The idea of using hand gestures for human-computer interaction is not new and has been studied intensively during the last dorado with a significant amount of qualitative progress that, however, has been short of our expectations. This paper describes a dynamic Bayesian network or DBN based approach to both two-hand gestures and one-hand gestures. Unlike wired glove-based approaches, the success of camera-based methods depends greatly on the image processing and feature extraction results. So the proposed method of DBN-based inference is preceded by fail-safe steps of skin extraction and modeling, and motion tracking. Then a new gesture recognition model for a set of both one-hand and two-hand gestures is proposed based on the dynamic Bayesian network framework which makes it easy to represent the relationship among features and incorporate new information to a model. In an experiment with ten isolated gestures, we obtained the recognition rate upwards of 99.59% with cross validation. The proposed model and the related approach are believed to have a strong potential for successful applications to other related problems such as sign languages.
This paper presents the performance assessment of several key algorithms conducted for amphibian species sound classification. Firstly, 9 target species including endangered species are defined and a database of their sounds is built. For performance assessment, three feature vectors such as MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), RCGCC (Robust Compressive Gammachirp filterbank Cepstral Coefficient), and SPCC (Subspace Projection Cepstral Coefficient), and three classifiers such as GMM(Gaussian Mixture Model), SVM(Support Vector Machine), DBN-DNN(Deep Belief Network - Deep Neural Network) are considered. In addition, i-vector based classification system which is widely used for speaker recognition, is used to assess for this task. Experimental results indicate that, SPCC-SVM achieved the best performance with 98.81 % while other methods also attained good performance with above 90 %.
Liu, Yong-kuo;Zhou, Wen;Ayodeji, Abiodun;Zhou, Xin-qiu;Peng, Min-jun;Chao, Nan
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.148-163
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2021
Timely fault identification is important for safe and reliable operation of the electric valve system. Many research works have utilized different data-driven approach for fault diagnosis in complex systems. However, they do not consider specific characteristics of critical control components such as electric valves. This work presents an integrated shallow-deep fault diagnostic model, developed based on signals extracted from DN50 electric valve. First, the local optimal issue of particle swarm optimization algorithm is solved by optimizing the weight search capability, the particle speed, and position update strategy. Then, to develop a shallow diagnostic model, the modified particle swarm algorithm is combined with support vector machine to form a hybrid improved particle swarm-support vector machine (IPs-SVM). To decouple the influence of the background noise, the wavelet packet transform method is used to reconstruct the vibration signal. Thereafter, the IPs-SVM is used to classify phase imbalance and damaged valve faults, and the performance was evaluated against other models developed using the conventional SVM and particle swarm optimized SVM. Secondly, three different deep belief network (DBN) models are developed, using different acoustic signal structures: raw signal, wavelet transformed signal and time-series (sequential) signal. The models are developed to estimate internal leakage sizes in the electric valve. The predictive performance of the DBN and the evaluation results of the proposed IPs-SVM are also presented in this paper.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.7
no.4
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pp.285-294
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2007
In this paper, we investigate a novel online estimation algorithm for dynamic Bayesian network(DBN) parameters, given as conditional probabilities. We sequentially update the parameter adjustment rule based on observation data. We apply our algorithm to two well known representations of DBNs: to a first-order Markov Chain(MC) model and to a Hidden Markov Model(HMM). A sliding window allows efficient adaptive computation in real time. We also examine the stochastic convergence and stability of the learning algorithm.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.9
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pp.929-938
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2009
This paper presents a novel control methodology for communication network based nonlinear systems with time delay nature. We construct a nominal nonlinear control law for representing a linear model and a reset control system which is aimed for corrective control strategy to compensate system error due to uncertain time delay through wireless communication network. Next, online neural control approach is proposed for overcoming nonstationary statistical nature in the network topology. Additionally, DBN (Dynamic Bayesian Network) technique is accomplished for modeling of its dynamics in terms of casuality, which is then utilized for estimating prediction of system output. We evaluate superiority and reliability of the proposed control approach through numerical simulation example in which a nonlinear inverted pendulum model is employed as a networked control system.
This paper proposes a new method for a hierarchical analysis of human gait by dividing the motion into gait direction and gait posture using the tool of dynamic Bayesian network. Based on Factorial HMM (FHMM), which is a type of DBN, we design the Gait Motion Decoder (GMD) in a circular architecture of state space, which fits nicely to human walking behavior. Most previous studies focused on human identification and were limited in certain viewing angles and forwent modeling of the walking action. But this work makes an explicit and separate modeling of pedestrian pose and posture to recognize gait direction and detect orientation change. Experimental results showed 96.5% in pose identification. The work is among the first efforts to analyze gait motions into gait pose and gait posture, and it could be applied to a broad class of human activities in a number of situations.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.3
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pp.444-452
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2008
We propose an intelligent predictive control approach for a nonlinear networked control system (NCS) with time-varying delay and random observation. The control is given by the sum of a nominal control and a corrective control. The nominal control is determined analytically using a linearized system model with fixed time delay. The corrective control is generated online by a neural network optimizer. A Markov chain (MC) dynamic Bayesian network (DBN) predicts the dynamics of the stochastic system online to allow predictive control design. We apply our proposed method to a satellite attitude control system and evaluate its control performance through computer simulation.
Lee, Yu ra;Kim, Soo Hyung;Kim, Young Chul;Na, In Seop
Smart Media Journal
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v.5
no.3
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pp.35-41
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2016
In this paper, we propose hand-gesture signal recognition based on EPS(Electronic Potential Sensor) using Deep learning model. Extracted signals which from Electronic field based sensor, EPS have much of the noise, so it must remove in pre-processing. After the noise are removed with filter using frequency feature, the signals are reconstructed with dimensional transformation to overcome limit which have just one-dimension feature with voltage value for using convolution operation. Then, the reconstructed signal data is finally classified and recognized using multiple learning layers model based on deep learning. Since the statistical model based on probability is sensitive to initial parameters, the result can change after training in modeling phase. Deep learning model can overcome this problem because of several layers in training phase. In experiment, we used two different deep learning structures, Convolutional neural networks and Recurrent Neural Network and compared with statistical model algorithm with four kinds of gestures. The recognition result of method using convolutional neural network is better than other algorithms in EPS gesture signal recognition.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.10
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pp.1-16
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2024
Due to its complexity and high diagnosis and treatment costs, heart attack (HA) is the top cause of death globally. Heart failure's widespread effect and high morbidity and death rates make accurate and fast prognosis and diagnosis crucial. Due to the complexity of medical data, early and accurate prediction of HA is difficult. Healthcare providers must evaluate data quickly and accurately to intervene. This novel hybrid approach predicts HA using Long Short-Term Memory (LSTM) networks, Deep belief networks (DBNs) with attention mechanism, and robust data mining to fill this essential gap. HA is predicted using Kaggle, PhysioNet, and UCI datasets. Wearable sensor data, ECG signals, and demographic and clinical data provide a solid analytical base. To maintain consistency, ECG signals are normalized and segmented after thorough cleaning to remove missing values and noise. Feature extraction employs complex approaches like Principal Component Analysis (PCA) and Autoencoders to pick time-domain (MNN, SDNN, RMSSD, PNN50) and frequency-domain (PSD at VLF, LF, HF bands) characteristics. The hybrid model architecture uses LSTM networks for sequence learning and DBNs for feature representation and selection to create a robust and comprehensive prediction model. Accuracy, precision, recall, F1-score, and ROC-AUC are measured after cross-entropy loss and SGD optimization. The LSTM-DBN model outperforms predictive methods in accuracy, sensitivity, and specificity. The findings show that several data sources and powerful algorithms can improve heart attack predictions. The proposed architecture performed well on many datasets, with an accuracy rate of 96.00%, sensitivity of 98%, AUC of 0.98, and F1-score of 0.97. High performance proves this system's dependability. Moreover, the proposed approach is outperformed compared to state-of-the-art systems.
Journal of the Korean Institute of Educational Facilities
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v.25
no.6
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pp.35-44
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2018
The purpose of this study is to predict more accurate construction costs and to support efficient decision making in the planning and design stages of smart education facilities. The higher the error in the projected cost, the more risk a project manager takes. If the manager can predict a more accurate construction cost in the early stages of a project, he/she can secure a decision period and support a more rational decision. During the planning and design stages, there is a limited amount of variables that can be selected for the estimating model. Moreover, since the number of completed smart schools is limited, there is little data. In this study, various artificial intelligence models were used to accurately predict the construction cost in the planning and design phase with limited variables and lack of performance data. A theoretical study on an artificial neural network and deep learning was carried out. As the artificial neural network has frequent problems of overfitting, it is found that there is a problem in practical application. In order to overcome the problem, this study suggests that the improved models of Deep Neural Network and Deep Belief Network are more effective in making accurate predictions. Deep Neural Network (DNN) and Deep Belief Network (DBN) models were constructed for the prediction of construction cost. Average Error Rate and Root Mean Square Error (RMSE) were calculated to compare the error and accuracy of those models. This study proposes a cost prediction model that can be used practically in the planning and design stages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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