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Enregistrement W7117465268 · doi:10.3390/s26010172

Real-Time Radar-Based Hand Motion Recognition on FPGA Using a Hybrid Deep Learning Model

2025· article· en· W7117465268 sur OpenAlexaff
Taher S. Ahmed, Ahmed F. Mahmoud, Magdy Elbahnasawy, Peter F. Driessen, Ahmed Youssef

Notice bibliographique

RevueSensors · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueHand Gesture Recognition Systems
Établissements canadiensUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRobustness (evolution)Field-programmable gate arrayDeep learningConvolutional neural networkNormalization (sociology)Pipeline (software)Support vector machineDiscriminative model

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Radar-based hand motion recognition (HMR) presents several challenges, including sensor interference, clutter, and the limitations of small datasets, which collectively hinder the performance and real-time deployment of deep learning (DL) models. To address these issues, this paper introduces a novel real-time HMR framework that integrates advanced signal pre-processing, a hybrid convolutional neural network-support vector machine (CNN-SVM) architecture, and efficient hardware deployment. The pre-processing pipeline applies filtration, squared absolute value computation, and normalization to enhance radar data quality. To improve the robustness of DL models against noise and clutter, time-series radar signals are transformed into binarized images, providing a compact and discriminative representation for learning. A hybrid CNN-SVM model is then utilized for hand motion classification. The proposed model achieves a high classification accuracy of 98.91%, validating the quality of the extracted features and the efficiency of the proposed design. Additionally, it reduces the number of model parameters by approximately 66% relative to the most accurate recurrent baseline (CNN-GRU-SVM) and by up to 86% relative to CNN-BiLSTM-SVM, while achieving the highest SVM test accuracy of 92.79% across all CNN-RNN variants that use the same binarized radar images. For deployment, the model is quantized and implemented on two System-on-Chip (SoC) FPGA platforms-the Xilinx Zynq ZCU102 Evaluation Kit and the Xilinx Kria KR260 Robotics Starter Kit-using the Vitis AI toolchain. The system achieves end-to-end accuracies of 96.13% (ZCU102) and 95.42% (KR260). On the ZCU102, the system achieved a 70% reduction in execution time and a 74% improvement in throughput compared to the PC-based implementation. On the KR260, it achieved a 52% reduction in execution time and a 10% improvement in throughput relative to the same PC baseline. Both implementations exhibited minimal accuracy degradation relative to a PC-based setup-approximately 1% on ZCU102 and 2% on KR260. These results confirm the framework's suitability for real-time, accurate, and resource-efficient radar-based hand motion recognition across diverse embedded environments.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,544
Score d'incertitude au seuil0,747

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,026
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,231 · 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 tête enseignante, 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

Citations0
Publié2025
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