Di Gai;Heng Luo;Jing He;Pengxiang Su;Zheng Huang;Song Zhang;Zhijun Tu
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.9
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pp.2458-2482
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2023
Medical image segmentation techniques based on convolution neural networks indulge in feature extraction triggering redundancy of parameters and unsatisfactory target localization, which outcomes in less accurate segmentation results to assist doctors in diagnosis. In this paper, we propose a multi-level semantic-rich encoding-decoding network, which consists of a Pooling-Conv-Former (PCFormer) module and a Cbam-Dilated-Transformer (CDT) module. In the PCFormer module, it is used to tackle the issue of parameter explosion in the conservative transformer and to compensate for the feature loss in the down-sampling process. In the CDT module, the Cbam attention module is adopted to highlight the feature regions by blending the intersection of attention mechanisms implicitly, and the Dilated convolution-Concat (DCC) module is designed as a parallel concatenation of multiple atrous convolution blocks to display the expanded perceptual field explicitly. In addition, MultiHead Attention-DwConv-Transformer (MDTransformer) module is utilized to evidently distinguish the target region from the background region. Extensive experiments on medical image segmentation from Glas, SIIM-ACR, ISIC and LGG demonstrated that our proposed network outperforms existing advanced methods in terms of both objective evaluation and subjective visual performance.
A license plate recognition system consists of image processing in which characters and features are extracted, and pattern recognition in which extracted characters are classified. Feature extraction plays an important role in not only the level of data reduction but also performance of recognition. Thus, in this paper, we focused on the recognition of numeral characters especially on the feature extraction of numeral characters which has much effect in the result of plate recognition. We suggest a hybrid statistical feature model which assures the best dispersion of input data by reassignment of clustering property of input data. And we verify the effectiveness of suggested model using multi-layer perceptron and learning vector quantization neural networks. The results show that the proposed feature extraction method preserves the information of a license plate well and also is robust and effective for even noisy and external environment.
One of the unsolved problems in Artificial Neural Networks is related to the capacity of a neural network. This paper presents a CoreNet which has a multi-leveled input and a multi-leveled output as a 2-layered artificial neural network. I have suggested an equation for calculating the capacity of the CoreNet, which has a p-leveled input and a q-leveled output, as $a_{p,q}=\frac{1}{2}p(p-1)q^2-\frac{1}{2}(p-2)(3p-1)q+(p-1)(p-2)$. With an odd value of p and an even value of q, (p-1)(p-2)(q-2)/2 needs to be subtracted further from the above equation. The simulation model 1(3)-1(6) has 3 levels of an input and 6 levels of an output with no hidden layer. The simulation result of this model gives, out of 216 possible functions, 80 convergences for the number of implementable function using the cot(x) input leveling method. I have also shown that, from the simulation result, the two diverged functions become implementable by precalculating the weight values. The simulation result and the precalculation of the weight values give the same result as the above equation in the total number of implementable functions.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.41
no.3
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pp.67-77
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2004
The recent research has been focused on fusion of audio and visual features for reliable speech recognition in noisy environments. In this paper, we propose a neural network based model of robust speech recognition by integrating audio, visual, and contextual information. Bimodal Neural Network(BMNN) is a multi-layer perception of 4 layers, each of which performs a certain level of abstraction of input features. In BMNN the third layer combines audio md visual features of speech to compensate loss of audio information caused by noise. In order to improve the accuracy of speech recognition in noisy environments, we also propose a post-processing based on contextual information which are sequential patterns of words spoken by a user. Our experimental results show that our model outperforms any single mode models. Particularly, when we use the contextual information, we can obtain over 90% recognition accuracy even in noisy environments, which is a significant improvement compared with the state of art in speech recognition. Our research demonstrates that diverse sources of information need to be integrated to improve the accuracy of speech recognition particularly in noisy environments.
In recent times, multilevel inverters are given high priority in many large industrial drive applications. However, the reliability of multilevel inverters are mainly affected by the failure of power electronic switches. In this paper, open-switch and short-switch failure of multilevel inverters and its identification using a high performance diagnostic system is discussed. Experimental and simulation studies were carried out on five level cascaded H-Bridge multilevel inverter and its output voltage waveforms were analyzed at different switch fault cases and at different modulation index values. Salient frequency domain features of the output voltage signal were extracted using the discrete wavelet transform multi resolution signal decomposition technique. Real time application of the proposed fault diagnostic system was implemented through the LabVIEW software. Artificial neural network was trained offline using the Matlab software and the resultant network parameters were transferred to LabVIEW real time system. In the proposed system, it is possible to precisely identify the individual faulty switch (may be due to open-switch (or) short-switch failure) of multilevel inverters.
In the real world, new types of attacks or variants are constantly emerging, but attack traffic classification models developed through artificial neural networks and supervised learning do not properly detect new types of attacks that have not been trained. Most of the previous studies overlooked this problem and focused only on improving the structure of their artificial neural networks. As a result, a number of new attacks were frequently classified as normal traffic, and attack traffic classification performance was severly degraded. On the other hand, the softmax function, which outputs the probability that each class is correctly classified in the multi-class classification as a result, also has a significant impact on the classification performance because it fails to calculate the softmax score properly for a new type of attack traffic that has not been trained. In this paper, based on this characteristic of softmax function, we propose an efficient method to improve the classification performance against new types of attacks by classifying traffic with a probability below a certain level as attacks, and demonstrate the efficiency of our approach through experiments.
Kim, Jinpyung;Jang, Gyujin;Kim, Gyujin;Kim, Moon-Hyun
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.8
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pp.2948-2963
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2015
In the field of computer vision, visual surveillance systems have recently become an important research topic. Growth in this area is being driven by both the increase in the availability of inexpensive computing devices and image sensors as well as the general inefficiency of manual surveillance and monitoring. In particular, the ultimate goal for many visual surveillance systems is to provide automatic activity recognition for events at a given site. A higher level of understanding of these activities requires certain lower-level computer vision tasks to be performed. So in this paper, we propose an intelligent activity recognition model that uses a structure learning method and a classification method. The structure learning method is provided as a K2-learning algorithm that generates Bayesian networks of causal relationships between sensors for a given activity. The statistical characteristics of the sensor values and the topological characteristics of the generated graphs are learned for each activity, and then a neural network is designed to classify the current activity according to the features extracted from the multiple sensor values that have been collected. Finally, the proposed method is implemented and tested by using PETS2013 benchmark data.
Wu, Chunming;Wang, Meng;Gao, Lang;Song, Weijing;Tian, Tian;Choo, Kim-Kwang Raymond
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.8
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pp.3917-3941
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2019
The recent interest in artificial intelligence and machine learning has partly contributed to an interest in the use of such approaches for hyperspectral remote sensing (HRS) imagery classification, as evidenced by the increasing number of deep framework with deep convolutional neural networks (CNN) structures proposed in the literature. In these approaches, the assumption of obtaining high quality deep features by using CNN is not always easy and efficient because of the complex data distribution and the limited sample size. In this paper, conventional handcrafted learning-based multi features based on expert knowledge are introduced as the input of a special designed CNN to improve the pixel description and classification performance of HRS imagery. The introduction of these handcrafted features can reduce the complexity of the original HRS data and reduce the sample requirements by eliminating redundant information and improving the starting point of deep feature training. It also provides some concise and effective features that are not readily available from direct training with CNN. Evaluations using three public HRS datasets demonstrate the utility of our proposed method in HRS classification.
Based on the theoretical results that multi-layer feedforward neural networks with enough hidden nodes are universal approximators, we usually use three-layer MLP's(multi-layer perceptrons) consisted of input, hidden, and output layers for many application problems. However, this conventional three-layer architecture of MLP shows poor generalization performance in some applications, which are complex with various features in an input vector. For the performance improvement, this paper proposes a hierarchical architecture of MLP especially when each part of inputs has a special information. That is, one input vector is divided into sub-vectors and each sub-vector is presented to a separate MLP. These lower-level MLPs are connected to a higher-level MLP, which has a role to do a final decision. The proposed method is verified through the simulation of protein disorder prediction problem.
Recent explosive increase of electronic commerce provides many advantageous purchase opportunities to customers. In this situation, customers who do not have enough knowledge about their purchases, may accept product recommendations. Product recommender systems automatically reflect user's preference and provide recommendation list to the users. Thus, product recommender system in online shopping store has been known as one of the most popular tools for one-to-one marketing. However, recommender systems which do not properly reflect user's preference cause user's disappointment and waste of time. In this study, we propose a novel recommender system which uses data mining and multi-model ensemble techniques to enhance the recommendation performance through reflecting the precise user's preference. The research data is collected from the real-world online shopping store, which deals products from famous art galleries and museums in Korea. The data initially contain 5759 transaction data, but finally remain 3167 transaction data after deletion of null data. In this study, we transform the categorical variables into dummy variables and exclude outlier data. The proposed model consists of two steps. The first step predicts customers who have high likelihood to purchase products in the online shopping store. In this step, we first use logistic regression, decision trees, and artificial neural networks to predict customers who have high likelihood to purchase products in each product group. We perform above data mining techniques using SAS E-Miner software. In this study, we partition datasets into two sets as modeling and validation sets for the logistic regression and decision trees. We also partition datasets into three sets as training, test, and validation sets for the artificial neural network model. The validation dataset is equal for the all experiments. Then we composite the results of each predictor using the multi-model ensemble techniques such as bagging and bumping. Bagging is the abbreviation of "Bootstrap Aggregation" and it composite outputs from several machine learning techniques for raising the performance and stability of prediction or classification. This technique is special form of the averaging method. Bumping is the abbreviation of "Bootstrap Umbrella of Model Parameter," and it only considers the model which has the lowest error value. The results show that bumping outperforms bagging and the other predictors except for "Poster" product group. For the "Poster" product group, artificial neural network model performs better than the other models. In the second step, we use the market basket analysis to extract association rules for co-purchased products. We can extract thirty one association rules according to values of Lift, Support, and Confidence measure. We set the minimum transaction frequency to support associations as 5%, maximum number of items in an association as 4, and minimum confidence for rule generation as 10%. This study also excludes the extracted association rules below 1 of lift value. We finally get fifteen association rules by excluding duplicate rules. Among the fifteen association rules, eleven rules contain association between products in "Office Supplies" product group, one rules include the association between "Office Supplies" and "Fashion" product groups, and other three rules contain association between "Office Supplies" and "Home Decoration" product groups. Finally, the proposed product recommender systems provides list of recommendations to the proper customers. We test the usability of the proposed system by using prototype and real-world transaction and profile data. For this end, we construct the prototype system by using the ASP, Java Script and Microsoft Access. In addition, we survey about user satisfaction for the recommended product list from the proposed system and the randomly selected product lists. The participants for the survey are 173 persons who use MSN Messenger, Daum Caf$\acute{e}$, and P2P services. We evaluate the user satisfaction using five-scale Likert measure. This study also performs "Paired Sample T-test" for the results of the survey. The results show that the proposed model outperforms the random selection model with 1% statistical significance level. It means that the users satisfied the recommended product list significantly. The results also show that the proposed system may be useful in real-world online shopping store.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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