In this paper, a hybrid deep learning model, called 2D convolution with bidirectional long short-term memory (2DCBLSTM), is presented that can effectively combine both spatial and temporal features for crop classification. In the proposed model, 2D convolution operators are first applied to extract spatial features of crops and the extracted spatial features are then used as inputs for a bidirectional LSTM model that can effectively process temporal features. To evaluate the classification performance of the proposed model, a case study of crop classification was carried out using multi-temporal unmanned aerial vehicle images acquired in Anbandegi, Korea. For comparison purposes, we applied conventional deep learning models including two-dimensional convolutional neural network (CNN) using spatial features, LSTM using temporal features, and three-dimensional CNN using spatio-temporal features. Through the impact analysis of hyper-parameters on the classification performance, the use of both spatial and temporal features greatly reduced misclassification patterns of crops and the proposed hybrid model showed the best classification accuracy, compared to the conventional deep learning models that considered either spatial features or temporal features. Therefore, it is expected that the proposed model can be effectively applied to crop classification owing to its ability to consider spatio-temporal features of crops.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.9
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pp.2361-2376
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2023
The electrocardiogram (ECG) signal is commonly used to screen and diagnose cardiovascular diseases. In recent years, deep neural networks have been regarded as an effective way for automatic ECG disease diagnosis. The convolutional neural network is widely used for ECG signal extraction because it can obtain different levels of information. However, most previous studies adopt single scale convolution filters to extract ECG signal features, ignoring the complementarity between ECG signal features of different scales. In the paper, we propose a dual-scale network with convolution filters of different sizes for 12-lead ECG classification. Our model can extract and fuse ECG signal features of different scales. In addition, different spatial and time periods of the feature map obtained from the 12-lead ECG may have different contributions to ECG classification. Therefore, we add a spatial-temporal attention to each scale sub-network to emphasize the representative local spatial and temporal features. Our approach is evaluated on PTB-XL dataset and achieves 0.9307, 0.8152, and 89.11 on macro-averaged ROC-AUC score, a maximum F1 score, and mean accuracy, respectively. The experiment results have proven that our approach outperforms the baselines.
Recently, malicious video classification and filtering techniques are of practical interest as ones can easily access to malicious multimedia contents through the Internet, IPTV, online social network, and etc. Considerable research efforts have been made to developing malicious video classification and filtering systems. However, the malicious video classification and filtering is not still being from mature in terms of reliable classification/filtering performance. In particular, the most of conventional approaches have been limited to using only the spatial features (such as a ratio of skin regions and bag of visual words) for the purpose of malicious image classification. Hence, previous approaches have been restricted to achieving acceptable classification and filtering performance. In order to overcome the aforementioned limitation, we propose new malicious video classification framework that takes advantage of using both the spatial and temporal features that are readily extracted from a sequence of video frames. In particular, we develop the effective temporal features based on the motion periodicity feature and temporal correlation. In addition, to exploit the best data fusion approach aiming to combine the spatial and temporal features, the representative data fusion approaches are applied to the proposed framework. To demonstrate the effectiveness of our method, we collect 200 sexual intercourse videos and 200 non-sexual intercourse videos. Experimental results show that the proposed method increases 3.75% (from 92.25% to 96%) for classification of sexual intercourse video in terms of accuracy. Further, based on our experimental results, feature-level fusion approach (for fusing spatial and temporal features) is found to achieve the best classification accuracy.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1595-1613
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2017
The IR camera and laser-based IR projector provide an effective solution for real-time collection of moving targets in RGB-D videos. Different from the traditional RGB videos, the captured depth videos are not affected by the illumination variation. In this paper, we propose a novel feature extraction framework to describe human activities based on the above optical video capturing method, namely spatial-temporal texture features for 3D human activity recognition. Spatial-temporal texture feature with depth information is insensitive to illumination and occlusions, and efficient for fine-motion description. The framework of our proposed algorithm begins with video acquisition based on laser projection, video preprocessing with visual background extraction and obtains spatial-temporal key images. Then, the texture features encoded from key images are used to generate discriminative features for human activity information. The experimental results based on the different databases and practical scenarios demonstrate the effectiveness of our proposed algorithm for the large-scale data sets.
This study proposes a two-stage hybrid classification model for crop classification using multi-temporal remote sensing images; the model combines feature embedding by using an autoencoder (AE) with a convolutional neural network (CNN) classifier to fully utilize features including informative temporal and spatial signatures. Long short-term memory (LSTM)-based AE (LAE) is fine-tuned using class label information to extract latent features that contain less noise and useful temporal signatures. The CNN classifier is then applied to effectively account for the spatial characteristics of the extracted latent features. A crop classification experiment with multi-temporal unmanned aerial vehicle images is conducted to illustrate the potential application of the proposed hybrid model. The classification performance of the proposed model is compared with various combinations of conventional deep learning models (CNN, LSTM, and convolutional LSTM) and different inputs (original multi-temporal images and features from stacked AE). From the crop classification experiment, the best classification accuracy was achieved by the proposed model that utilized the latent features by fine-tuned LAE as input for the CNN classifier. The latent features that contain useful temporal signatures and are less noisy could increase the class separability between crops with similar spectral signatures, thereby leading to superior classification accuracy. The experimental results demonstrate the importance of effective feature extraction and the potential of the proposed classification model for crop classification using multi-temporal remote sensing images.
– In the paper, to handle the problem of traditional bag-of-features model ignoring the spatial relationship of local features in human action recognition, we proposed a Multiscale Spatial Position Coding under Locality Constraint method. Specifically, to describe this spatial relationship, we proposed a mixed feature combining motion feature and multi-spatial-scale configuration. To utilize temporal information between features, sub spatial-temporal-volumes are built. Next, the pooled features of sub-STVs are obtained via max-pooling method. In classification stage, the Locality-Constrained Group Sparse Representation is adopted to utilize the intrinsic group information of the sub-STV features. The experimental results on the KTH, Weizmann, and UCF sports datasets show that our action recognition system outperforms the classical local ST feature-based recognition systems published recently.
Journal of Wellbeing Management and Applied Psychology
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v.5
no.1
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pp.1-7
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2022
Purpose: This study aimed to investigate spatial and temporal features of motor control in an individual with hemiparesis during the curvilinear gait (CG) and proposed an exercise guideline. Research design, data and methodology: An individual aged 63 with hemiparesis by stroke disease was participated in the study. Autoencoder (AE) was used to extract four motor modules from eight muscle activities of the paretic leg during CG. After extraction, each module of four modules was operationally defined by numbering from M1 to M4 according to spatial and temporal features and compared with results reported in a previous study. Results: As a result, an individual with hemiparesis had motor module problems related to difficulty of weight acceptance (module 1), compensation for the weakness of ankle plantar flexor (module 2), a spastic synergistic pattern (module 3) and difficulty with transition from the swing to stance phase (module 4) in terms of spatial features. Also, a delayed activation timing of temporal motor module (module 2) related to the forward propulsion during CG was observed. Conclusions: Gait rehabilitation for the stroke will need to consider clinical significances in respect of the deterioration of motor module and provide the tailored approaches for each gait phase.
Visual speech information improves the performance of speech recognition, especially in noisy environment. We have tested the various spatial-temporal features for the Korean lipreading and evaluated the performance by using a hidden Markov model based classifier. The results have shown that the direction as well as the magnitude of the movement of the lip contour over time is useful features for the lipreading.
Crime amount prediction is crucial for optimizing the police patrols' arrangement in each region of a city. First, we analyzed spatiotemporal correlations of the crime data and the relationships between crime and related auxiliary data, including points-of-interest (POI), public service complaints, and demographics. Then, we proposed a crime amount prediction model based on 2D convolution and long short-term memory neural network (2DCONV-LSTM). The proposed model captures the spatiotemporal correlations in the crime data, and the crime-related auxiliary data are used to enhance the regional spatial features. Extensive experiments on real-world datasets are conducted. Results demonstrated that capturing both temporal and spatial correlations in crime data and using auxiliary data to extract regional spatial features improve the prediction performance. In the best case scenario, the proposed model reduces the prediction error by at least 17.8% and 8.2% compared with support vector regression (SVR) and LSTM, respectively. Moreover, excessive auxiliary data reduce model performance because of the presence of redundant information.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.11C
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pp.929-939
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2010
The growth of multimedia technology forces the development of video detection for large database management and illegal copy detection. To meet this demand, this paper proposes a fast video detection method to apply to a large database. The fast video detection algorithm uses spatial features using the gray value distribution from frames and temporal features using the temporal similarity map. We form the video signature using the extracted spatial feature and temporal feature, and carry out a stepwise matching method. The performance was evaluated by accuracy, extraction and matching time, and signature size using the original videos and their modified versions such as brightness change, lossy compression, text/logo overlay. We show empirical parameter selection and the experimental results for the simple matching method using only spatial feature and compare the results with existing algorithms. According to the experimental results, the proposed method has good performance in accuracy, processing time, and signature size. Therefore, the proposed fast detection algorithm is suitable for video detection with the large database.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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