This paper proposes the design and implementation results for human and object classification systems utilizing frequency modulated continuous wave (FMCW) radar sensor. Such a system requires the process of radar sensor signal processing for multi-target detection and the process of deep learning for the classification of human and object. Since deep learning requires such a great amount of computation and data processing, the lightweight process is utmost essential. Therefore, binary neural network (BNN) structure was adopted, operating convolution neural network (CNN) computation in a binary condition. In addition, for the real-time operation, a hardware accelerator was implemented and verified via FPGA platform. Based on performance evaluation and verified results, it is confirmed that the accuracy for multi-target classification of 90.5%, reduced memory usage by 96.87% compared to CNN and the run time of 5ms are achieved.
Optical Camera Communication (OCC), known as the next-generation wireless communication technology, is currently under extensive research. The performance of OCC technology is affected by the communication environment, and various strategies are being studied to improve it. Among them, the most prominent method is applying convolutional neural networks (CNN) to the receiver of OCC using deep learning technology. However, in most studies, CNN is simply used to detect the transmitter. In this paper, we experiment with applying the convolutional neural network not only for transmitter detection but also for the Rx demodulation system. We hypothesize that, since the data images of the OCC system are relatively simple to classify compared to other image datasets, high accuracy results will appear in most CNN models. To prove this hypothesis, we designed and implemented an OCC system to collect data and applied it to 12 different CNN models for experimentation. The experimental results showed that not only high-performance CNN models with many parameters but also lightweight CNN models achieved an accuracy of over 99%. Through this, we confirmed the feasibility of applying the OCC system in real-time on mobile devices such as smartphones.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.1-15
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2022
The MobileNetV3 is specially designed for mobile devices with limited memory and computing power. To reduce the network parameters and improve the network inference speed, a new lightweight network is proposed based on MobileNetV3. Firstly, to reduce the computation of residual blocks, a partial residual structure is designed by dividing the input feature maps into two parts. The designed partial residual structure is used to replace the residual block in MobileNetV3. Secondly, a dual-path feature extraction structure is designed to further reduce the computation of MobileNetV3. Different convolution kernel sizes are used in the two paths to extract feature maps with different sizes. Besides, a transition layer is also designed for fusing features to reduce the influence of the new structure on accuracy. The CIFAR-100 dataset and Image Net dataset are used to test the performance of the proposed partial residual structure. The ResNet based on the proposed partial residual structure has smaller parameters and FLOPs than the original ResNet. The performance of improved MobileNetV3 is tested on CIFAR-10, CIFAR-100 and ImageNet image classification task dataset. Comparing MobileNetV3, GhostNet and MobileNetV2, the improved MobileNetV3 has smaller parameters and FLOPs. Besides, the improved MobileNetV3 is also tested on CPU and Raspberry Pi. It is faster than other networks
Speaker recognition refers to a technology that analyzes voice frequencies that are different for each individual and compares them with pre-stored voices to determine the identity of the person. Deep learning-based speaker recognition is being applied to many fields, and pet robots are one of them. However, the hardware performance of pet robots is very limited in terms of the large memory space and calculations of deep learning technology. This is an important problem that pet robots must solve in real-time interaction with users. Lightening deep learning models has become an important way to solve the above problems, and a lot of research is being done recently. In this paper, we describe the results of research on lightweight speaker recognition for pet robots by constructing a voice data set for pet robots, which is a specific command type, and comparing the results of models using residuals. In the conclusion, we present the results of the proposed method and Future research plans are described.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.3
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pp.1188-1203
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2020
The human expression contains a lot of information that can be used to detect complex conditions such as pain and fatigue. After deep learning became the mainstream method, the traditional feature extraction method no longer has advantages. However, in order to achieve higher accuracy, researchers continue to stack the number of layers of the neural network, which makes the real-time performance of the model weak. Therefore, this paper proposed an expression recognition framework based on densely concatenated convolutional neural networks to balance accuracy and latency and apply it to humanoid robots. The techniques of feature reuse and parameter compression in the framework improved the learning ability of the model and greatly reduced the parameters. Experiments showed that the proposed model can reduce tens of times the parameters at the expense of little accuracy.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.10
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pp.4080-4097
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2020
In recent years, convolutional neural network (CNN) has become the primary method for face detection. But its shortcomings are obvious, such as expensive calculation, heavy model, etc. This makes CNN difficult to use on the mobile devices which have limited computing and storage capabilities. Therefore, the design of lightweight CNN for face detection is becoming more and more important with the popularity of smartphones and mobile Internet. Based on the CPU real-time face detector FaceBoxes, we propose a multi-task lightweight face detector, which has low computing cost and higher detection precision. First, to improve the detection capability, the squeeze and excitation modules are used to extract attention between channels. Then, the textual and semantic information are extracted by shallow networks and deep networks respectively to get rich features. Finally, the landmark detection module is used to improve the detection performance for small faces and provide landmark data for face alignment. Experiments on AFW, FDDB, PASCAL, and WIDER FACE datasets show that our algorithm has achieved significant improvement in the mean average precision. Especially, on the WIDER FACE hard validation set, our algorithm outperforms the mean average precision of FaceBoxes by 7.2%. For VGA-resolution images, the running speed of our algorithm can reach 23FPS on a CPU device.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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fall
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pp.70-73
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2021
최근 영상 및 비디오 분야에 심층 신경망(DNN, Deep Neural Network)을 사용한 연구가 다양하게 진행됨에 따라 High Dynamic Range (HDR) 이미징 기술에서도 기존의 방법들 보다 우수한 성능을 보이는 심층 신경망 모델들이 등장하였다. 하지만, 심층 신경망을 사용한 방법은 큰 연산량과 많은 GPU 메모리를 사용한다는 문제점이 존재하며, 이는 심층 신경망 기반 기술들의 현실 적용 가능성에 제한이 되고 있다. 이에 본 논문에서는 제한된 연산량과 GPU 메모리 조건에서도 사용 가능한 다중 노출 HDR 경량화 심층 신경망을 제안한다. Kalantari Dataset에 대해 기존 HDR 모델들과의 성능 평가를 진행해 본 결과, PSNR-µ와 PSNR-l 수치에서 GPU 메모리 사용량 대비 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
Kim, Hyun-ho;Seo, Doochun;Jung, JaeHeon;Kim, Yongwoo
Korean Journal of Remote Sensing
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v.38
no.2
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pp.167-177
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2022
In order to obtain satellite image products using the image transmitted to the ground station after capturing the satellite images, many image pre/post-processing steps are involved. During the pre/post-processing, when converting from level 1R images to level 1G images, geometric correction is essential. An interpolation method necessary for geometric correction is inevitably used, and the quality of the level 1G images is determined according to the accuracy of the interpolation method. Also, it is crucial to speed up the interpolation algorithm by the level processor. In this paper, we proposed a lightweight CNN-based interpolation method required for geometric correction when converting from level 1R to level 1G. The proposed method doubles the resolution of satellite images and constructs a deep learning network with a lightweight deep convolutional neural network for fast processing speed. In addition, a feature map fusion method capable of improving the image quality of multispectral (MS) bands using panchromatic (PAN) band information was proposed. The images obtained through the proposed interpolation method improved by about 0.4 dB for the PAN image and about 4.9 dB for the MS image in the quantitative peak signal-to-noise ratio (PSNR) index compared to the existing deep learning-based interpolation methods. In addition, it was confirmed that the time required to acquire an image that is twice the resolution of the 36,500×36,500 input image based on the PAN image size is improved by about 1.6 times compared to the existing deep learning-based interpolation method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.12
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pp.4420-4438
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2021
Image dehazing is an ill-posed problem which is far from being solved. Traditional image dehazing methods often yield mediocre effects and possess substandard processing speed, while modern deep learning methods perform best only in certain datasets. The haze removal effect when processed by said methods is unsatisfactory, meaning the generalization performance fails to meet the requirements. Concurrently, due to the limited processing speed, most dehazing algorithms cannot be employed in the industry. To alleviate said problems, a lightweight fast dehazing network based on a multiple scale-patch framework (MSP) is proposed in the present paper. Firstly, the multi-scale structure is employed as the backbone network and the multi-patch structure as the supplementary network. Dehazing through a single network causes problems, such as loss of object details and color in some image areas, the multi-patch structure was employed for MSP as an information supplement. In the algorithm image processing module, the image is segmented up and down for processed separately. Secondly, MSP generates a clear dehazing effect and significant robustness when targeting real-world homogeneous and nonhomogeneous hazy maps and different datasets. Compared with existing dehazing methods, MSP demonstrated a fast inference speed and the feasibility of real-time processing. The overall size and model parameters of the entire dehazing model are 20.75M and 6.8M, and the processing time for the single image is 0.026s. Experiments on NTIRE 2018 and NTIRE 2020 demonstrate that MSP can achieve superior performance among the state-of-the-art methods, such as PSNR, SSIM, LPIPS, and individual subjective evaluation.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.3
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pp.9-14
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2022
In the IoT(internet of things) where various devices can be connected, failure of essential devices may lead to a lot of economic and life losses. For reducing the losses, fault diagnosis techniques have been considered an essential part of IoT. In this paper, the method based on a graph neural network is proposed for determining fault and classifying types by extracting features from vibration data of systems. For training of the deep learning model, fault dataset are used as input data obtained from the CWRU(case western reserve university). To validate the classification performance of the proposed model, a conventional CNN(convolutional neural networks)-based fault classification model is compared with the proposed model. From the simulation results, it was confirmed that the classification performance of the proposed model outweighed the conventional model by up to 5% in the unevenly distributed data. The classification runtime can be improved by lightweight the proposed model in future works.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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