Wearable sensor-based human activity recognition (HAR) has emerged as a principal research area and is utilized in a variety of applications. Recently, deep learning-based methods have achieved significant improvement in the HAR field with the development of human-computer interaction applications. However, they are limited to operating in a local neighborhood in the process of a standard convolution neural network, and correlations between different sensors on body positions are ignored. In addition, they still face significant challenging problems with performance degradation due to large gaps in the distribution of training and test data, and behavioral differences between subjects. In this work, we propose a novel Transformer-based Adversarial learning framework for human activity recognition using wearable sensors via Self-KnowledgE Distillation (TASKED), that accounts for individual sensor orientations and spatial and temporal features. The proposed method is capable of learning cross-domain embedding feature representations from multiple subjects datasets using adversarial learning and the maximum mean discrepancy (MMD) regularization to align the data distribution over multiple domains. In the proposed method, we adopt the teacher-free self-knowledge distillation to improve the stability of the training procedure and the performance of human activity recognition. Experimental results show that TASKED not only outperforms state-of-the-art methods on the four real-world public HAR datasets (alone or combined) but also improves the subject generalization effectively.
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最近,面部生物识别是对传统认证系统的方便替代的巨大关注。因此,检测恶意尝试已经发现具有重要意义,导致面部抗欺骗〜(FAS),即面部呈现攻击检测。与手工制作的功能相反,深度特色学习和技术已经承诺急剧增加FAS系统的准确性,解决了实现这种系统的真实应用的关键挑战。因此,处理更广泛的发展以及准确的模型的新研究区越来越多地引起了研究界和行业的关注。在本文中,我们为自2017年以来对与基于深度特征的FAS方法相关的文献综合调查。在这一主题上阐明,基于各种特征和学习方法的语义分类。此外,我们以时间顺序排列,其进化进展和评估标准(数据集内集和数据集互联集合中集)覆盖了FAS的主要公共数据集。最后,我们讨论了开放的研究挑战和未来方向。
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睡眠分期在诊断和治疗睡眠障碍中非常重要。最近,已经提出了许多数据驱动的深度学习模型,用于自动睡眠分期。他们主要在一个大型公共标签的睡眠数据集上训练该模型,并在较小的主题上对其进行测试。但是,他们通常认为火车和测试数据是从相同的分布中绘制的,这可能在现实世界中不存在。最近已经开发了无监督的域适应性(UDA)来处理此域移位问题。但是,以前用于睡眠分期的UDA方法具有两个主要局限性。首先,他们依靠一个完全共享的模型来对齐,该模型可能会在功能提取过程中丢失特定于域的信息。其次,它们仅在全球范围内将源和目标分布对齐,而无需考虑目标域中的类信息,从而阻碍了测试时模型的分类性能。在这项工作中,我们提出了一个名为Adast的新型对抗性学习框架,以解决未标记的目标域中的域转移问题。首先,我们开发了一个未共享的注意机制,以保留两个领域中的域特异性特征。其次,我们设计了一种迭代自我训练策略,以通过目标域伪标签提高目标域上的分类性能。我们还建议双重分类器,以提高伪标签的鲁棒性和质量。在六个跨域场景上的实验结果验证了我们提出的框架的功效及其优于最先进的UDA方法。源代码可在https://github.com/emadeldeen24/adast上获得。
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使用诸如嵌入惯性测量单元(IMU)传感器的可穿戴设备(如智能手表)的人类活动识别(Har)具有与我们日常生活相关的各种应用,例如锻炼跟踪和健康监控。在本文中,我们使用在不同身体位置佩戴的多个IMU传感器提出了一种基于人类活动识别的新颖性方法。首先,设计传感器设计特征提取模块以提取具有卷积神经网络(CNNS)的各个传感器的最辨别特征。其次,开发了一种基于注意的融合机制,以了解不同车身位置处的传感器的重要性,并产生细节特征表示。最后,应用传感器间特征提取模块来学习与分类器连接的传感器间相关性以输出预测的活动。所提出的方法是使用五个公共数据集进行评估,并且在各种活动类别上优于最先进的方法。
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Deep learning has produced state-of-the-art results for a variety of tasks. While such approaches for supervised learning have performed well, they assume that training and testing data are drawn from the same distribution, which may not always be the case. As a complement to this challenge, single-source unsupervised domain adaptation can handle situations where a network is trained on labeled data from a source domain and unlabeled data from a related but different target domain with the goal of performing well at test-time on the target domain. Many single-source and typically homogeneous unsupervised deep domain adaptation approaches have thus been developed, combining the powerful, hierarchical representations from deep learning with domain adaptation to reduce reliance on potentially-costly target data labels. This survey will compare these approaches by examining alternative methods, the unique and common elements, results, and theoretical insights. We follow this with a look at application areas and open research directions.
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脑电图(EEG)解码旨在识别基于非侵入性测量的脑活动的神经处理的感知,语义和认知含量。当应用于在静态,受控的实验室环境中获取的数据时,传统的EEG解码方法取得了适度的成功。然而,开放世界的环境是一个更现实的环境,在影响EEG录音的情况下,可以意外地出现,显着削弱了现有方法的鲁棒性。近年来,由于其在特征提取的卓越容量,深入学习(DL)被出现为潜在的解决方案。它克服了使用浅架构提取的“手工制作”功能或功能的限制,但通常需要大量的昂贵,专业标记的数据 - 并不总是可获得的。结合具有域特定知识的DL可能允许开发即使具有小样本数据,也可以开发用于解码大脑活动的鲁棒方法。虽然已经提出了各种DL方法来解决EEG解码中的一些挑战,但目前缺乏系统的教程概述,特别是对于开放世界应用程序。因此,本文为开放世界EEG解码提供了对DL方法的全面调查,并确定了有前途的研究方向,以激发现实世界应用中的脑电图解码的未来研究。
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移动设备上的人类活动识别(HAR)已证明可以通过从用户的惯性测量单元(IMU)生成的数据中学到的轻量级神经模型来实现。基于Instanced HAR的大多数方法都使用卷积神经网络(CNN),长期记忆(LSTMS)或两者组合以实现实时性能来实现最新结果。最近,在语言处理域中,然后在视觉域中的变形金刚体系结构进一步推动了对古典体系结构的最先进。但是,这种变形金刚在计算资源中是重量级的,它不适合在Pervasive Computing域中找到HAR的嵌入式应用程序。在这项研究中,我们提出了人类活动识别变压器(HART),这是一种轻巧的,传感器的变压器结构,已专门适用于嵌入移动设备上的IMU的域。我们对HAR任务的实验具有几个公开可用的数据集,表明HART使用较少的每秒浮点操作(FLOPS)和参数,同时超过了当前的最新结果。此外,我们在各种体系结构中对它们在异质环境中的性能进行了评估,并表明我们的模型可以更好地推广到不同的感应设备或体内位置。
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无监督域适应(UDA)已成功解决了可视应用程序的域移位问题。然而,由于以下原因,这些方法可能对时间序列数据的性能有限。首先,它们主要依赖于用于源预制的大规模数据集(即,ImageNet),这不适用于时间序列数据。其次,它们在域对齐步骤期间忽略源极限和目标域的特征空间上的时间维度。最后,最先前的UDA方法中的大多数只能对齐全局特征而不考虑目标域的细粒度分布。为了解决这些限制,我们提出了一个自我监督的自回归域适应(Slarda)框架。特别是,我们首先设计一个自我监督的学习模块,它利用预测作为辅助任务以提高源特征的可转换性。其次,我们提出了一种新的自回归域自适应技术,其包括在域对齐期间源和目标特征的时间依赖性。最后,我们开发了一个集合教师模型,通过自信的伪标记方法对准目标域中的类明智分发。已经在三个现实世界时间序列应用中进行了广泛的实验,具有30个跨域方案。结果表明,我们所提出的杆状方法明显优于时序序列域适应的最先进的方法。
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虽然在许多域内生成并提供了大量的未标记数据,但对视觉数据的自动理解的需求高于以往任何时候。大多数现有机器学习模型通常依赖于大量标记的训练数据来实现高性能。不幸的是,在现实世界的应用中,不能满足这种要求。标签的数量有限,手动注释数据昂贵且耗时。通常需要将知识从现有标记域传输到新域。但是,模型性能因域之间的差异(域移位或数据集偏差)而劣化。为了克服注释的负担,域适应(DA)旨在在将知识从一个域转移到另一个类似但不同的域中时减轻域移位问题。无监督的DA(UDA)处理标记的源域和未标记的目标域。 UDA的主要目标是减少标记的源数据和未标记的目标数据之间的域差异,并在培训期间在两个域中学习域不变的表示。在本文中,我们首先定义UDA问题。其次,我们从传统方法和基于深度学习的方法中概述了不同类别的UDA的最先进的方法。最后,我们收集常用的基准数据集和UDA最先进方法的报告结果对视觉识别问题。
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最近的智能故障诊断(IFD)的进展大大依赖于深度代表学习和大量标记数据。然而,机器通常以各种工作条件操作,或者目标任务具有不同的分布,其中包含用于训练的收集数据(域移位问题)。此外,目标域中的新收集的测试数据通常是未标记的,导致基于无监督的深度转移学习(基于UDTL为基础的)IFD问题。虽然它已经实现了巨大的发展,但标准和开放的源代码框架以及基于UDTL的IFD的比较研究尚未建立。在本文中,我们根据不同的任务,构建新的分类系统并对基于UDTL的IFD进行全面审查。对一些典型方法和数据集的比较分析显示了基于UDTL的IFD中的一些开放和基本问题,这很少研究,包括特征,骨干,负转移,物理前导等的可转移性,强调UDTL的重要性和再现性 - 基于IFD,整个测试框架将发布给研究界以促进未来的研究。总之,发布的框架和比较研究可以作为扩展界面和基本结果,以便对基于UDTL的IFD进行新的研究。代码框架可用于\ url {https:/github.com/zhaozhibin/udtl}。
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Deep domain adaptation has emerged as a new learning technique to address the lack of massive amounts of labeled data. Compared to conventional methods, which learn shared feature subspaces or reuse important source instances with shallow representations, deep domain adaptation methods leverage deep networks to learn more transferable representations by embedding domain adaptation in the pipeline of deep learning. There have been comprehensive surveys for shallow domain adaptation, but few timely reviews the emerging deep learning based methods. In this paper, we provide a comprehensive survey of deep domain adaptation methods for computer vision applications with four major contributions. First, we present a taxonomy of different deep domain adaptation scenarios according to the properties of data that define how two domains are diverged. Second, we summarize deep domain adaptation approaches into several categories based on training loss, and analyze and compare briefly the state-of-the-art methods under these categories. Third, we overview the computer vision applications that go beyond image classification, such as face recognition, semantic segmentation and object detection. Fourth, some potential deficiencies of current methods and several future directions are highlighted.
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客观的。深度神经网络(DNNS)在各种脑机界面应用中表现出了前所未有的成功,例如癫痫发作预测。但是,由于癫痫信号的高度个性化特征,现有方法通常会以特定于患者的方式训练模型。因此,只能将每个受试者的标记录音数量有限用于培训。结果,由于训练数据的不足,目前基于DNN的方法在一定程度上表现出较差的泛化能力。另一方面,与患者无关的模型试图利用更多的患者数据通过将患者数据汇总在一起为所有患者培训通用模型。尽管采用了不同的技术,但结果表明,由于患者的个体差异很高,与患者独立的模型相比性能要比患者特异性模型差。因此,在患者特异性和与患者无关的模型之间存在很大的差距。方法。在本文中,我们提出了一种基于知识蒸馏的新型培训计划,该方案利用了来自多个受试者的大量数据。首先,它从具有预训练的通用模型的所有可用受试者的信号中提取信息。然后可以借助蒸馏知识和其他个性化数据获得患者特异性的模型。主要结果。通过我们建议的计划,对波士顿-MIT儿童医院的Seeg数据库进行了四种最先进的癫痫发作预测方法。由此产生的准确性,敏感性和错误的预测率表明,我们提出的培训方案一致地提高了最先进方法的预测性能。意义。拟议的训练方案显着改善了患者特异性癫痫发作预测因子的性能,并弥合了患者特异性和与患者无关的预测因子之间的差距。
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Transfer learning aims at improving the performance of target learners on target domains by transferring the knowledge contained in different but related source domains. In this way, the dependence on a large number of target domain data can be reduced for constructing target learners. Due to the wide application prospects, transfer learning has become a popular and promising area in machine learning. Although there are already some valuable and impressive surveys on transfer learning, these surveys introduce approaches in a relatively isolated way and lack the recent advances in transfer learning. Due to the rapid expansion of the transfer learning area, it is both necessary and challenging to comprehensively review the relevant studies. This survey attempts to connect and systematize the existing transfer learning researches, as well as to summarize and interpret the mechanisms and the strategies of transfer learning in a comprehensive way, which may help readers have a better understanding of the current research status and ideas. Unlike previous surveys, this survey paper reviews more than forty representative transfer learning approaches, especially homogeneous transfer learning approaches, from the perspectives of data and model. The applications of transfer learning are also briefly introduced. In order to show the performance of different transfer learning models, over twenty representative transfer learning models are used for experiments. The models are performed on three different datasets, i.e., Amazon Reviews, Reuters-21578, and Office-31. And the experimental results demonstrate the importance of selecting appropriate transfer learning models for different applications in practice.
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自我监督学习(SSL)是一个新的范式,用于学习判别性表示没有标记的数据,并且与受监督的对手相比,已经达到了可比甚至最新的结果。对比度学习(CL)是SSL中最著名的方法之一,试图学习一般性的信息表示数据。 CL方法主要是针对仅使用单个传感器模态的计算机视觉和自然语言处理应用程序开发的。但是,大多数普遍的计算应用程序都从各种不同的传感器模式中利用数据。虽然现有的CL方法仅限于从一个或两个数据源学习,但我们提出了可可(Crockoa)(交叉模态对比度学习),这是一种自我监督的模型,该模型采用新颖的目标函数来通过计算多功能器数据来学习质量表示形式不同的数据方式,并最大程度地减少了无关实例之间的相似性。我们评估可可对八个最近引入最先进的自我监督模型的有效性,以及五个公共数据集中的两个受监督的基线。我们表明,可可与所有其他方法相比,可可的分类表现出色。同样,可可比其他可用标记数据的十分之一的基线(包括完全监督的模型)的标签高得多。
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Recent years witnessed the breakthrough of face recognition with deep convolutional neural networks. Dozens of papers in the field of FR are published every year. Some of them were applied in the industrial community and played an important role in human life such as device unlock, mobile payment, and so on. This paper provides an introduction to face recognition, including its history, pipeline, algorithms based on conventional manually designed features or deep learning, mainstream training, evaluation datasets, and related applications. We have analyzed and compared state-of-the-art works as many as possible, and also carefully designed a set of experiments to find the effect of backbone size and data distribution. This survey is a material of the tutorial named The Practical Face Recognition Technology in the Industrial World in the FG2023.
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深度学习已成为解决不同领域中现实世界中问题的首选方法,部分原因是它能够从数据中学习并在广泛的应用程序上实现令人印象深刻的性能。但是,它的成功通常取决于两个假设:(i)精确模型拟合需要大量标记的数据集,并且(ii)培训和测试数据是独立的且分布相同的。因此,不能保证它在看不见的目标域上的性能,尤其是在适应阶段遇到分布数据的数据时。目标域中数据的性能下降是部署深层神经网络的关键问题,这些网络已成功地在源域中的数据训练。通过利用标记的源域数据和未标记的目标域数据来执行目标域中的各种任务,提出了无监督的域适应(UDA)来对抗这一点。 UDA在自然图像处理,视频分析,自然语言处理,时间序列数据分析,医学图像分析等方面取得了令人鼓舞的结果。在本综述中,作为一个快速发展的主题,我们对其方法和应用程序进行了系统的比较。此外,还讨论了UDA与其紧密相关的任务的联系,例如域的概括和分布外检测。此外,突出显示了当前方法和可能有希望的方向的缺陷。
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工作记忆(WM)表示在脑海中存储的信息,是人类认知领域的一个基本研究主题。可以监测大脑的电活动的脑电图(EEG)已被广泛用于测量WM的水平。但是,关键的挑战之一是个体差异可能会导致无效的结果,尤其是当既定模型符合陌生主题时。在这项工作中,我们提出了一个具有空间注意力(CS-DASA)的跨主题深层适应模型,以概括跨科目的工作负载分类。首先,我们将EEG时间序列转换为包含空间,光谱和时间信息的多帧EEG图像。首先,CS-DASA中的主题共享模块从源和目标主题中接收多帧的EEG图像数据,并学习了共同的特征表示。然后,在特定于主题的模块中,实现了最大平均差异,以测量重现的内核希尔伯特空间中的域分布差异,这可以为域适应增加有效的罚款损失。此外,采用主题对象的空间注意机制专注于目标图像数据的判别空间特征。在包含13个受试者的公共WM EEG数据集上进行的实验表明,所提出的模型能够达到比现有最新方法更好的性能。
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无监督的域适应性(UDA)旨在使用标记的源域学习机器学习模型,该源域在类似但不同的未标记目标域上表现良好。 UDA在许多应用(例如医学)中很重要,在医学上,它用于适应不同患者队列的风险评分。在本文中,我们为UDA的时间序列数据(称为Cluda)开发了一个新颖的框架。具体而言,我们提出了一个对比度学习框架,以学习多元时间序列中的域不变语义,以便为预测任务保留标签信息。在我们的框架中,我们通过最近的邻居对比学习进一步捕获源和目标域之间的语义变化。据我们所知,我们的第一个框架是学习时间序列数据UDA的域不变语义信息。我们使用医学时间序列(即Mimic-IV和Amsterdamumcdb)使用大规模的现实世界数据集评估我们的框架,以证明其有效性,并表明它在UDA时实现了最先进的性能。
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近年来,WiFi传感一直在迅速发展。通过传播模型和深度学习方法的能力,实现了许多具有挑战性的应用,例如基于WiFi的人类活动识别和手势识别。但是,与深入学习视觉识别和自然语言处理相反,没有足够全面的公共基准。在本文中,我们强调了最新的深度学习进展,使WiFi传感能够感测,然后提出了一个基准SensenFI,以研究各种深度学习模型对WiFi传感的有效性。这些高级模型是根据独特的传感任务,WiFi平台,识别精度,模型大小,计算复杂性,功能可传递性以及无监督学习的适应性进行比较的。从CSI硬件平台到传感算法,它也被认为是基于深度学习的WiFi传感的教程。广泛的实验为我们提供了深层模型设计,学习策略技能和培训技术的经验。据我们所知,这是第一个带开源库的基准,用于WiFi传感研究中的深度学习。基准代码可在https://github.com/chenxinyan-sg/wifi-csi-sensing-benchmark上获得。
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Unsupervised Domain Adaptation (UDA) has emerged as a powerful solution for the domain shift problem via transferring the knowledge from a labeled source domain to a shifted unlabeled target domain. Despite the prevalence of UDA for visual applications, it remains relatively less explored for time-series applications. In this work, we propose a novel lightweight contrastive domain adaptation framework called CoTMix for time-series data. Unlike existing approaches that either use statistical distances or adversarial techniques, we leverage contrastive learning solely to mitigate the distribution shift across the different domains. Specifically, we propose a novel temporal mixup strategy to generate two intermediate augmented views for the source and target domains. Subsequently, we leverage contrastive learning to maximize the similarity between each domain and its corresponding augmented view. The generated views consider the temporal dynamics of time-series data during the adaptation process while inheriting the semantics among the two domains. Hence, we gradually push both domains towards a common intermediate space, mitigating the distribution shift across them. Extensive experiments conducted on four real-world time-series datasets show that our approach can significantly outperform all state-of-the-art UDA methods. The implementation code of CoTMix is available at \href{https://github.com/emadeldeen24/CoTMix}{github.com/emadeldeen24/CoTMix}.
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