Edge computing architecture has effectively alleviated the computing pressure on cloud platforms, reduced network bandwidth consumption, and improved the quality of service for user experience; however, it has also introduced new security issues. Existing anomaly detection methods in big data scenarios with cloud-edge computing collaboration face several challenges, such as sample imbalance, difficulty in dealing with complex network traffic attacks, and difficulty in effectively training large-scale data or overly complex deep-learning network models. A lightweight deep-learning model was proposed to address these challenges. First, normalization on the user side was used to preprocess the traffic data. On the edge side, a trained Wasserstein generative adversarial network (WGAN) was used to supplement the data samples, which effectively alleviates the imbalance issue of a few types of samples while occupying a small amount of edge-computing resources. Finally, a trained lightweight deep learning network model is deployed on the edge side, and the preprocessed and expanded local data are used to fine-tune the trained model. This ensures that the data of each edge node are more consistent with the local characteristics, effectively improving the system's detection ability. In the designed lightweight deep learning network model, two sets of convolutional pooling layers of convolutional neural networks (CNN) were used to extract spatial features. The bidirectional long short-term memory network (BiLSTM) was used to collect time sequence features, and the weight of traffic features was adjusted through the attention mechanism, improving the model's ability to identify abnormal traffic features. The proposed model was experimentally demonstrated using the NSL-KDD, UNSW-NB15, and CIC-ISD2018 datasets. The accuracies of the proposed model on the three datasets were as high as 0.974, 0.925, and 0.953, respectively, showing superior accuracy to other comparative models. The proposed lightweight deep learning network model has good application prospects for anomaly traffic detection in cloud-edge collaborative computing architectures.
Wang, Jin;Wu, Yiming;He, Shiming;Sharma, Pradip Kumar;Yu, Xiaofeng;Alfarraj, Osama;Tolba, Amr
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.11
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pp.4065-4083
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2021
Super-resolution can improve the clarity of low-resolution (LR) images, which can increase the accuracy of high-level compute vision tasks. Portable devices have low computing power and storage performance. Large-scale neural network super-resolution methods are not suitable for portable devices. In order to save the computational cost and the number of parameters, Lightweight image processing method can improve the processing speed of portable devices. Therefore, we propose the Enhanced Information Multiple Distillation Network (EIMDN) to adapt lower delay and cost. The EIMDN takes feedback mechanism as the framework and obtains low level features through high level features. Further, we replace the feature extraction convolution operation in Information Multiple Distillation Block (IMDB), with Ghost module, and propose the Enhanced Information Multiple Distillation Block (EIMDB) to reduce the amount of calculation and the number of parameters. Finally, coordinate attention (CA) is used at the end of IMDB and EIMDB to enhance the important information extraction from Spaces and channels. Experimental results show that our proposed can achieve convergence faster with fewer parameters and computation, compared with other lightweight super-resolution methods. Under the condition of higher peak signal-to-noise ratio (PSNR) and higher structural similarity (SSIM), the performance of network reconstruction image texture and target contour is significantly improved.
Qiang Gao;Zhicheng He;Xu Jia;Yinghong Xie;Xiaowei Han
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.3
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pp.840-860
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2023
Aiming at the serious occlusion and slow tracking speed in pedestrian target tracking and recognition in complex scenes, a target tracking method based on improved YOLO v5 combined with Deep SORT is proposed. By merging the attention mechanism ECA-Net with the Neck part of the YOLO v5 network, using the CIoU loss function and the method of CIoU non-maximum value suppression, connecting the Deep SORT model using Shuffle Net V2 as the appearance feature extraction network to achieve lightweight and fast speed tracking and the purpose of improving tracking under occlusion. A large number of experiments show that the improved YOLO v5 increases the average precision by 1.3% compared with other algorithms. The improved tracking model, MOTA reaches 54.3% on the MOT17 pedestrian tracking data, and the tracking accuracy is 3.7% higher than the related algorithms and The model presented in this paper improves the FPS by nearly 5 on the fps indicator.
Prediction of concrete properties is an important issue for structural engineers and different methods are developed for this purpose. Most of these methods are based on experimental data and use measured data for parameter estimation. Three typical methods of output estimation are Categorized Linear Regression (CLR), Multiple Linear Regression (MLR) and Artificial Neural Networks (ANN). In this paper a statistical cleansing method based on CLR is introduced. Afterwards, MLR and ANN approaches are also employed to predict the compressive strength of structural lightweight aggregate concrete. The valid input domain is briefly discussed. Finally the results of three prediction methods are compared to determine the most efficient method. The results indicate that despite higher accuracy of ANN, there are some limitations for the method. These limitations include high sensitivity of method to its valid input domain and selection criteria for determining the most efficient network.
We propose an efficient single convolutional neural network (CNN) for pedestrian detection on embedded GPUs. We first determine the optimal number of the convolutional layers and hyper-parameters for a lightweight CNN. Then, we employ a multi-scale approach to make the network robust to the sizes of the pedestrians in images. Experimental results demonstrate that the proposed algorithm is capable of real-time operation, while providing higher detection performance than conventional algorithms.
Object detection plays a crucial role in a self-driving system. With the advances of image recognition based on deep convolutional neural networks, researches on object detection have been actively explored. In this paper, we proposed a lightweight model of the mask R-CNN, which has been most widely used for object detection, to efficiently predict location and shape of various objects on the road environment. Furthermore, feature maps are adaptively re-calibrated to improve the detection performance by applying an attention module to the neural network layer that plays different roles within the mask R-CNN. Various experimental results for real driving scenes demonstrate that the proposed method is able to maintain the high detection performance with significantly reduced network parameters.
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
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.12spc
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pp.463-468
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2021
Single image super-resolution (SISR) is an image processing technique, and its main target is to reconstruct the high-quality or high-resolution (HR) image from the low-quality or low-resolution (LR) image. Currently, deep learning-based convolutional neural network (CNN) image super-resolution approaches achieved remarkable improvement over the previous approaches. Furthermore, earlier approaches used hand designed filter to upscale the LR image into HR image. The design architecture of such approaches is easy, but it introduces the extra unwanted pixels in the reconstructed image. To resolve these issues, we propose novel deep learning-based approach known as Lightweight deep CNN-based approach for Single Image Super-Resolution (LDCSIR). In this paper, we propose a new architecture which is inspired by ResNet with Inception blocks, which significantly drop the computational cost of the model and increase the processing time for reconstructing the HR image. Compared with the other state of the art methods, LDCSIR achieves better performance in terms of quantitively (PSNR/SSIM) and qualitatively.
With the recent development of deep composite multiplication neural network learning, deep learning techniques applied to single-image super-resolution have shown good results, and the strong expression ability of deep networks has enabled complex nonlinear mapping between low-resolution and high-resolution images. However, there are limitations in applying it to real-time or low-power devices with increasing parameters and computational amounts due to excessive use of composite multiplication neural networks. This paper uses blocks that extract hierarchical characteristics little by little using information distillation and suggests the Recursive Distillation Super Resolution Network (RDSRN), a lightweight network that improves performance by making more accurate high frequency components through high frequency residual purification blocks. It was confirmed that the proposed network restores images of similar quality compared to RDN, restores images 3.5 times faster with about 32 times fewer parameters and about 10 times less computation, and produces 0.16 dB better performance with about 2.2 times less parameters and 1.8 times faster processing time than the existing lightweight network CARN.
In the last few years, convolutional neural networks (CNNs) have demonstrated good performance while solving various computer vision problems. However, since CNNs exhibit high computational complexity, signal processing is performed on the server side. To reduce the computational complexity of CNNs for edge computing, a lightweight algorithm, such as a MobileNet, is proposed. Although MobileNet is lighter than other CNN models, it commonly achieves lower classification accuracy. Hence, to find a balance between complexity and accuracy, additional hyperparameters for adjusting the size of the model have recently been proposed. However, significantly increasing the number of parameters makes models dense and unsuitable for devices with limited computational resources. In this study, we propose a novel MobileNet architecture, in which the number of parameters is adaptively increased according to the importance of feature maps. We show that our proposed network achieves better classification accuracy with fewer parameters than the conventional MobileNet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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