International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.2
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pp.158-168
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2024
There is hardly any person in modern times who has not taken soft drinks instead of drinking water. The rate of people taking soft drinks being surprisingly high, researchers around the world have cautioned from time to time that these drinks lead to weight gain, raise the risk of non-communicable diseases and so on. Therefore, in this work an image-based tool is developed to monitor the nutritional information of soft drinks by using deep convolutional neural network with transfer learning. At first, visual saliency, mean shift segmentation, thresholding and noise reduction technique, collectively known as 'pre-processing' are adopted to extract the location of drinks region. After removing backgrounds and segment out only the desired area from image, we impose Discrete Wavelength Transform (DWT) based resolution enhancement technique is applied to improve the quality of image. After that, transfer learning model is employed for the classification of drinks. Finally, nutrition value of each drink is estimated using Bag-of-Feature (BoF) based classification and Euclidean distance-based ratio calculation technique. To achieve this, a dataset is built with ten most consumed soft drinks in Bangladesh. These images were collected from imageNet dataset as well as internet and proposed method confirms that it has the ability to detect and recognize different types of drinks with an accuracy of 98.51%.
Youngmin Seo;Youjeong Youn;Seoyeon Kim;Jonggu Kang;Yemin Jeong;Soyeon Choi;Yungyo Im;Yangwon Lee
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.6_1
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pp.1413-1425
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2023
The increasing frequency of wildfires due to climate change is causing extreme loss of life and property. They cause loss of vegetation and affect ecosystem changes depending on their intensity and occurrence. Ecosystem changes, in turn, affect wildfire occurrence, causing secondary damage. Thus, accurate estimation of the areas affected by wildfires is fundamental. Satellite remote sensing is used for forest fire detection because it can rapidly acquire topographic and meteorological information about the affected area after forest fires. In addition, deep learning algorithms such as convolutional neural networks (CNN) and transformer models show high performance for more accurate monitoring of fire-burnt regions. To date, the application of deep learning models has been limited, and there is a scarcity of reports providing quantitative performance evaluations for practical field utilization. Hence, this study emphasizes a comparative analysis, exploring performance enhancements achieved through both model selection and data design. This study examined deep learning models for detecting wildfire-damaged areas using Landsat 8 satellite images in California. Also, we conducted a comprehensive comparison and analysis of the detection performance of multiple models, such as U-Net and High-Resolution Network-Object Contextual Representation (HRNet-OCR). Wildfire-related spectral indices such as normalized difference vegetation index (NDVI) and normalized burn ratio (NBR) were used as input channels for the deep learning models to reflect the degree of vegetation cover and surface moisture content. As a result, the mean intersection over union (mIoU) was 0.831 for U-Net and 0.848 for HRNet-OCR, showing high segmentation performance. The inclusion of spectral indices alongside the base wavelength bands resulted in increased metric values for all combinations, affirming that the augmentation of input data with spectral indices contributes to the refinement of pixels. This study can be applied to other satellite images to build a recovery strategy for fire-burnt areas.
This paper proposes a GPGPU structure that can reduce the number of operations and memory access by effectively applying a data reuse method to a convolutional neural network(CNN). Convolution is a two-dimensional operation using kernel and input data, and the operation is performed by sliding the kernel. In this case, a reuse method using an internal register is proposed instead of loading kernel from a cache memory until the convolution operation is completed. The serial operation method was applied to the convolution to increase the effect of data reuse by using the principle of GPGPU in which instructions are executed by the SIMT method. In this paper, for register-based data reuse, the kernel was fixed at 4×4 and GPGPU was designed considering the warp size and register bank to effectively support it. To verify the performance of the designed GPGPU on the CNN, we implemented it as an FPGA and then ran LeNet and measured the performance on AlexNet by comparison using TensorFlow. As a result of the measurement, 1-iteration learning speed based on AlexNet is 0.468sec and the inference speed is 0.135sec.
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.
Rural areas, which account for about 90% of the country's land area, are increasing in importance and value as a space that performs various public functions. However, facilities that adversely affect residents' lives, such as livestock facilities, factories, and solar panels, are being built indiscriminately near residential areas, damaging the rural environment and landscape and lowering the quality of residents' lives. In order to prevent disorderly development in rural areas and manage rural space in a planned manner, detection and monitoring of hazardous facilities in rural areas is necessary. Data can be acquired through satellite imagery, which can be acquired periodically and provide information on the entire region. Effective detection is possible by utilizing image-based deep learning techniques using convolutional neural networks. Therefore, U-Net model, which shows high performance in semantic segmentation, was used to classify potentially hazardous facilities in rural areas. In this study, KOMPSAT ortho-mosaic optical imagery provided by the Korea Aerospace Research Institute in 2020 with a spatial resolution of 0.7 meters was used, and AI training data for livestock facilities, factories, and solar panels were produced by hand for training and inference. After training with U-Net, pixel accuracy of 0.9739 and mean Intersection over Union (mIoU) of 0.7025 were achieved. The results of this study can be used for monitoring hazardous facilities in rural areas and are expected to be used as basis for rural planning.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.9
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pp.444-452
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2024
This study proposes a deep learning architecture optimized for fire detection derived through Layer Importance Evaluation. In order to solve the problem of unnecessary complexity and operation of the existing Convolutional Neural Network (CNN)-based fire detection system, the operation of the inner layer of the model based on the weight and activation values was analyzed through the Layer Importance Evaluation technique, the layer with a high contribution to fire detection was identified, and the model was reconstructed only with the identified layer, and the performance indicators were compared and analyzed with the existing model. After learning the fire data using four transfer learning models: Xception, VGG19, ResNet, and EfficientNetB5, the Layer Importance Evaluation technique was applied to analyze the weight and activation value of each layer, and then a new model was constructed by selecting the top rank layers with the highest contribution. As a result of the study, it was confirmed that the implemented architecture maintains the same performance with parameters that are about 80% lighter than the existing model, and can contribute to increasing the efficiency of fire monitoring equipment by outputting the same performance in accuracy, loss, and confusion matrix indicators compared to conventional complex transfer learning models while having a learning speed of about 3 to 5 times faster.
Kim, Hyeonggyeom;Han, Seokmin;Lee, Suchul;Lee, Jun-Rak
Journal of Internet Computing and Services
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v.19
no.5
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pp.67-75
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2018
According to Symantec's Internet Security Threat Report(2018), Internet security threats such as Cryptojackings, Ransomwares, and Mobile malwares are rapidly increasing and diversifying. It means that detection of malwares requires not only the detection accuracy but also versatility. In the past, malware detection technology focused on qualitative performance due to the problems such as encryption and obfuscation. However, nowadays, considering the diversity of malware, versatility is required in detecting various malwares. Additionally the optimization is required in terms of computing power for detecting malware. In this paper, we present Stream Order(SO)-CNN and Incremental Coordinate(IC)-CNN, which are malware detection schemes using CNN(Convolutional Neural Network) that effectively detect intelligent and diversified malwares. The proposed methods visualize each malware binary file onto a fixed sized image. The visualized malware binaries are learned through GoogLeNet to form a deep learning model. Our model detects and classifies malwares. The proposed method reveals better performance than the conventional method.
Kim, Hoejung;Jeon, Yejin;Yi, Seunghyun;Kwon, Ohbyung
Journal of Intelligence and Information Systems
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v.28
no.2
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pp.263-278
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2022
With the recent advent of IoT technology, automatic pet feeders are being distributed so that owners can feed their companion animals while they are out. However, due to behaviors of pets, the method of measuring weight, which is important in automatic feeding, can be easily damaged and broken when using the scale. The 3D camera method has disadvantages due to its cost, and the 2D camera method has relatively poor accuracy when compared to 3D camera method. Hence, the purpose of this study is to propose a deep learning approach that can accurately estimate weight while simply using a 2D camera. For this, various convolutional neural networks were used, and among them, the ResNet101-based model showed the best performance: an average absolute error of 3.06 grams and an average absolute ratio error of 3.40%, which could be used commercially in terms of technical and financial viability. The result of this study can be useful for the practitioners to predict the weight of a standardized object such as feed only through an easy 2D image.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.40
no.3
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pp.227-237
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2022
The most critical factors for detecting changes in very high-resolution satellite images are building positional inconsistencies and relief displacements caused by satellite side-view. To resolve the above problems, additional processing using a digital elevation model and deep learning approach have been proposed. Unfortunately, these approaches are not sufficiently effective in solving these problems. This study proposed a change detection method that considers both positional and topology information of buildings. Mask R-CNN (Region-based Convolutional Neural Network) was trained on a SpaceNet building detection v2 dataset, and the central points of each building were extracted as building nodes. Then, triangulated irregular network graphs were created on building nodes from temporal images. To extract the area, where there is a structural difference between two graphs, a change index reflecting the similarity of the graphs and differences in the location of building nodes was proposed. Finally, newly changed or deleted buildings were detected by comparing the two graphs. Three pairs of test sites were selected to evaluate the proposed method's effectiveness, and the results showed that changed buildings were detected in the case of side-view satellite images with building positional inconsistencies.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.12
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pp.151-160
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2023
Breast cancer is the most dangerous and deadly form of cancer. Initial detection of breast cancer can significantly improve treatment effectiveness. The second most common cancer among Indian women in rural areas. Early detection of symptoms and signs is the most important technique to effectively treat breast cancer, as it enhances the odds of receiving an earlier, more specialist care. As a result, it has the possible to significantly improve survival odds by delaying or entirely eliminating cancer. Mammography is a high-resolution radiography technique that is an important factor in avoiding and diagnosing cancer at an early stage. Automatic segmentation of the breast part using Mammography pictures can help reduce the area available for cancer search while also saving time and effort compared to manual segmentation. Autoencoder-like convolutional and deconvolutional neural networks (CN-DCNN) were utilised in previous studies to automatically segment the breast area in Mammography pictures. We present Automatic SegmenAN, a unique end-to-end adversarial neural network for the job of medical image segmentation, in this paper. Because image segmentation necessitates extensive, pixel-level labelling, a standard GAN's discriminator's single scalar real/fake output may be inefficient in providing steady and appropriate gradient feedback to the networks. Instead of utilising a fully convolutional neural network as the segmentor, we suggested a new adversarial critic network with a multi-scale L1 loss function to force the critic and segmentor to learn both global and local attributes that collect long- and short-range spatial relations among pixels. We demonstrate that an Automatic SegmenAN perspective is more up to date and reliable for segmentation tasks than the state-of-the-art U-net segmentation technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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