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Enregistrement W2743199055 · doi:10.2196/mhealth.7521

Feature-Free Activity Classification of Inertial Sensor Data With Machine Vision Techniques: Method, Development, and Evaluation

2017· article· en· W2743199055 sur OpenAlexvenueno aff
José Juan Dominguez Veiga, Martin O’Reilly, Darragh Whelan, Brian Caulfield, Tomás Ward

Notice bibliographique

RevueJMIR mhealth and uhealth · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueContext-Aware Activity Recognition Systems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceMachine learningConvolutional neural networkSupport vector machineFeature (linguistics)Field (mathematics)Digital signal processingFeature extractionRandom forest

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Inertial sensors are one of the most commonly used sources of data for human activity recognition (HAR) and exercise detection (ED) tasks. The time series produced by these sensors are generally analyzed through numerical methods. Machine learning techniques such as random forests or support vector machines are popular in this field for classification efforts, but they need to be supported through the isolation of a potentially large number of additionally crafted features derived from the raw data. This feature preprocessing step can involve nontrivial digital signal processing (DSP) techniques. However, in many cases, the researchers interested in this type of activity recognition problems do not possess the necessary technical background for this feature-set development. OBJECTIVE: The study aimed to present a novel application of established machine vision methods to provide interested researchers with an easier entry path into the HAR and ED fields. This can be achieved by removing the need for deep DSP skills through the use of transfer learning. This can be done by using a pretrained convolutional neural network (CNN) developed for machine vision purposes for exercise classification effort. The new method should simply require researchers to generate plots of the signals that they would like to build classifiers with, store them as images, and then place them in folders according to their training label before retraining the network. METHODS: We applied a CNN, an established machine vision technique, to the task of ED. Tensorflow, a high-level framework for machine learning, was used to facilitate infrastructure needs. Simple time series plots generated directly from accelerometer and gyroscope signals are used to retrain an openly available neural network (Inception), originally developed for machine vision tasks. Data from 82 healthy volunteers, performing 5 different exercises while wearing a lumbar-worn inertial measurement unit (IMU), was collected. The ability of the proposed method to automatically classify the exercise being completed was assessed using this dataset. For comparative purposes, classification using the same dataset was also performed using the more conventional approach of feature-extraction and classification using random forest classifiers. RESULTS: With the collected dataset and the proposed method, the different exercises could be recognized with a 95.89% (3827/3991) accuracy, which is competitive with current state-of-the-art techniques in ED. CONCLUSIONS: The high level of accuracy attained with the proposed approach indicates that the waveform morphologies in the time-series plots for each of the exercises is sufficiently distinct among the participants to allow the use of machine vision approaches. The use of high-level machine learning frameworks, coupled with the novel use of machine vision techniques instead of complex manually crafted features, may facilitate access to research in the HAR field for individuals without extensive digital signal processing or machine learning backgrounds.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,177
Tête enseignante GPT0,457
Écart entre enseignants0,280 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations29
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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