측정 노이즈가 수반된 생체운동역학 데이터 분석을 위한 위상차복원법에 관한 연구

김세영; 박철훈; 김병인

doi:10.3795/KSME-B.2019.43.4.277

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저자정보: 김세영 (한국기계연구원) 박철훈 (한국기계연구원) 김병인 (한국기계연구원)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제43권 제4호(통권 제403호)

발행연도: 2019.4

수록면: 277 - 282 (6page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2019.43.4.277

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본 연구는 위상차복원법을 활용하여 주기성을 갖는 생체운동역학 데이터 분석 시 측정 노이즈 레벨에 따라 복원되는 데이터의 등거리 변환 특성이 이론적으로 어떻게 변화하는지를 고찰하기 위해 모델 시뮬레이션 기반으로 수행되었다. 먼저 동역학 시스템(N=10)의 상태값이 모두 끌개에 수렴하도록 시스템을 설계한 후 위상차복원법을 통해 해당 시스템의 시간 응답 궤적을 토폴로지 변환 하였다. 이때, 측정 노이즈 증가에 따른 등거리 변환 특성을 수치화하기 위해 각 시스템 별로 끌개 위에 존재하는 데이터 값 중 서로 다른 두 지점 2,000쌍을 표본 선정하여, 토폴로지 변환 전후의 두 지점 사이 거리값 변화를 계산하였다. 결과적으로 노이즈 레벨에 따른 등거리 변환 특성에 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 이는 복원되는 궤적의 형태학적 정보들이 노이즈에 의해 심각하게 왜곡되지 않음을 의미한다.

#Attractor(끌개) #Phase Space Reconstruction(위상차복원법) #Topological Transformation(토폴로지 변환) #Isometry(등거리 변환) #Mutual Information(상호정보량)

참고문헌 (16)

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Labini, F. S., Meli, A., Ivanenko, Y. P. and Tufarelli, D., 2012, Recurrence Quantification Analysis of Gait in Normal and Hypovestibular Subjects, Gait & Posture, Vol. 35, No. 1, pp. 48~55.

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Deyle, E. R. and Sugihara, G., 2011, Generalized Theorems for Nonlinear State Space Reconstruction, PLoS One, Vol. 6, No. 3, p. e18295.

Xu, P., 2009, Differential Phase Space Reconstructed for Chaotic Time Series, Applied Mathematical Modelling, Vol. 33, No. 2, pp. 999~1013.

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