Thomas Weikert;Luca Andre Noordtzij;Jens Bremerich;Bram Stieltjes;Victor Parmar;Joshy Cyriac;Gregor Sommer;Alexander Walter Sauter
Korean Journal of Radiology
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v.21
no.7
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pp.891-899
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2020
Objective: To assess the diagnostic performance of a deep learning-based algorithm for automated detection of acute and chronic rib fractures on whole-body trauma CT. Materials and Methods: We retrospectively identified all whole-body trauma CT scans referred from the emergency department of our hospital from January to December 2018 (n = 511). Scans were categorized as positive (n = 159) or negative (n = 352) for rib fractures according to the clinically approved written CT reports, which served as the index test. The bone kernel series (1.5-mm slice thickness) served as an input for a detection prototype algorithm trained to detect both acute and chronic rib fractures based on a deep convolutional neural network. It had previously been trained on an independent sample from eight other institutions (n = 11455). Results: All CTs except one were successfully processed (510/511). The algorithm achieved a sensitivity of 87.4% and specificity of 91.5% on a per-examination level [per CT scan: rib fracture(s): yes/no]. There were 0.16 false-positives per examination (= 81/510). On a per-finding level, there were 587 true-positive findings (sensitivity: 65.7%) and 307 false-negatives. Furthermore, 97 true rib fractures were detected that were not mentioned in the written CT reports. A major factor associated with correct detection was displacement. Conclusion: We found good performance of a deep learning-based prototype algorithm detecting rib fractures on trauma CT on a per-examination level at a low rate of false-positives per case. A potential area for clinical application is its use as a screening tool to avoid false-negative radiology reports.
To properly extract the strain components under varying operational conditions is very important in bridge health monitoring. The abnormal sensor readings can be correctly identified and the expected operational performance of the bridge can be better understood if each strain components can be accurately quantified. In this study, strain components under varying load conditions, i.e., temperature variation and live-load variation are evaluated based on field strain measurements collected from a real concrete box-girder bridge. Temperature-induced strain is mainly regarded as the trend variation along with the ambient temperature, thus a smoothing technique based on the wavelet packet decomposition method is proposed to estimate the temperature-induced strain. However, how to effectively extract the vehicle-induced strain is always troublesome because conventional threshold setting-based methods cease to function: if the threshold is set too large, the minor response will be ignored, and if too small, noise will be introduced. Therefore, an autoencoder framework is proposed to evaluate the vehicle-induced strain. After the elimination of temperature and vehicle-induced strain, the left of which, defined as the model error, is used to assess the operational performance of the bridge. As empirical techniques fail to detect the degraded state of the structure, a clustering technique based on Gaussian Mixture Model is employed to identify the damage occurrence and the validity is verified in a simulation study.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.1
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pp.47-55
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2024
We spend a lot of time in indoor space, and the space has a huge impact on our lives. Interior design plays a significant role to make an indoor space attractive and functional. However, it should consider a lot of complex elements such as color, pattern, and material etc. With the increasing demand for interior design, there is a growing need for technologies that analyze these design elements accurately and efficiently. To address this need, this study suggests a deep learning-based design analysis system. The proposed system consists of a semantic segmentation model that classifies spatial components and an image classification model that classifies attributes such as color, pattern, and material from the segmented components. Semantic segmentation model was trained using a dataset of 30000 personal indoor interior images collected for research, and during inference, the model separate the input image pixel into 34 categories. And experiments were conducted with various backbones in order to obtain the optimal performance of the deep learning model for the collected interior dataset. Finally, the model achieved good performance of 89.05% and 0.5768 in terms of accuracy and mean intersection over union (mIoU). In classification part convolutional neural network (CNN) model which has recorded high performance in other image recognition tasks was used. To improve the performance of the classification model we suggests an approach that how to handle data that has data imbalance and vulnerable to light intensity. Using our methods, we achieve satisfactory results in classifying interior design component attributes. In this paper, we propose indoor space design analysis system that automatically analyzes and classifies the attributes of indoor images using a deep learning-based model. This analysis system, used as a core module in the A.I interior recommendation service, can help users pursuing self-interior design to complete their designs more easily and efficiently.
Clustering is an unsupervised learning method that involves grouping data based on features such as distance metrics, using data without known labels or ground truth values. This method has the advantage of being applicable to various types of data, including images, text, and audio, without the need for labeling. Traditional clustering techniques involve applying dimensionality reduction methods or extracting specific features to perform clustering. However, with the advancement of deep learning models, research on deep clustering techniques using techniques such as autoencoders and generative adversarial networks, which represent input data as latent vectors, has emerged. In this study, we propose a deep clustering technique based on deep learning. In this approach, we use an autoencoder to transform the input data into latent vectors, and then construct a vector space according to the cluster structure and perform k-means clustering. We conducted experiments using the MNIST and Fashion-MNIST datasets in the PyTorch machine learning library as the experimental environment. The model used is a convolutional neural network-based autoencoder model. The experimental results show an accuracy of 89.42% for MNIST and 56.64% for Fashion-MNIST when k is set to 10.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.10
no.1
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pp.471-476
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2024
With the spread of various smart devices and computing devices, big data generation is occurring widely. Machine learning is an algorithm that performs reasoning by learning data patterns. Among the various machine learning algorithms, the algorithm that attracts attention is deep learning based on neural networks. Deep learning is achieving rapid performance improvement with the release of various applications. Recently, among deep learning algorithms, attempts to analyze data using graph structures are increasing. In this study, we present a graph generation method for transferring to a deep learning network. This paper proposes a method of generalizing node properties and edge weights in the graph generation process and converting them into a structure for deep learning input by presenting a matricization We present a method of applying a linear transformation matrix that can preserve attribute and weight information in the graph generation process. Finally, we present a deep learning input structure of a general graph and present an approach for performance analysis.
In this paper, we compare the performance of graph-based deep learning models using OECD test guideline (TG) data. OECD TG are a unique tool for assessing the potential effects of chemicals on health and environment. but many guidelines include animal testing. Animal testing is time-consuming and expensive, and has ethical issues, so methods to find or minimize alternatives are being studied. Deep learning is used in various fields using chemicals including toxicity prediciton, and research on graph-based models is particularly active. Our goal is to compare the performance of graph-based deep learning models on OECD TG data to find the best performance model on there. We collected the results of OECD TG from the website eChemportal.org operated by the OECD, and chemicals that were impossible or inappropriate to learn were removed through pre-processing. The toxicity prediction performance of five graph-based models was compared using the collected OECD TG data and MoleculeNet data, a benchmark dataset for predicting chemical properties.
Style transfer algorithms are currently undergoing active research and are used, for example, to convert ordinary images into classical painting styles. However, such algorithms have yet to produce appropriate results when applied to Korean cultural heritage images, while the number of cases for such applications also remains insufficient. Accordingly, this study attempts to develop a style transfer algorithm that can be applied to styles found among Korean cultural heritage. The algorithm was produced by improving data comprehension by enabling it to learn meaningful characteristics of the styles through representation learning and to separate the cultural heritage from the background in the target images, allowing it to extract the style-relevant areas with the desired color and texture from the style images. This study confirmed that, by doing so, a new image can be created by effectively transferring the characteristics of the style image while maintaining the form of the target image, which thereby enables the transfer of a variety of cultural heritage styles.
Isaac Seow-En;Ye Xin Koh;Yun Zhao;Boon Hwee Ang;Ivan En-Howe Tan;Aik Yong Chok;Emile John Kwong Wei Tan;Marianne Kit Har Au
Annals of Hepato-Biliary-Pancreatic Surgery
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v.28
no.1
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pp.14-24
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2024
This study aims to assess the quality and performance of predictive models for colorectal cancer liver metastasis (CRCLM). A systematic review was performed to identify relevant studies from various databases. Studies that described or validated predictive models for CRCLM were included. The methodological quality of the predictive models was assessed. Model performance was evaluated by the reported area under the receiver operating characteristic curve (AUC). Of the 117 articles screened, seven studies comprising 14 predictive models were included. The distribution of included predictive models was as follows: radiomics (n = 3), logistic regression (n = 3), Cox regression (n = 2), nomogram (n = 3), support vector machine (SVM, n = 2), random forest (n = 2), and convolutional neural network (CNN, n = 2). Age, sex, carcinoembryonic antigen, and tumor staging (T and N stage) were the most frequently used clinicopathological predictors for CRCLM. The mean AUCs ranged from 0.697 to 0.870, with 86% of the models demonstrating clear discriminative ability (AUC > 0.70). A hybrid approach combining clinical and radiomic features with SVM provided the best performance, achieving an AUC of 0.870. The overall risk of bias was identified as high in 71% of the included studies. This review highlights the potential of predictive modeling to accurately predict the occurrence of CRCLM. Integrating clinicopathological and radiomic features with machine learning algorithms demonstrates superior predictive capabilities.
Zain Ul Abideen;Xiaodong Sun;Chao Sun;Hafiz Shafiq Ur Rehman Khalil
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.7
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pp.1726-1748
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2024
Trajectory planning is vital for autonomous systems like robotics and UAVs, as it determines optimal, safe paths considering physical limitations, environmental factors, and agent interactions. Recent advancements in trajectory planning and future location prediction stem from rapid progress in machine learning and optimization algorithms. In this paper, we proposed a novel framework for Spatial-temporal transformer-based feed-forward neural networks (STTFFNs). From the traffic flow local area point of view, skip-gram model is trained on trajectory data to generate embeddings that capture the high-level features of different trajectories. These embeddings can then be used as input to a transformer-based trajectory planning model, which can generate trajectories for new objects based on the embeddings of similar trajectories in the training data. In the next step, distant regions, we embedded feedforward network is responsible for generating the distant trajectories by taking as input a set of features that represent the object's current state and historical data. One advantage of using feedforward networks for distant trajectory planning is their ability to capture long-term dependencies in the data. In the final step of forecasting for future locations, the encoder and decoder are crucial parts of the proposed technique. Spatial destinations are encoded utilizing location-based social networks(LBSN) based on visiting semantic locations. The model has been specially trained to forecast future locations using precise longitude and latitude values. Following rigorous testing on two real-world datasets, Porto and Manhattan, it was discovered that the model outperformed a prediction accuracy of 8.7% previous state-of-the-art methods.
Background and Purpose: The emotions of people at various stages of dementia need to be effectively utilized for prevention, early intervention, and care planning. With technology available for understanding and addressing the emotional needs of people, this study aims to develop speech emotion recognition (SER) technology to classify emotions for people at high risk of dementia. Methods: Speech samples from people at high risk of dementia were categorized into distinct emotions via human auditory assessment, the outcomes of which were annotated for guided deep-learning method. The architecture incorporated convolutional neural network, long short-term memory, attention layers, and Wav2Vec2, a novel feature extractor to develop automated speech-emotion recognition. Results: Twenty-seven kinds of Emotions were found in the speech of the participants. These emotions were grouped into 6 detailed emotions: happiness, interest, sadness, frustration, anger, and neutrality, and further into 3 basic emotions: positive, negative, and neutral. To improve algorithmic performance, multiple learning approaches were applied using different data sources-voice and text-and varying the number of emotions. Ultimately, a 2-stage algorithm-initial text-based classification followed by voice-based analysis-achieved the highest accuracy, reaching 70%. Conclusions: The diverse emotions identified in this study were attributed to the characteristics of the participants and the method of data collection. The speech of people at high risk of dementia to companion robots also explains the relatively low performance of the SER algorithm. Accordingly, this study suggests the systematic and comprehensive construction of a dataset from people with dementia.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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