論文の概要: COBRA: Multimodal Sensing Deep Learning Framework for Remote Chronic Obesity Management via Wrist-Worn Activity Monitoring
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04210v1
- Date: Thu, 04 Sep 2025 13:35:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-05 20:21:10.173928
- Title: COBRA: Multimodal Sensing Deep Learning Framework for Remote Chronic Obesity Management via Wrist-Worn Activity Monitoring
- Title(参考訳): COBRA: Wrist-Worn Activity Monitoringによる遠隔慢性肥満管理のためのマルチモーダルセンシングディープラーニングフレームワーク
- Authors: Zhengyang Shen, Bo Gao, Mayue Shi,
- Abstract要約: 本研究では,手首型マルチモーダルセンサを用いた客観的行動監視のための新しい深層学習フレームワークCOBRAを提案する。
COBRAは、U-Net空間モデリング、マルチヘッド自己アテンション機構、BiLSTM時間処理を組み合わせたハイブリッドD-Netアーキテクチャを統合し、日々のアクティビティを4つの肥満関連カテゴリに分類する。
このフレームワークは、人口動態の低さ(3%)で堅牢な一般化性を示し、パーソナライズされた肥満介入と継続的ライフスタイル監視のためのスケーラブルなデプロイメントを可能にしている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.506310924716864
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Chronic obesity management requires continuous monitoring of energy balance behaviors, yet traditional self-reported methods suffer from significant underreporting and recall bias, and difficulty in integration with modern digital health systems. This study presents COBRA (Chronic Obesity Behavioral Recognition Architecture), a novel deep learning framework for objective behavioral monitoring using wrist-worn multimodal sensors. COBRA integrates a hybrid D-Net architecture combining U-Net spatial modeling, multi-head self-attention mechanisms, and BiLSTM temporal processing to classify daily activities into four obesity-relevant categories: Food Intake, Physical Activity, Sedentary Behavior, and Daily Living. Validated on the WISDM-Smart dataset with 51 subjects performing 18 activities, COBRA's optimal preprocessing strategy combines spectral-temporal feature extraction, achieving high performance across multiple architectures. D-Net demonstrates 96.86% overall accuracy with category-specific F1-scores of 98.55% (Physical Activity), 95.53% (Food Intake), 94.63% (Sedentary Behavior), and 98.68% (Daily Living), outperforming state-of-the-art baselines by 1.18% in accuracy. The framework shows robust generalizability with low demographic variance (<3%), enabling scalable deployment for personalized obesity interventions and continuous lifestyle monitoring.
- Abstract(参考訳): 慢性的な肥満管理には、エネルギーバランスの行動の継続的なモニタリングが必要であるが、従来の自己報告手法は、重大な過度の報告とリコールバイアスに悩まされ、現代のデジタルヘルスシステムとの統合が困難である。
本研究は,手首型マルチモーダルセンサを用いた客観的行動監視のための新しいディープラーニングフレームワークであるCOBRA(Chronic Obesity Behavioral Recognition Architecture)を提案する。
COBRAは、U-Net空間モデリング、マルチヘッド・セルフアテンション・メカニズム、およびBiLSTM時間処理を組み合わせたハイブリッドD-Netアーキテクチャを統合し、日常生活を4つの肥満関連カテゴリ(食品摂取、身体活動、摂食行動、日常生活)に分類する。
18のアクティビティを実行する51の被験者からなるWISDM-Smartデータセットで検証されたCOBRAの最適前処理戦略は、スペクトル時間的特徴抽出を組み合わせて、複数のアーキテクチャで高いパフォーマンスを実現する。
D-Netは、カテゴリー別F1スコアの96.86%の精度を98.55%(身体活動)、95.53%(食物摂取)、94.63%(鎮静行動)、98.68%(日常生活)で示し、最先端のベースラインを1.18%上回る。
このフレームワークは、人口動態が低い(<3%)で堅牢な一般化性を示し、パーソナライズされた肥満介入と継続的ライフスタイル監視のためのスケーラブルなデプロイメントを可能にしている。
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