Real-Time Radar-Based Hand Motion Recognition on FPGA Using a Hybrid Deep Learning Model
Notice bibliographique
Résumé
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 enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».