Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.22
no.1
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pp.1-8
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2018
Recently, the convolutional neural network shows high performance in many computer vision tasks. However, convolutional neural networks require enormous amount of operation, so it is difficult to adopt them in the embedded environments. To solve this problem, many studies are performed on the ASIC or FPGA implementation, where an efficient representation method is required. The fixed-point representation is adequate for the ASIC or FPGA implementation but causes a performance degradation. This paper proposes a separate optimization of representations for the convolutional layers and the batch normalization layers. With the proposed method, the required bit width for the convolutional layers is reduced from 16 bits to 10 bits for the ResNet-50 neural network. Since the computation amount of the convolutional layers occupies the most of the entire computation, the bit width reduction in the convolutional layers enables the efficient implementation of the convolutional neural networks.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.22
no.5
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pp.728-733
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2018
Deep learning has been actively studied for predicting protein secondary structure based only on the sequence information of the amino acids constituting the protein. In this paper, we compared the performances of the convolutional neural networks of various structures to predict the protein secondary structure. To investigate the optimal depth of the layer of neural network for the prediction of protein secondary structure, the performance according to the number of layers was investigated. We also applied the structure of GoogLeNet and ResNet which constitute building blocks of many image classification methods. These methods extract various features from input data, and smooth the gradient transmission in the learning process even using the deep layer. These architectures of convolutional neural networks were modified to suit the characteristics of protein data to improve performance.
Although deep neural network-based acoustic models have greatly improved the performance of automatic speech recognition (ASR), reverberation still degrades the performance of distant speech recognition in indoor environments. In this paper, we adopt the DenseNet, which has shown great performance results in image classification tasks, to improve the performance of reverberant speech recognition. The DenseNet enables the deep convolutional neural network (CNN) to be effectively trained by concatenating feature maps in each convolutional layer. In addition, we extend the concept of multi-resolution CNN to multi-resolution DenseNet for robust speech recognition in reverberant environments. We evaluate the performance of reverberant speech recognition on the single-channel ASR task in reverberant voice enhancement and recognition benchmark (REVERB) challenge 2014. According to the experimental results, the DenseNet-based acoustic models show better performance than do the conventional CNN-based ones, and the multi-resolution DenseNet provides additional performance improvement.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.4
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pp.511-523
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2023
Research on the integration of unmanned aerial vehicles and deep learning for reinforced concrete damage detection is actively underway. Convolutional neural networks have a high impact on the performance of image classification, detection, and segmentation as backbones. The MobileNet, a pre-trained convolutional neural network, is efficient as a backbone for an unmanned aerial vehicle-based damage detection model because it can achieve sufficient accuracy with low computational complexity. Analyzing vanilla convolutional neural networks and MobileNet under various conditions, MobileNet was evaluated to have a verification accuracy 6.0~9.0% higher than vanilla convolutional neural networks with 15.9~22.9% lower computational complexity. MobileNetV2, MobileNetV3Large and MobileNetV3Small showed almost identical maximum verification accuracy, and the optimal conditions for MobileNet's reinforced concrete damage image feature extraction were analyzed to be the optimizer RMSprop, no dropout, and average pooling. The maximum validation accuracy of 75.49% for 7 types of damage detection based on MobilenetV2 derived in this study can be improved by image accumulation and continuous learning.
We present an approximate DRAM architecture for energy-efficient deep learning. Our key premise is that by bounding memory errors to non-critical information, we can significantly reduce DRAM refresh energy without compromising recognition accuracy of deep neural networks. To validate the key premise, we make extensive Monte-Carlo simulations for several well-known convolutional neural networks such as LeNet, ConvNet and AlexNet with the input of MINIST, CIFAR-10, and ImageNet, respectively. We assume that the highest-order 8-bits (in single precision) and 4-bits (in half precision) are protected from retention errors under the proposed architecture and then, randomly inject bit-errors to unprotected bits with various bit-error-rates. Here, recognition accuracies of the above convolutional neural networks are successfully maintained up to the 10-5-order bit-error-rate. We simulate DRAM energy during inference of the above convolutional neural networks, where the proposed architecture shows the possibility of considerable energy saving up to 10 ~ 37.5% of total DRAM energy.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.05a
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pp.97-100
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2016
Using the CNN(Convolutinal Neural Network), Deep Learning for variety of fields are being developed and these are showing significantly high level of performance at image recognition field. In this paper, we show the test accuracy which is learned by large-scale training data, over 5,000,000 of Korean characters. The architecture of CNN used in this paper is KCR(Korean Character Recognition)-AlexNet newly created based on AlexNet. KCR-AlexNet finally showed over 98% of test accuracy. The experimental data used in this paper is large-scale Korean character database PHD08 which has 2,187 samples for each Korean character and there are 2,350 Korean characters that makes total 5,139,450 sample data. Through this study, we show the excellence of architecture of KCR-AlexNet for learning PHD08.
Core algorithm of deep learning Convolutional Neural Network(CNN) shows better performance than other machine learning algorithms. However, if there is not sufficient data, CNN can not achieve satisfactory performance even if the classifier is excellent. In this situation, it has been proven that the use of transfer learning can have a great effect. In this paper, we apply two transition learning methods(freezing, retraining) to three CNN models(ResNet-50, Inception-V3, DenseNet-121) and compare and analyze how the classification performance of CNN changes according to the methods. As a result of statistical significance test using various evaluation indicators, ResNet-50, Inception-V3, and DenseNet-121 differed by 1.18 times, 1.09 times, and 1.17 times, respectively. Based on this, we concluded that the retraining method may be more effective than the freezing method in case of transition learning in image classification problem.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.25
no.2
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pp.26-38
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2021
Image coloration refers to adding plausible colors to a grayscale image or video. Image coloration has been used in many modern fields, including restoring old photographs, as well as reducing the time spent painting cartoons. In this paper, a method is proposed for colorizing grayscale images using a convolutional neural network. We propose an encoder-decoder model, adapting FusionNet to our purpose. A proper loss function is defined instead of the MSE loss function to suit the purpose of coloring. The proposed model was verified using the ImageNet dataset. We quantitatively compared several colorization models with ours, using the peak signal-to-noise ratio (PSNR) metric. In addition, to qualitatively evaluate the results, our model was applied to images in the test dataset and compared to images applied to various other models. Finally, we applied our model to a selection of old black and white photographs.
Artificial intelligence assistants that provide speech recognition operate through cloud-based voice recognition with high accuracy. In cloud-based speech recognition, Wake-Up-Word (WUW) detection plays an important role in activating devices on standby. In this paper, we compare the performance of Convolutional Neural Network (CNN)-based WUW detection models for mobile devices by using Google's speech commands dataset, using the spectrogram and mel-frequency cepstral coefficient features as inputs. The CNN models used in this paper are multi-layer perceptron, general convolutional neural network, VGG16, VGG19, ResNet50, ResNet101, ResNet152, MobileNet. We also propose network that reduces the model size to 1/25 while maintaining the performance of MobileNet is also proposed.
Two-phase flow may almost exist in every branch of the energy industry. For the corresponding engineering design, it is very essential and crucial to monitor flow patterns and their transitions accurately. With the high-speed development and success of deep learning based on convolutional neural network (CNN), the study of flow pattern identification recently almost focused on this methodology. Additionally, the photographing technique has attractive implementation features as well, since it is normally considerably less expensive than other techniques. The development of such a two-phase flow pattern online monitoring system is the objective of this work, which seldom studied before. The ongoing preliminary engineering design (including hardware and software) of the system are introduced. The flow pattern identification method based on CNNs and transfer learning was discussed in detail. Several potential CNN candidates such as ALexNet, VggNet16 and ResNets were introduced and compared with each other based on a flow pattern dataset. According to the results, ResNet50 is the most promising CNN network for the system owing to its high precision, fast classification and strong robustness. This work can be a reference for the online monitoring system design in the energy system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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