論文の概要: CKSP: Cross-species Knowledge Sharing and Preserving for Universal Animal Activity Recognition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16644v1
- Date: Tue, 22 Oct 2024 02:44:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-23 14:25:23.090416
- Title: CKSP: Cross-species Knowledge Sharing and Preserving for Universal Animal Activity Recognition
- Title(参考訳): CKSP: 共通動物行動認識のための知識共有と保存
- Authors: Axiu Mao, Meilu Zhu, Zhaojin Guo, Zheng He, Tomas Norton, Kai Liu,
- Abstract要約: 我々は,多種多様な動物種のセンサデータに基づいて,多種間知識共有保存(CKSP)と呼ばれる一対一のフレームワークを提案する。
一般的な特徴を学習するために、共有されたフルランクの畳み込み層を使用し、CKSPフレームワークは種間の相補性を学ぶことができる。
種間のデータ分布の相違から生じる訓練競合を考慮し,種別バッチ正規化(SBN)モジュールを考案した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.012560255346829
- License:
- Abstract: Deep learning techniques are dominating automated animal activity recognition (AAR) tasks with wearable sensors due to their high performance on large-scale labelled data. However, current deep learning-based AAR models are trained solely on datasets of individual animal species, constraining their applicability in practice and performing poorly when training data are limited. In this study, we propose a one-for-many framework, dubbed Cross-species Knowledge Sharing and Preserving (CKSP), based on sensor data of diverse animal species. Given the coexistence of generic and species-specific behavioural patterns among different species, we design a Shared-Preserved Convolution (SPConv) module. This module assigns an individual low-rank convolutional layer to each species for extracting species-specific features and employs a shared full-rank convolutional layer to learn generic features, enabling the CKSP framework to learn inter-species complementarity and alleviating data limitations via increasing data diversity. Considering the training conflict arising from discrepancies in data distributions among species, we devise a Species-specific Batch Normalization (SBN) module, that involves multiple BN layers to separately fit the distributions of different species. To validate CKSP's effectiveness, experiments are performed on three public datasets from horses, sheep, and cattle, respectively. The results show that our approach remarkably boosts the classification performance compared to the baseline method (one-for-one framework) solely trained on individual-species data, with increments of 6.04%, 2.06%, and 3.66% in accuracy, and 10.33%, 3.67%, and 7.90% in F1-score for the horse, sheep, and cattle datasets, respectively. This proves the promising capabilities of our method in leveraging multi-species data to augment classification performance.
- Abstract(参考訳): ディープラーニング技術は、大規模ラベル付きデータ上での高性能のため、ウェアラブルセンサーによる自動動物行動認識(AAR)タスクを支配している。
しかし、現在のディープラーニングベースのAARモデルは、個々の動物種のデータセットのみに基づいてトレーニングされており、実際に適用可能であることを制限し、訓練データに制限がある場合、性能が低下している。
本研究では,多種多様な動物のセンサデータに基づいて,CKSP(Cross-species Knowledge Sharing and Preserving)と呼ばれる1対1のフレームワークを提案する。
種別および種別行動パターンの共存を考慮し,SPConv(Shared-Preserved Convolution)モジュールを設計した。
このモジュールは、種特異的な特徴を抽出するために、各種に個々の低ランクの畳み込み層を割り当て、共有フルランクの畳み込み層を使用して一般的な特徴を学習し、CKSPフレームワークはデータの多様性を増大させることで、種間の相補性を学習し、データ制限を緩和することができる。
種間のデータ分布の相違から生じる訓練競合を考慮し,複数のBN層を含む種特異的バッチ正規化(SBN)モジュールを考案し,異なる種の分布を個別に適合させる。
CKSPの有効性を検証するために、馬、羊、牛の3つの公開データセットでそれぞれ実験が行われた。
その結果,本手法は,種別データのみをトレーニングした基準法(1対1のフレームワーク)と比較して,精度が6.04%,2.06%,3.66%,F1スコアが10.33%,3.67%,および7.90%の精度で,分類性能を著しく向上させることがわかった。
このことは,多種データを利用した分類性能向上における本手法の有望な能力を示すものである。
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