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.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.6
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pp.813-826
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2022
AI-based image processing technologies in various fields have been widely studied. However, the lighter the board, the more difficult it is to reduce the weight of image processing algorithm due to a lot of computation. In this paper, we propose a method using deep learning for object recognition algorithm in lightweight embedded boards. We can determine the area using a deep neural network architecture algorithm that processes semantic segmentation with a relatively small amount of computation. After masking the area, by using more accurate deep learning algorithm we could operate object detection with improved accuracy for efficient neural network (ENet) and You Only Look Once (YOLO) toward executing object recognition in real time for lightweighted embedded boards. This research is expected to be used for autonomous driving applications, which have to be much lighter and cheaper than the existing approaches used for object recognition.
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.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.
Kim, Pan-Young;Kim, Hyun-Gi;Park, Jin-Soo;Hwang, Jae-Bong;Song, Kyu-Sam
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05a
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pp.349-353
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2007
The main functions of excavator are mainly carried out by excavator attachments such as arm and boom. These components should be designed to be light as well as durable enough because their effects on the whole structure are significant. In this paper, an optimization procedure for lightweight design considering fatigue strength for excavator attachments is presented. The weight of attachments and allowable fatigue stresses at critical areas are used as objective function and constraints, respectively, in which design variables are the thickness of the plates of attachments. The simulated annealing search method is adopted for a global optimization solution. Besides, the response surface method using the artificial neural network is used to simulate constraint function for the sake of practical fast calculation. Some example case of optimization is presented here for a sample excavator. This weight optimization is expected to contribute to a considerable improvement of fuel efficiency of excavator.
Among various inter prediction techniques of Versatile Video Coding (VVC), adaptive motion vector resolution (AMVR) technology has been adopted. However, for AMVR, various MVs should be tested per each coding unit, which needs a computation of rate-distortion cost and results in an increase in encoding complexity. Therefore, in order to reduce the encoding complexity of AMVR, it is necessary to effectively find an optimal AMVR mode. In this paper, we propose a lightweight neural network-based AMVR decision algorithm based on more diverse datasets.
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.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.12
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pp.3904-3922
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2022
As a research hotspot, pedestrian detection has a wide range of applications in the field of computer vision in recent years. However, current pedestrian detection methods have problems such as insufficient detection accuracy and large models that are not suitable for large-scale deployment. In view of these problems mentioned above, a lightweight pedestrian detection and early warning method using a new model called you only look once (Yolov5) is proposed in this paper, which utilizing advantages of Yolov5s model to achieve accurate and fast pedestrian recognition. In addition, this paper also optimizes the loss function of the batch normalization (BN) layer. After sparsification, pruning and fine-tuning, got a lot of optimization, the size of the model on the edge of the computing power is lower equipment can be deployed. Finally, from the experimental data presented in this paper, under the training of the road pedestrian dataset that we collected and processed independently, the Yolov5s model has certain advantages in terms of precision and other indicators compared with traditional single shot multiBox detector (SSD) model and fast region-convolutional neural network (Fast R-CNN) model. After pruning and lightweight, the size of training model is greatly reduced without a significant reduction in accuracy, and the final precision reaches 87%, while the model size is reduced to 7,723 KB.
Youngjun Kim;Taewan Kim;Suhyun Kim;Seongjae Lee;Taehyoun Kim
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.3
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pp.151-158
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2024
Although on-device artificial intelligence (AI) has gained attention to diagnosing machine faults in real time, most previous studies did not consider the model retraining and redeployment processes that must be performed in real-world industrial environments. Our study addresses this challenge by proposing an on-device AI-based real-time machine fault diagnosis system that utilizes continual learning. Our proposed system includes a lightweight convolutional neural network (CNN) model, a continual learning algorithm, and a real-time monitoring service. First, we developed a lightweight 1D CNN model to reduce the cost of model deployment and enable real-time inference on the target edge device with limited computing resources. We then compared the performance of five continual learning algorithms with three public bearing fault datasets and selected the most effective algorithm for our system. Finally, we implemented a real-time monitoring service using an open-source data visualization framework. In the performance comparison results between continual learning algorithms, we found that the replay-based algorithms outperformed the regularization-based algorithms, and the experience replay (ER) algorithm had the best diagnostic accuracy. We further tuned the number and length of data samples used for a memory buffer of the ER algorithm to maximize its performance. We confirmed that the performance of the ER algorithm becomes higher when a longer data length is used. Consequently, the proposed system showed an accuracy of 98.7%, while only 16.5% of the previous data was stored in memory buffer. Our lightweight CNN model was also able to diagnose a fault type of one data sample within 3.76 ms on the Raspberry Pi 4B device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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