CNN (Convolutional Neural Network) is one representative deep learning algorithm, which can extract high-level spatial and spectral features, and has been applied for hyperspectral image classification. However, one significant drawback behind the application of CNNs in hyperspectral images is the high dimensionality of the data, which increases the training time and processing complexity. To address this problem, several CNN based hyperspectral image classification studies have exploited PCA (Principal Component Analysis) for dimensionality reduction. One limitation to this is that the spectral information of the original image can be lost through PCA. Although it is clear that the use of PCA affects the accuracy and the CNN training time, the impact of PCA for CNN based hyperspectral image classification has been understudied. The purpose of this study is to analyze the quantitative effect of PCA in CNN for hyperspectral image classification. The hyperspectral images were first transformed through PCA and applied into the CNN model by varying the size of the reduced dimensionality. In addition, 2D-CNN and 3D-CNN frameworks were applied to analyze the sensitivity of the PCA with respect to the convolution kernel in the model. Experimental results were evaluated based on classification accuracy, learning time, variance ratio, and training process. The size of the reduced dimensionality was the most efficient when the explained variance ratio recorded 99.7%~99.8%. Since the 3D kernel had higher classification accuracy in the original-CNN than the PCA-CNN in comparison to the 2D-CNN, the results revealed that the dimensionality reduction was relatively less effective in 3D kernel.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.44
no.3
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pp.33-38
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2021
Recently, transfer learning techniques with a base convolutional neural network (CNN) model have widely gained acceptance in early detection and classification of crop diseases to increase agricultural productivity with reducing disease spread. The transfer learning techniques based classifiers generally achieve over 90% of classification accuracy for crop diseases using dataset of crop leaf images (e.g., PlantVillage dataset), but they have ability to classify only the pre-trained diseases. This paper provides with an evaluation scheme on selecting an effective base CNN model for crop disease transfer learning with regard to the accuracy of trained target crops as well as of untrained target crops. First, we present transfer learning models called CDC (crop disease classification) architecture including widely used base (pre-trained) CNN models. We evaluate each performance of seven base CNN models for four untrained crops. The results of performance evaluation show that the DenseNet201 is one of the best base CNN models.
Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) gravimeter satellites observed the Earth gravity field with unprecedented accuracy since 2002. After the termination of GRACE mission, GRACE Follow-on (GFO) satellites successively observe global gravity field, but there is missing period between GRACE and GFO about one year. Many previous studies estimated terrestrial water storage (TWS) changes using hydrological models, vertical displacements from global navigation satellite system observations, altimetry, and satellite laser ranging for a continuity of GRACE and GFO data. Recently, in order to predict TWS changes, various machine learning methods are developed such as artificial neural network and multi-linear regression. Previous studies used hydrological and climate data simultaneously as input data of the learning process. Further, they excluded linear trends in input data and GRACE/GFO data because the trend components obtained from GRACE/GFO data were assumed to be the same for other periods. However, hydrological models include high uncertainties, and observational period of GRACE/GFO is not long enough to estimate reliable TWS trends. In this study, we used convolutional neural networks (CNN) method incorporating only climate data set (temperature, evaporation, and precipitation) to predict TWS variations in the missing period of GRACE/GFO. We also make CNN model learn the linear trend of GRACE/GFO data. In most river basins considered in this study, our CNN model successfully predicts seasonal and long-term variations of TWS change.
Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2023.01a
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pp.317-318
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2023
본 논문에서는 CNN(Convolutional Neural Network)을 활용하여 자율주행 자동차가 각 국가별 교통 규칙 및 도로 표시를 이해하고 정확한 주행을 할 수 있도록, Deep Neural Network 시스템을 설계하고 구현하는 방법을 제안한다. 연구 방법으로는 한국도로교통공단(koroad)에서 제공하는 교통안전표지 일람표 이미지를 학습하여, 차량이 자율주행을 하기 위해 요구되는 표지판을 인식할 수 있도록 하였다. 본 논문에서 설계한 학습 시스템으로 도로교통표지판의 인식에 성공했으며, 이를 통해 자율주행차량이 표지판을 인식할 수 있으며, 시각장애인 및 고령운전자를 위한 지원 역시 가능하다고 사료된다.
Autonomous underwater vehicle makes attracts to many researchers. This paper proposes a convolutional neural network (CNN) based fish detection method. Since there are not enough data sets in the process of training, overfitting problem can be occurred in deep learning. To solve the problem, we apply the dropout algorithm to simplify the model. Experimental result showed that the implemented method is promising, and the effectiveness of identification by dropout approach is highly enhanced.
Image classification is one of the fundamental applications of computer vision. It enables a system to identify an object in an image. Recently, image classification applications have broadened their scope from computer applications to edge devices. The convolutional neural network (CNN) is the main class of deep learning neural networks that are widely used in computer tasks, and it delivers high accuracy. However, CNN algorithms use a large number of parameters and incur high computational costs, which hinder their implementation in edge hardware devices. To address this issue, this paper proposes a lightweight image classifier that provides good accuracy while using fewer parameters. The proposed image classifier diverts the input into three paths and utilizes different scales of receptive fields to extract more feature maps while using fewer parameters at the time of training. This results in the development of a model of small size. This model is tested on the CIFAR-10 dataset and achieves an accuracy of 90% using .26M parameters. This is better than the state-of-the-art models, and it can be implemented on edge devices.
The conventional hand-crafted features used to track objects have limitations in object representation. Convolutional neural networks, which show good performance results in various areas of computer vision, are emerging as new ways to break through the limitations of feature extraction. CNN extracts the features of the image through layers of multiple layers, and learns the kernel used for feature extraction by itself. In this paper, we use the feature map extracted from the convolution layer of the convolution neural network to create an outline model of the object and use it for tracking. We propose a method to adaptively update the outline model to cope with various environment change factors affecting the tracking performance. The proposed algorithm evaluated the validity test based on the 11 environmental change attributes of the CVPR2013 tracking benchmark and showed excellent results in six attributes.
Recently, deep learning has shown high performance in various applications such as pattern analysis and image classification. Especially known as a difficult task in the field of machine learning research, stock market forecasting is an area where the effectiveness of deep learning techniques is being verified by many researchers. This study proposed a deep learning Convolutional Neural Network (CNN) model to predict the direction of stock prices. We then used the feature selection method to improve the performance of the model. We compared the performance of machine learning classifiers against CNN. The classifiers used in this study are as follows: Logistic Regression, Decision Tree, Neural Network, Support Vector Machine, Adaboost, Bagging, and Random Forest. The results of this study confirmed that the CNN showed higher performancecompared with other classifiers in the case of feature selection. The results show that the CNN model effectively predicted the stock price direction by analyzing the embedded values of the financial data
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.9
no.10
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pp.309-316
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2020
We predict the mortality of the elderly patients visiting the emergency department who are over 65 years old using Feed Forward Neural Network (FFNN) and Convolutional Neural Network (CNN) respectively. Medical data consist of 99 features including basic information such as sex, age, temperature, and heart rate as well as past history, various blood tests and culture tests, and etc. Among these, we used random forest to select features by measuring the importance of features in the prediction of mortality. As a result, using the top 80 features with high importance is best in the mortality prediction. The performance of the FFNN and CNN is compared by using the selected features for training each neural network. To train CNN with images, we convert medical data to fixed size images. We acquire better results with CNN than with FFNN. With CNN for mortality prediction, F1 score and the AUC for test data are 56.9 and 92.1 respectively.
Classification is widely used in medical images to categorize patients and non-patients. However, conventional classification requires a complex procedure, including some rigid steps such as pre-processing, segmentation, feature extraction, detection, and classification. In this paper, we propose a novel convolutional neural network (CNN), called LeukemiaNet, to specifically classify two different types of leukemia, including acute lymphoblastic leukemia (ALL) and acute myeloid leukemia (AML), and non-cancerous patients. To extend the limited dataset, a PCA color augmentation process is utilized before images are input into the LeukemiaNet. This augmentation method enhances the accuracy of our proposed CNN architecture from 96.9% to 97.2% for distinguishing ALL, AML, and normal cell images.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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