論文の概要: Evaluating ROCKET and Catch22 features for calf behaviour classification from accelerometer data using Machine Learning models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18159v1
- Date: Sun, 28 Apr 2024 12:23:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-30 17:43:14.503306
- Title: Evaluating ROCKET and Catch22 features for calf behaviour classification from accelerometer data using Machine Learning models
- Title(参考訳): 機械学習モデルを用いた加速度計データからのふくらはぎ行動分類のためのROCKETとCatch22の特徴評価
- Authors: Oshana Dissanayakea, Sarah E. McPhersonc, Joseph Allyndree, Emer Kennedy, Padraig Cunningham, Lucile Riaboff,
- Abstract要約: アイルランドのホルスタイン・フリーシアンとジャージーの30頭が加速度センサで監視され、27.4時間の注釈付き行動が可能となった。
手作りの機能は機械学習モデルで一般的に使用されるが、ROCKETとCatch22は時系列分類問題のために特別に設計されている。
本研究の目的は,ROCKETとCatch22の機能とハンドクラフト機能の比較である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.7366868731714773
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Monitoring calf behaviour continuously would be beneficial to identify routine practices (e.g., weaning, dehorning, etc.) that impact calf welfare in dairy farms. In that regard, accelerometer data collected from neck collars can be used along with Machine Learning models to classify calf behaviour automatically. Hand-crafted features are commonly used in Machine Learning models, while ROCKET and Catch22 features are specifically designed for time-series classification problems in related fields. This study aims to compare the performance of ROCKET and Catch22 features to Hand-Crafted features. 30 Irish Holstein Friesian and Jersey pre-weaned calves were monitored using accelerometer sensors allowing for 27.4 hours of annotated behaviors. Additional time-series were computed from the raw X, Y and Z-axis and split into 3-second time windows. ROCKET, Catch22 and Hand-Crafted features were calculated for each time window, and the dataset was then split into the train, validation and test sets. Each set of features was used to train three Machine Learning models (Random Forest, eXtreme Gradient Boosting, and RidgeClassifierCV) to classify six behaviours indicative of pre-weaned calf welfare (drinking milk, grooming, lying, running, walking and other). Models were tuned with the validation set, and the performance of each feature-model combination was evaluated with the test set. The best performance across the three models was obtained with ROCKET [average balanced accuracy +/- standard deviation] (0.70 +/- 0.07), followed by Catch22 (0.69 +/- 0.05), surpassing Hand-Crafted (0.65 +/- 0.034). The best balanced accuracy (0.77) was obtained with ROCKET and RidgeClassifierCV, followed by Catch22 and Random Forest (0.73). Thus, tailoring these approaches for specific behaviours and contexts will be crucial in advancing precision livestock farming and enhancing animal welfare on a larger scale.
- Abstract(参考訳): 子牛の行動を継続的にモニタリングすることは、乳牛の養殖に影響を及ぼす日常的な習慣(例えば、雑草、くちばしなど)を特定する上で有益である。
その点において、首首首から収集した加速度計データと機械学習モデルを使用して、自動的にふくらはぎの振る舞いを分類することができる。
手作りの機能は機械学習モデルで一般的に使用されるが、ROCKETとCatch22の機能は関連分野の時系列分類問題に特化して設計されている。
本研究の目的は,ROCKETとCatch22の機能とハンドクラフト機能の比較である。
アイルランドのホルスタイン・フリーシアンとジャージーの30頭が加速度センサで監視され、27.4時間の注釈付き行動が可能となった。
生のX、Y、Z軸から追加の時系列を計算し、3秒の時間ウィンドウに分割した。
ROCKET、Catch22、Hand-Craftedの機能はタイムウィンドウ毎に計算され、データセットは列車、検証、テストセットに分割された。
それぞれの機能セットは、3つの機械学習モデル(Random Forest、eXtreme Gradient Boosting、RideClassifierCV)をトレーニングするために使われました。
モデルが検証セットで調整され,各特徴モデルの組み合わせの性能がテストセットで評価された。
ROCKET (平均平衡精度+/-標準偏差) (0.70 +/-0.07)、Catch22 (0.69 +/-0.05) がハンドクラフト (0.65 +/-0.034) を上回った。
最もバランスの取れた精度 (0.77) はROCKET と Ridge ClassifierCV で得られ、次に Catch22 と Random Forest (0.73) が続いた。
したがって、これらのアプローチを特定の行動や状況に合わせることは、畜産の精密化と動物福祉の大規模化に不可欠である。
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