Recently, convolutional neural networks (CNNs) have set latest state-of-the-art on various human activity recognition (HAR) datasets. However, deep CNNs often require more computing resources, which limits their applications in embedded HAR. Although many successful methods have been proposed to reduce memory and FLOPs of CNNs, they often involve special network architectures designed for visual tasks, which are not suitable for deep HAR tasks with time series sensor signals, due to remarkable discrepancy. Therefore, it is necessary to develop lightweight deep models to perform HAR. As filter is the basic unit in constructing CNNs, it deserves further research whether re-designing smaller filters is applicable for deep HAR. In the paper, inspired by the idea, we proposed a lightweight CNN using Lego filters for HAR. A set of lower-dimensional filters is used as Lego bricks to be stacked for conventional filters, which does not rely on any special network structure. The local loss function is used to train model. To our knowledge, this is the first paper that proposes lightweight CNN for HAR in ubiquitous and wearable computing arena. The experiment results on five public HAR datasets, UCI-HAR dataset, OPPORTUNITY dataset, UNIMIB-SHAR dataset, PAMAP2 dataset, and WISDM dataset collected from either smartphones or multiple sensor nodes, indicate that our novel Lego CNN with local loss can greatly reduce memory and computation cost over CNN, while achieving higher accuracy. That is to say, the proposed model is smaller, faster and more accurate. Finally, we evaluate the actual performance on an Android smartphone.


翻译:最近,共生神经网络(CNNs)在各种人类活动识别(HAR)数据集上设置了最新的最新最新先进技术。然而,深重CNN往往需要更多的计算资源,这限制了它们用于嵌入HAR的应用程序。虽然提出了许多成功的方法来减少CNN的记忆和FLOP,但由于显著的差异,这些网络往往涉及为视觉任务设计的特殊网络结构,这些结构不适合带有时间序列传感器信号的深 HAR任务。因此,有必要开发轻量级的深度模型来进行精确的测试。由于过滤是建造CNN的基本单位,因此它需要进一步研究重置较小的过滤器是否适用于深重的HAR。在本文中,我们提议使用轻度的CNN来降低记忆和FLO过滤器为HAR过滤器, 一组低度过滤器用来堆放常规过滤器,这些过滤器并不依赖任何特殊的网络结构。本地损失功能被用来训练模型。对于我们的知识来说,这是在智能智能智能IM2上提出轻度的CNN评估智能快速计算结果的第一张文件, IMSB数据最终可以降低IMIM数据。

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