Husnu Baris Baydargil;Jangsik Park;Ibrahim Furkan Ince
ETRI Journal
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v.46
no.3
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pp.513-525
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2024
Deep neural networks trained on labeled medical data face major challenges owing to the economic costs of data acquisition through expensive medical imaging devices, expert labor for data annotation, and large datasets to achieve optimal model performance. The heterogeneity of diseases, such as Alzheimer's disease, further complicates deep learning because the test cases may substantially differ from the training data, possibly increasing the rate of false positives. We propose a reconstruction-based self-supervised anomaly detection model to overcome these challenges. It has a dual-subnetwork encoder that enhances feature encoding augmented by skip connections to the decoder for improving the gradient flow. The novel encoder captures local and global features to improve image reconstruction. In addition, we introduce an entropy-based image conversion method. Extensive evaluations show that the proposed model outperforms benchmark models in anomaly detection and classification using an encoder. The supervised and unsupervised models show improved performances when trained with data preprocessed using the proposed image conversion method.
Malware detection has become increasingly critical with the proliferation of end devices. To improve detection rates and efficiency, the research focus in malware detection has shifted towards leveraging machine learning and deep learning approaches. This shift is particularly relevant in the context of the widespread adoption of end devices, including smartphones, Internet of Things devices, and personal computers. Machine learning techniques are employed to train models on extensive datasets and evaluate various features, while deep learning algorithms have been extensively utilized to achieve these objectives. In this research, we introduce TabNet, a novel architecture designed for deep learning with tabular data, specifically tailored for enhancing malware detection techniques. Furthermore, the Synthetic Minority Over-Sampling Technique is utilized in this work to counteract the challenges posed by imbalanced datasets in machine learning. SMOTE efficiently balances class distributions, thereby improving model performance and classification accuracy. Our study demonstrates that SMOTE can effectively neutralize class imbalance bias, resulting in more dependable and precise machine learning models.
This paper presents a multi-label lane detection method for autonomous vehicles based on deep learning. The proposed algorithm can detect two types of lanes: center lane and normal lane. The algorithm uses a convolution neural network with an encoder-decoder architecture to extract features from input images and produce a multi-label heatmap for predicting lane's label. This architecture has the potential to detect more diverse types of lanes in that it can add the number of labels by extending the heatmap's dimension. The proposed algorithm was tested on an OpenLane dataset and achieved 85 Frames Per Second (FPS) in end to-end inference time. The results demonstrate the usability and computational efficiency of the proposed algorithm for the lane detection in autonomous vehicles.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.11
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pp.5580-5593
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2019
A malicious Uniform Resource Locator (URL) recognition and detection method based on the combination of Attention mechanism with Convolutional Neural Network and Long Short-Term Memory Network (Attention-Based CNN-LSTM), is proposed. Firstly, the WHOIS check method is used to extract and filter features, including the URL texture information, the URL string statistical information of attributes and the WHOIS information, and the features are subsequently encoded and pre-processed followed by inputting them to the constructed Convolutional Neural Network (CNN) convolution layer to extract local features. Secondly, in accordance with the weights from the Attention mechanism, the generated local features are input into the Long-Short Term Memory (LSTM) model, and subsequently pooled to calculate the global features of the URLs. Finally, the URLs are detected and classified by the SoftMax function using global features. The results demonstrate that compared with the existing methods, the Attention-based CNN-LSTM mechanism has higher accuracy for malicious URL detection.
It has been suggested that merging plays an important role in the formation and the evolution of early-type galaxies (ETGs). Optical-NIR color gradients of ETGs in high density environments are found to be less steep than those of ETGs in low density environments, hinting frequent merger activities in ETGs in high density environments. In order to examine if the flat color gradients are the result of dry mergers, we studied the relations between merging features, color gradient, and environments of 281 low redshift ETGs selected from Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Stripe82. The sample contains 222 relaxed ETGs, 38 ETGs with tidal features, 10 galaxies with dust features and 11 galaxies with tidal and dust features, and Near Infrared (NIR) images are taken from UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS) Large Area Survey (LAS). We find that r-K color gradients of field sample galaxies are steeper than those of sample ETGs within cluster environments. For the field sample galaxies, a relatively large number of galaxies with peculiar features contribute to the steeper color gradients, while the absence of these peculiar early-type galaxies make color gradients of the cluster sample galaxies intact. In high density environment, ETGs are already evolved and relaxed, resulting flat color gradients. However, in low density environments, a majority of ETGs undergone merging recently which makes the color gradients steep.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.245-265
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2022
In response to problems such as insufficient extraction information, low detection accuracy, and frequent misdetection in the field of Thangka image defects, this paper proposes a YOLOv5 prediction algorithm fused with the attention mechanism. Firstly, the Backbone network is used for feature extraction, and the attention mechanism is fused to represent different features, so that the network can fully extract the texture and semantic features of the defect area. The extracted features are then weighted and fused, so as to reduce the loss of information. Next, the weighted fused features are transferred to the Neck network, the semantic features and texture features of different layers are fused by FPN, and the defect target is located more accurately by PAN. In the detection network, the CIOU loss function is used to replace the GIOU loss function to locate the image defect area quickly and accurately, generate the bounding box, and predict the defect category. The results show that compared with the original network, YOLOv5-SE and YOLOv5-CBAM achieve an improvement of 8.95% and 12.87% in detection accuracy respectively. The improved networks can identify the location and category of defects more accurately, and greatly improve the accuracy of defect detection of Thangka images.
Purpose: The aim of this study was to analyse and review deep learning convolutional neural networks for detecting and diagnosing early-stage dental caries on periapical radiographs. Materials and Methods: In order to conduct this review, the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses(PRISMA) guidelines were followed. Studies published from 2015 to 2021 under the keywords(deep convolutional neural network) AND (caries), (deep learning caries) AND (convolutional neural network) AND (caries) were systematically reviewed. Results: When dental caries is improperly diagnosed, the lesion may eventually invade the enamel, dentin, and pulp tissue, leading to loss of tooth function. Rapid and precise detection and diagnosis are vital for implementing appropriate prevention and treatment of dental caries. Radiography and intraoral images are considered to play a vital role in detecting dental caries; nevertheless, studies have shown that 20% of suspicious areas are mistakenly diagnosed as dental caries using this technique; hence, diagnosis via radiography alone without an objective assessment is inaccurate. Identifying caries with a deep convolutional neural network-based detector enables the operator to distinguish changes in the location and morphological features of dental caries lesions. Deep learning algorithms have broader and more profound layers and are continually being developed, remarkably enhancing their precision in detecting and segmenting objects. Conclusion: Clinical applications of deep learning convolutional neural networks in the dental field have shown significant accuracy in detecting and diagnosing dental caries, and these models hold promise in supporting dental practitioners to improve patient outcomes.
At present, the traditional concrete surface inspection methods based on artificial vision have the problems of high cost and insecurity, while the computer vision methods rely on artificial selection features in the case of sensitive environmental changes and difficult promotion. In order to solve these problems, this paper introduces deep learning technology in the field of computer vision to achieve automatic feature extraction of structural damage, with excellent detection speed and strong generalization ability. The main contents of this study are as follows: (1) A method based on DeepLabV3+ convolutional neural network model is proposed for surface detection of post-earthquake structural damage, including surface damage such as concrete cracks, spaling and exposed steel bars. The key semantic information is extracted by different backbone networks, and the data sets containing various surface damage are trained, tested and evaluated. The intersection ratios of 54.4%, 44.2%, and 89.9% in the test set demonstrate the network's capability to accurately identify different types of structural surface damages in pixel-level segmentation, highlighting its effectiveness in varied testing scenarios. (2) A semantic segmentation model based on DeepLabV3+ convolutional neural network is proposed for the detection and evaluation of post-earthquake structural components. Using a dataset that includes building structural components and their damage degrees for training, testing, and evaluation, semantic segmentation detection accuracies were recorded at 98.5% and 56.9%. To provide a comprehensive assessment that considers both false positives and false negatives, the Mean Intersection over Union (Mean IoU) was employed as the primary evaluation metric. This choice ensures that the network's performance in detecting and evaluating pixel-level damage in post-earthquake structural components is evaluated uniformly across all experiments. By incorporating deep learning technology, this study not only offers an innovative solution for accurately identifying post-earthquake damage in civil engineering structures but also contributes significantly to empirical research in automated detection and evaluation within the field of structural health monitoring.
In this paper, we propose the development of deep learning structure to improve quality of polygonal containers. The deep learning structure consists of a convolution layer, a bottleneck layer, a fully connect layer, and a softmax layer. The convolution layer is a layer that obtains a feature image by performing a convolution 3x3 operation on the input image or the feature image of the previous layer with several feature filters. The bottleneck layer selects only the optimal features among the features on the feature image extracted through the convolution layer, reduces the channel to a convolution 1x1 ReLU, and performs a convolution 3x3 ReLU. The global average pooling operation performed after going through the bottleneck layer reduces the size of the feature image by selecting only the optimal features among the features of the feature image extracted through the convolution layer. The fully connect layer outputs the output data through 6 fully connect layers. The softmax layer multiplies and multiplies the value between the value of the input layer node and the target node to be calculated, and converts it into a value between 0 and 1 through an activation function. After the learning is completed, the recognition process classifies non-circular glass bottles by performing image acquisition using a camera, measuring position detection, and non-circular glass bottle classification using deep learning as in the learning process. In order to evaluate the performance of the deep learning structure to improve quality of polygonal containers, as a result of an experiment at an authorized testing institute, it was calculated to be at the same level as the world's highest level with 99% good/defective discrimination accuracy. Inspection time averaged 1.7 seconds, which was calculated within the operating time standards of production processes using non-circular machine vision systems. Therefore, the effectiveness of the performance of the deep learning structure to improve quality of polygonal containers proposed in this paper was proven.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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