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Enregistrement W3116667534 · doi:10.2196/21926

Deep Learning–Based Multimodal Data Fusion: Case Study in Food Intake Episodes Detection Using Wearable Sensors

2020· article· en· W3116667534 sur OpenAlexvenueno aff
Nooshin Bahador, Denzil Ferreira, Satu Tamminen, Jukka Kortelainen

Notice bibliographique

RevueJMIR mhealth and uhealth · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueContext-Aware Activity Recognition Systems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesOrionin TutkimussäätiöAcademy of Finland
Mots-clésComputer scienceActivity recognitionSensor fusionArtificial intelligenceDiscriminative modelWearable computerMachine learningGeneralizability theoryDimensionality reductionClassifier (UML)Deep learningPattern recognition (psychology)Data mining

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Multimodal wearable technologies have brought forward wide possibilities in human activity recognition, and more specifically personalized monitoring of eating habits. The emerging challenge now is the selection of most discriminative information from high-dimensional data collected from multiple sources. The available fusion algorithms with their complex structure are poorly adopted to the computationally constrained environment which requires integrating information directly at the source. As a result, more simple low-level fusion methods are needed. OBJECTIVE: In the absence of a data combining process, the cost of directly applying high-dimensional raw data to a deep classifier would be computationally expensive with regard to the response time, energy consumption, and memory requirement. Taking this into account, we aimed to develop a data fusion technique in a computationally efficient way to achieve a more comprehensive insight of human activity dynamics in a lower dimension. The major objective was considering statistical dependency of multisensory data and exploring intermodality correlation patterns for different activities. METHODS: In this technique, the information in time (regardless of the number of sources) is transformed into a 2D space that facilitates classification of eating episodes from others. This is based on a hypothesis that data captured by various sensors are statistically associated with each other and the covariance matrix of all these signals has a unique distribution correlated with each activity which can be encoded on a contour representation. These representations are then used as input of a deep model to learn specific patterns associated with specific activity. RESULTS: In order to show the generalizability of the proposed fusion algorithm, 2 different scenarios were taken into account. These scenarios were different in terms of temporal segment size, type of activity, wearable device, subjects, and deep learning architecture. The first scenario used a data set in which a single participant performed a limited number of activities while wearing the Empatica E4 wristband. In the second scenario, a data set related to the activities of daily living was used where 10 different participants wore inertial measurement units while performing a more complex set of activities. The precision metric obtained from leave-one-subject-out cross-validation for the second scenario reached 0.803. The impact of missing data on performance degradation was also evaluated. CONCLUSIONS: To conclude, the proposed fusion technique provides the possibility of embedding joint variability information over different modalities in just a single 2D representation which results in obtaining a more global view of different aspects of daily human activities at hand, and yet preserving the desired performance level in activity recognition.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,172
Tête enseignante GPT0,379
Écart entre enseignants0,206 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations24
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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