 최단 거리 쿼리를 온라인으로 처리하는 두 가지 알고리즘을 제시한다. 정점의 개수가 N일 때, Heavy-Light Decomposition을 이용한 첫 번째 알고리즘은 매 쿼리를 O (lo g2N ) 시간 복잡도로 처리하며, Link/Cut Tree를 이용한 두 번째 알고리즘은 매 쿼리를 amortized O (lo g2N ) 시간 복잡도로 처리한다. 두 알고리즘 모두 공간 복잡도는 O(N)이다. 두 알고리즘을 제시하고 시간 복잡도를 분석한 뒤, 두 번째 알고리즘의 실제 실행 시간을 분석하였다. 주제어: Cactus graph, Shortest path, Link/Cut Tree, Heavy-Light Decomposition, Online Query, Segment tree
lower envelope는 2차원 평면에서 x에 대한 y의 함수를 가지는 집합 S에 대해 각 x 좌표에서 최소의 y 좌표 값을 가지는 모든 점의 집합을 의미한다. 이를 관리하는 것은 동적 계획법을 최적화하는 등의 다양한 문제에 응용될 수 있는 중요한 연구 과제이다. 본 연구에서는 n 개의 서로 다른 이차함수 f1, f2,…, fn 에 대한 구간 [l 1, r1), [l2, r2), …, [l n, rn)에 대하여 모든 구간은 Laminar Set Family를 이룬다는 사실을 이용하고, 이차함수 lower envelope에 이차함수가 추가되는 경우의 수를 분석하여 이차함수 lower envelope에 이차함수 를 추가하는 문제를 Splay Tree, Link-Cut Tree 자료구조를 통해 해결하는 방법을 제시한다. 주제어: 동적 계획법 최적화, lower envelope, 이차함수, Splay Tree, Link-Cut Tree
현재, 시각장애인이 특정 지점까지 이동할 때 장애물을 피해서 갈 수 있는 단기 또는 장기 경로 를 찾는 연구는 많이 진행되었지만, 지하철의 스크린 도어의 경계 부분이나 화장실 문 손잡이의 위치 등을 정확하게 찾는 것에 집중한 연구는 많이 진행되지 않았다. 대부분의 공간이 문으로 구분된 현재 상황에서 시각장애인이 이동의 편의성을 가지려면 문손잡이를 쉽게 인식할 수 있어야 한다. 그렇지 않을 시 문손잡이의 위치를 알고 잡아 문을 여는 동작을 실행하는 것이 어려워 정면에 문이 있다는 것을 알아도 문을 쉽게 열지 못할 수 있다. 이 연구를 통해 문손잡이를 인식하 고, 문손잡이의 위치를 알리는 음성 안내 시스템을 개발한다면 이러한 불편함을 해소할 수 있을 것이다. 주제어: 시각장애인, 문손잡이, 객체 검출, 객체 위치 식별, 음성 안내 시스템
동작 인식 기술은 스포츠에서 사용자의 동작을 분석하여 자세 교정 및 자동판독에 사용하기 위해 느리더라도 정확한 동작 인식이 요구되거나, 공항 등의 공공장소에 설치된 CCTV에서 수상한 움직임을 감지하여 범죄를 예방하기 위해 빠른 판단이 우선시 여겨지는 등, 넓은 범위에서 사용되 며 상황에 맞는 적절한 동작 인식이 요구된다. 우리는 영상에서 사람의 특징점을 추출하는 알고 리즘을 적용해 제작한 데이터 세트와 Canny 연산을 통해 이진화된 영상 데이터 세트를 이용하여 LSTM 모델을 학습시키고, 각 모델의 성능을 비교하여 상황에 맞는 알고리즘을 선택할 수 있도 록 할 것이다. 주제어: 스켈레톤, 동작 인식, YOLO, LSTM
본 연구는 논문 등 출판물에서의 수식 작성 과정을 간단히 하기 위해 KaTeX와 자바스크립트, HTML을 응용하여 TeX 문법 형식으로 작성된 코드를 간단히 이미지화 할 수 있고, 실시간으로 미리보기를 보여주어 What You See Is What You Get(WYSIWYG) 방식의 GUI를 가진 애플리케이션으로 개발하는 과정에 관한 연구이다. 본 연구팀이 개발한 SvgTeX는 TeX 언어를 이미지화 할 때 코드 앞부분에 전처리 과정과 컴파일러 설치 등의 불편함을 해소하고 더 직관적으 로 TeX를 작성하는 과정을 보여주고 간편히 수식의 이미지를 얻을 수 있게 하는 기능을 수행한 다. 본 연구팀은 이러한 목적을 가지고 SvgTeX를 개발했다. 주제어: 벡터 이미지, TeX, GUI, 출판, 화질
한국인의 비만률이 높아짐에 따라 죽상경화증에 의한 대동맥류 발생 위험이 높아지고 있다. 대동 맥류는 터진다면 매우 치명적이므로 조기 발견이 중요하다. 일반적인 경우 대동맥류는 증상이 없기 때문에 대부분 다른 질병 검사를 받으면서 발견하게 된다. 우리는 대동맥류 발견을 위한 보조 프로그램을 만들 어서 대동맥류 조기 발견와 오진률을 개선할 것이다. 대동맥류 발견을 위해 흉부 X-Ray 사진을 정상과 대동맥류로 나눠 찾고, 사진을 색 반전, 경계서 강화, 노이즈 필터링 등 이미지 처리 기술을 통해 가공하여 머신러닝을 통해 사진을 학습시킬 것이다. 색 반전, 경계선 강화, 노이즈 필터링을 복합적으로 처리한 후 실험해보며, 각각의 경우의 정확성과 속도를 비교하 여 최적의 모델을 찾아 프로그램을 개발할 것이다. 주제어: X-ray, 이미지 처리, 대동맥류, 머신러닝, 의료보조 프로그램
다양한 인공지능이 발전하고 있는 만큼 인공지능을 학습시킬 때 이용되는 데이터의 보안 문제 또한 중시되고 있는데, 연합 학습이라는 학습 방식은 기존의 학습 방식에 비해 더 효율적이고 우수한 보안을 가진다. 이러한 장점을 가진 연합 학습은 중독 공격에 취약하다는 문제가 있기에 공격 으로부터 대항할 수 있는 알고리즘이 개발되어 왔다. 그 중 하나인 FoolsGold 알고리즘은 높은 정확도로 공격을 막아주지만, 공격을 하는 주체(sybil)가 하나밖에 없을 때 공격에 무방비해진다는 취약점이 존재한다. 그렇기에 우리는 FoolsGold 알고리즘을 분석해 취약점을 찾고, 해결 방안을 찾고자 하였다. 기존의 FoolsGold 알고리즘에서는 벡터간의 코사인 유사도를 이용해 학습률을 계산하였다. 우리는 여기서 코사인 유사도가 아닌 다양한 벡터 유사도를 이용하고 학습률을 계산하는 식에 삼각함수를 도입하는 방법 등을 제안하고자 한다. 주제어: Federated Learning, Poisoning Attack, FoolsGold Algorithm
일상생활 속에서 카카오톡과 같은 메신저로 대화하는 빈도가 늘어나고, 그러한 정보를 가로채는 해킹 사례도 생기면서 통신 암호화의 중요성이 부각되고 있다. 이번 연구를 통하여 암호화가 전반적으로 어떻게 일어나는지에 대해 탐구하고, 암호화 알고리즘을 사용하여 직접 안전한 채팅 프로그램을 만들어 보고자 하였다. node.js를 이용하여 기본적인 채팅 툴을 만들었으며, socket을 이용하여 실시간 통신이 가능하도록 하였다. 채팅을 암호화하는 알고리즘으로는 AES256을 사용하였다. 이번 연구로 정보 보안에 대한 관심을 고취하고 인터넷 채팅을 안전하게 사용할 수 있도 록 하고자 한다. 주제어: 대칭키 암호, 비대칭키 암호, hash function, socket, 웹 개발
본 연구는 표정 인식 기술의 정확도 향상을 위한 인간의 표정을 7가지의 종류로 분류하는 시스템 및 알고리즘에 관하여 연구하였다. 정보화 시대로 접어들면서 사람과 컴퓨터 사이의 상호작용이 주목받고 있는 가운데, 사람간의 상호작용의 큰 부분을 차지하는 감정을 판단하기 위한 정밀한 표정인식 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 딥러닝을 통한 표정 인식 알고리즘의 정확도와 처리 속도 사이의 균형을 찾아내 궁극 적으로 최상의 효율을 가진 표정 인식 기술을 찾아내는 것을 목적으로 하였다. 주제어: 얼굴표정인식, 기계학습, 심층학습, 컴퓨터비전, 인공지능
고도화된 온실 제어 기술과 스마트 제어 기능을 접목하여 실용적인 디지털 농업을 실현해보기 위하여 아두이노와 젯슨 나노를 사용하여 스마트 팜을 제작하였다. 이는 아두이노의 장거리 무선 신호 전송이 원활하지 않기 때문인데, 아두이노의 무선 신호 전송 문제를 해결한다면 더욱 간소 화된 스마트 팜 운영이 가능할 것이라 추론된다. 또한 소규모 스마트 팜이었기에 펌프 하나로 끝 날 수 있었으나, 규모를 키운다면 급수 문제가 발생할 것인데, 스프링클러를 사용하여 이를 해결 하고자 한다. 스마트 팜이 생각보다 많은 기술들이 사용된다는 것을 알게 되었고, 4차 산업혁명 을 기반으로 미래 지구 환경을 고려한 다양한 기술이 융합되어 미래 인류의 먹거리를 책임질 장래가 유망한 분야라는 것을 깨닫게 되었다. 추후 산업 기술과 생명 공학 기술의 무궁무진한 발전 이 이루어진다면 혁신적인 차세대 스마트 팜을 활용하여 인구 감소가 야기한 농업 문제도 해결할 수 있을 것으로 예측하였다. 주제어: 아두이노, 젯슨나오, 스마트 팜, 온실제어, 농업