Purpose: The purpose of this study is the time series analysis for predicting the yield of crops applicable to each farm using environmental variables measured by smart farms cultivating tomato. In addition, it is intended to confirm the influence of environmental variables using a deep learning model that can be explained to some extent. Methods: A time series analysis was performed to predict production using environmental variables measured at 75 smart farms cultivating tomato in two periods. An LSTM-based encoder-decoder model was used for cases of several farms with similar length. In particular, Dual Attention Mechanism was applied to use environmental variables as exogenous variables and to confirm their influence. Results: As a result of the analysis, Dual Attention LSTM with a window size of 12 weeks showed the best predictive power. It was verified that the environmental variables has a similar effect on prediction through wieghtss extracted from the prediction model, and it was also verified that the previous time point has a greater effect than the time point close to the prediction point. Conclusion: It is expected that it will be possible to attempt various crops as a model that can be explained by supplementing the shortcomings of general deep learning model.
With the recent development of artificial intelligence, a Long Short-Term Memory (LSTM) model that is efficient with time-series analysis is being used to increase the accuracy of predicting the inflow of dams. In this study, we predict the inflow of the Soyang River dam, using the LSTM model with the Sequence-to-Sequence (LSTM-s2s) and attention mechanism (LSTM-s2s with attention) that can further improve the LSTM performance. Hourly inflow, temperature, and precipitation data from 2013 to 2020 were used to train the model, and validate and test for evaluating the performance of the models. As a result, the LSTM-s2s with attention showed better performance than the LSTM-s2s in general as well as in predicting a peak value. Both models captured the inflow pattern during the peaks but detailed hourly variability is limitedly simulated. We conclude that the proposed LSTM-s2s with attention can improve inflow forecasting despite its limits in hourly prediction.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.16-37
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2022
Accurate liver segment segmentation based on radiological images is indispensable for the preoperative analysis of liver tumor resection surgery. However, most of the existing segmentation methods are not feasible to be used directly for this task due to the challenge of exact edge prediction with some tiny and slender vessels as its clinical segmentation criterion. To address this problem, we propose a novel deep learning based segmentation model, called Boundary-Aware Dual Attention Liver Segment Segmentation Model (BADA). This model can improve the segmentation accuracy of liver segments with enhancing the edges including the vessels serving as segment boundaries. In our model, the dual gated attention is proposed, which composes of a spatial attention module and a semantic attention module. The spatial attention module enhances the weights of key edge regions by concerning about the salient intensity changes, while the semantic attention amplifies the contribution of filters that can extract more discriminative feature information by weighting the significant convolution channels. Simultaneously, we build a dataset of liver segments including 59 clinic cases with dynamically contrast enhanced MRI(Magnetic Resonance Imaging) of portal vein stage, which annotated by several professional radiologists. Comparing with several state-of-the-art methods and baseline segmentation methods, we achieve the best results on this clinic liver segment segmentation dataset, where Mean Dice, Mean Sensitivity and Mean Positive Predicted Value reach 89.01%, 87.71% and 90.67%, respectively.
Lee, So Hee;Kim, Jong Un;Lee, Su Yeol;Ryu, Jeong Won;Choi, Dong Hyuk;Tae, Ki Sik
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.41
no.5
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pp.195-202
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2020
Needle detection in ultrasound images is sometimes difficult due to obstruction of fat tissues. Accurate needle detection using continuous ultrasound (CUS) images is a vital stage of treatment planning for tissue biopsy and brachytherapy. The main goal of the study is classified into two categories. First, new detection model, i.e. D-Attention Unet, is developed by combining the context information of 3D medical data and CUS images. Second, the D-Attention Unet model was compared with other models to verify its usefulness for needle detection in continuous ultrasound images. The continuous needle images taken with ultrasonic waves were converted into still images for dataset to evaluate the performance of the D-Attention Unet. The dataset was used for training and testing. Based on the results, the proposed D-Attention Unet model showed the better performance than other 3 models (Unet, D-Unet and Attention Unet), with Dice Similarity Coefficient (DSC), Recall and Precision at 71.9%, 70.6% and 73.7%, respectively. In conclusion, the D-Attention Unet model provides accurate needle detection for US-guided biopsy or brachytherapy, facilitating the clinical workflow. Especially, this kind of research is enthusiastically being performed on how to add image processing techniques to learning techniques. Thus, the proposed method is applied in this manner, it will be more effective technique than before.
As the aging population grows, the incidence of cancer is increasing. Skin cancer appears externally, but people often don't notice it or simply overlook it. As a result, if the early detection period is missed, the survival rate in the case of late stage cancer is only 7.5-11%. However, the disadvantage of diagnosing, serious skin cancer is that it requires a lot of time and money, such as a detailed examination and cell tests, rather than simple visual diagnosis. To overcome these challenges, we propose an Attention-based CNN model skin cancer classification system. If skin cancer can be detected early, it can be treated quickly, and the proposed system can greatly help the work of a specialist. To mitigate the problem of image data imbalance according to skin cancer type, this skin cancer classification model applies the Over Sampling, technique to data with a high distribution ratio, and adds a pre-learning model without an Attention layer. This model is then compared to the model without the Attention layer. We also plan to solve the data imbalance problem by strengthening data augmentation techniques for specific classes.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.10
no.3
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pp.300-306
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2012
An image attention model and its application to image quality assessment are discussed in this paper. The attention model is based on rarity quantification, which is related to self-information to attract the attention in an image. It is relatively simpler than the others but results in taking more consideration of global contrasts between a pixel and the whole image. The visual attention model is used to develop a local distortion predictor, named color visual differences predictor (CVDP), in color images in order to effectively detect luminance and color distortions.
Objectives : The purpose of this study was to test stage model in Traumatic Brain Injury(TBI) patients. According to the stage model, attention deficits which is basic stage in information processing lead to memory disturbance and subsequently affect higher-order cognitive function such as memory, decision-making, abstract thinking, and judgement related to executive function. Therefore, it was hypothesized that attention affect recall(retrieval efficacy) related to executive function mostly relative to other cognitive function, in TBI patients with low executive function. Methods : Participants were referred to a TBI clinic and then was rated on K-WAIS and Executive Intelligence Test(EXIT). Participants were divided into two groups according to Executive IQ(EIQ) score, which of high function group(N=67) was more than 80(above low average) and of low function group(N=52) was under 80 (under borderline). To test the stage model, using hierarchical regression analysis, recall(retrieval efficacy) was regressed on 3 subscales(attention, verbal, visuospatial scale) after controlling for IQ according to each group. Furthermore, the mediation effect of attention between retrieval efficacy and verbal, visuospatial score was analyzed. Results : In the low function group, only attention area predicted significantly recall(retrieval efficacy), indicating that lower attention were related to lower EIQ after controlling for IQ. In the high function group, no area predicted significantly retrieval efficacy. In the low function group, verbal and visuospatial scale did not predicted significantly retrieval efficacy, indicating that there was no evidences supporting the mediation model. Conclusion : Only attention affect retrieval efficacy in TBI patients with low executive function. But, the mediation effect of attention between retrieval efficacy and verbal and visuospatial scale was not tested in the low function group. These results implied that stage model was tested partially. In treating cognitive deficit in TBI patients, it is necessary to develop cognitive rehabilitation program based on stage model. Furthermore, it is necessary to necessary to test mediation model in the future study.
Vision Transformer (ViT) learns relationships between patches, but it may overlook important features such as color, texture, and boundaries, which can result in performance limitations in fields like medical imaging or facial recognition. To address this issue, this study proposes the Pairwise Attention Reinforcement (PAR) model. The PAR model takes both the training image and a reference image as input into the encoder, calculates the similarity between the two images, and matches the attention score maps of images with high similarity, reinforcing the matching areas of the training image. This process emphasizes important features between images and allows even subtle differences to be distinguished. In experiments using clock-drawing test data, the PAR model achieved a Precision of 0.9516, Recall of 0.8883, F1-Score of 0.9166, and an Accuracy of 92.93%. The proposed model showed a 12% performance improvement compared to API-Net, which uses the pairwise attention approach, and demonstrated a 2% performance improvement over the ViT model.
In this manuscript, we tried to improve the performance of the FC-DenseNet by applying an attention gate for the classification of cropping areas. The attention gate module could facilitate the learning of a deep learning model and improve the performance of the model by injecting of spatial/spectral weights to each feature map. Crop classification was performed in the onion and garlic regions using a proposed deep learning model in which an attention gate was added to the skip connection part of FC-DenseNet. Training data was produced using various PlanetScope satellite imagery, and preprocessing was applied to minimize the problem of imbalanced training dataset. As a result of the crop classification, it was verified that the proposed deep learning model can more effectively classify the onion and garlic regions than existing FC-DenseNet algorithm.
Electroencephalography (EEG) recordings taken during the perception of music tempo contain information that estimates the tempo of a music piece. If information about this tempo stimulus in EEG recordings can be extracted and classified, it can be effectively used to construct a music-based brain-computer interface. This study proposes a novel convolutional recurrent attention model (CRAM) to extract and classify features corresponding to tempo stimuli from EEG recordings of listeners who listened with concentration to the tempo of musics. The proposed CRAM is composed of six modules, namely, network inputs, two-dimensional convolutional bidirectional gated recurrent unit-based sample encoder, sample-level intuitive attention, segment encoder, segment-level intuitive attention, and softmax layer, to effectively model spatiotemporal features and improve the classification accuracy of tempo stimuli. To evaluate the proposed method's performance, we conducted experiments on two benchmark datasets. The proposed method achieves promising results, outperforming recent methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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