In this study, pneumonia identification networks with the small number of layers were constructed by using chest X-ray images. The networks had similar trainable-parameters, and the performance of the trained models was quantitatively evaluated with the modification of the network architectures. A total of 6 networks were constructed: convolutional neural network (CNN), VGGNet, GoogleNet, residual network with identity blocks, ResNet with bottleneck blocks and ResNet with identity and bottleneck blocks. Trainable parameters for the 6 networks were set in a range of 273,921-294,817 by adjusting the output channels of convolution layers. The network training was implemented with binary cross entropy (BCE) loss function, sigmoid activation function, adaptive moment estimation (Adam) optimizer and 100 epochs. The performance of the trained models was evaluated in terms of training time, accuracy, precision, recall, specificity and F1-score. The results showed that the trained models with the small number of layers precisely detect pneumonia from chest X-ray images. In particular, the overall quantitative performance of the trained models based on the ResNets was above 0.9, and the performance levels were similar or superior to those based on the CNN, VGGNet and GoogleNet. Also, the residual blocks affected the performance of the trained models based on the ResNets. Therefore, in this study, we demonstrated that the object detection networks with the small number of layers are suitable for detecting pneumonia using chest X-ray images. And, the trained models based on the ResNets can be optimized by applying appropriate residual-blocks.
Satish Babu Bandaru;Natarajasivan. D;Rama Mohan Babu. G
International Journal of Computer Science & Network Security
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제23권7호
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pp.39-48
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2023
Breast cancer screening makes extensive utilization of mammography. Even so, there has been a lot of debate with regards to this application's starting age as well as screening interval. The deep learning technique of transfer learning is employed for transferring the knowledge learnt from the source tasks to the target tasks. For the resolution of real-world problems, deep neural networks have demonstrated superior performance in comparison with the standard machine learning algorithms. The architecture of the deep neural networks has to be defined by taking into account the problem domain knowledge. Normally, this technique will consume a lot of time as well as computational resources. This work evaluated the efficacy of the deep learning neural network like Visual Geometry Group Network (VGG Net) Residual Network (Res Net), as well as inception network for classifying the mammograms. This work proposed optimization of ResNet with Teaching Learning Based Optimization (TLBO) algorithm's in order to predict breast cancers by means of mammogram images. The proposed TLBO-ResNet, an optimized ResNet with faster convergence ability when compared with other evolutionary methods for mammogram classification.
Covid-19으로 인한 디지털화는 인공지능 기반의 음성인식 기술을 급속하게 발전시켰다. 그러나 이 기술은 데이터셋이 일부 집단에 편향될 경우 인종 및 성차별과 같은 불공정한 사회적 문제를 초래하고 인공지능 서비스의 신뢰성과 보안성을 열화시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 대표적인 인공지능의 CNN(Convolutional Neural Network) 모델인 VGGNet(Visual Geometry Group Network), ResNet(Residual neural Network), MobileNet을 활용한 편향된 데이터 환경에서 정확도에 기반한 불공정성을 비교 및 분석한다. 실험 결과에 따르면 Top1-accuracy에서 ResNet34가 여성과 남성이 91%, 89.9%로 가장 높은 정확도를 보였고, 성별 간 정확도 차는 ResNet18이 1.8%로 가장 작았다. 모델별 성별 간의 정확도 차이는 서비스 이용 시 남녀 간의 서비스 품질에 대한 차이와 불공정한 결과를 야기한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권1호
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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
We devise a layer-wise hint training method to improve the existing hint-based knowledge distillation (KD) training approach, which is employed for knowledge transfer in a teacher-student framework using a residual network (ResNet). To achieve this objective, the proposed method first iteratively trains the student ResNet and incrementally employs hint-based information extracted from the pretrained teacher ResNet containing several hint and guided layers. Next, typical softening factor-based KD training is performed using the previously estimated hint-based information. We compare the recognition accuracy of the proposed approach with that of KD training without hints, hint-based KD training, and ResNet-based layer-wise pretraining using reliable datasets, including CIFAR-10, CIFAR-100, and MNIST. When using the selected multiple hint-based information items and their layer-wise transfer in the proposed method, the trained student ResNet more accurately reflects the pretrained teacher ResNet's rich information than the baseline training methods, for all the benchmark datasets we consider in this study.
In this paper, we propose a stage-wise knowledge transfer method that uses block-wise retraining to transfer the useful knowledge of a pre-trained residual network (ResNet) in a teacher-student framework (TSF). First, multiple hint information transfer and block-wise supervised retraining of the information was alternatively performed between teacher and student ResNet models. Next, Softened output information-based knowledge transfer was additionally considered in the TSF. The results experimentally showed that the proposed method using multiple hint-based bottom-up knowledge transfer coupled with incremental block-wise retraining provided the improved student ResNet with higher accuracy than existing KD and hint-based knowledge transfer methods considered in this study.
To effectively track the illegal use of digital images and maintain the security of digital image communication on the Internet, this paper proposes a reversible multipurpose image watermarking algorithm based on a deep residual network (ResNet) and perceptual hashing (also called MWR). The algorithm first combines perceptual image hashing to generate a digital fingerprint that depends on the user's identity information and image characteristics. Then it embeds the removable visible watermark and digital fingerprint in two different regions of the orthogonal separation of the image. The embedding strength of the digital fingerprint is computed using ResNet. Because of the embedding of the removable visible watermark, the conflict between the copyright notice and the user's browsing is balanced. Moreover, image authentication and traitor tracking are realized through digital fingerprint insertion. The experiments show that the scheme has good visual transparency and watermark visibility. The use of chaotic mapping in the visible watermark insertion process enhances the security of the multipurpose watermark scheme, and unauthorized users without correct keys cannot effectively remove the visible watermark.
본 논문에서는 변환 학습을 기반으로 한 다중 클래스 이미지 장면 분류 방법을 제안한다. 이미지 분류를 위해 대형 이미지 데이터 세트 ImageNet에 대해 사전 학습 한 ResNet (ResNet) 모델을 사용하는 방법이다. CNN 모델의 이미지 분류 방법에 비해 분류 정확도 및 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권7호
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pp.301-307
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2022
Energy consumption has grown alongside dramatic population increases. Statistics show that buildings in particular utilize a significant amount of energy, worldwide. Because of this, building energy prediction is crucial to best optimize utilities' energy plans and also create a predictive model for consumers. To improve energy prediction performance, this paper proposes a ResNet-LSTM model that combines residual networks (ResNets) and long short-term memory (LSTM) for energy consumption prediction. ResNets are utilized to extract complex and rich features, while LSTM has the ability to learn temporal correlation; the dense layer is used as a regression to forecast energy consumption. To make our model more robust, we employed Huber loss during the optimization process. Huber loss obtains high efficiency by handling minor errors quadratically. It also takes the absolute error for large errors to increase robustness. This makes our model less sensitive to outlier data. Our proposed system was trained on historical data to forecast energy consumption for different time series. To evaluate our proposed model, we compared our model's performance with several popular machine learning and deep learning methods such as linear regression, neural networks, decision tree, and convolutional neural networks, etc. The results show that our proposed model predicted energy consumption most accurately.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권11호
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pp.4426-4442
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2020
Since scene segmentation is becoming a hot topic in the field of autonomous driving and medical image analysis, researchers are actively trying new methods to improve segmentation accuracy. At present, the main issues in image semantic segmentation are intra-class inconsistency and inter-class indistinction. From our analysis, the lack of global information as well as macroscopic discrimination on the object are the two main reasons. In this paper, we propose a Densely connected residual Attention network (DA-Res2Net) which consists of a dense residual network and channel attention guidance module to deal with these problems and improve the accuracy of image segmentation. Specifically, in order to make the extracted features equipped with stronger multi-scale characteristics, a densely connected residual network is proposed as a feature extractor. Furthermore, to improve the representativeness of each channel feature, we design a Channel-Attention-Guide module to make the model focusing on the high-level semantic features and low-level location features simultaneously. Experimental results show that the method achieves significant performance on various datasets. Compared to other state-of-the-art methods, the proposed method reaches the mean IOU accuracy of 83.2% on PASCAL VOC 2012 and 79.7% on Cityscapes dataset, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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