Funções Kernel tensoriais baseadas em tensores-núcleo aplicadas à classificação de movimento de mãos
| Ano de defesa: | 2023 |
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Resumo: | Kernel methods and Support Vector Machine (SVM) became very popular in machine learning. However, when multidimensional data are used, the classical vector-based kernel functions must vectorize the inputs, which breaks down the original tensor structure, leading to performance loss. To avoid this problem, tensor kernel functions can be used. In the present work, three novel tensor kernel functions are presented. The proposed methods are based on the core tensors of the Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD) and Tensor-Train Decomposition (TTD). Two of the presented methods are fast kernel functions that ignore the factor matrices of these tensor decompositions, alleviating the time complexity burden. The presented techniques were evaluated in the classification of five different hand movements. For this purpose, the prototype of a low-cost “smart glove” was developed with accelerometers and gyroscopes was developed, generating tensor input samples with modes related to sensors, channels and features. The experiments showed a good performance of the proposed techniques when compared with state-of-art tensor kernel functions. |
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Santos, Flávio Vasconcelos dosFernandes, Carlos Alexandre Rolim2024-02-21T21:14:48Z2024-02-21T21:14:48Z2023-11-27SANTOS, Flávio Vasconcelos dos. Funções kernel tensoriais baseadas em tensores-núcleo aplicadas à classificação de movimento de mãos. 2023. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação, Campus de Sobral – Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2022.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76230Kernel methods and Support Vector Machine (SVM) became very popular in machine learning. However, when multidimensional data are used, the classical vector-based kernel functions must vectorize the inputs, which breaks down the original tensor structure, leading to performance loss. To avoid this problem, tensor kernel functions can be used. In the present work, three novel tensor kernel functions are presented. The proposed methods are based on the core tensors of the Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD) and Tensor-Train Decomposition (TTD). Two of the presented methods are fast kernel functions that ignore the factor matrices of these tensor decompositions, alleviating the time complexity burden. The presented techniques were evaluated in the classification of five different hand movements. For this purpose, the prototype of a low-cost “smart glove” was developed with accelerometers and gyroscopes was developed, generating tensor input samples with modes related to sensors, channels and features. The experiments showed a good performance of the proposed techniques when compared with state-of-art tensor kernel functions.Os métodos de kernel e a Máquina de Vetores de Suporte (SVM) tornaram-se muito populares em Aprendizado de Máquina (AM). No entanto, quando dados multidimensionais são usados, as funções kernel clássicas baseadas em vetores devem vetorizar os dados de entrada, o que quebra a estrutura tensorial original, levando à perda de desempenho. Para evitar esse problema, as funções kernel tensoriais podem ser usadas. No presente trabalho, são apresentadas três novas funções de kernel tensoriais. Os métodos propostos são baseados nos tensores-núcleo da Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD) e da Tensor-Train Decomposition (TTD).. Dois dos métodos apresentados são funções kernel rápidas que ignoram as matrizes de fatores dessas decomposições tensoriais, aliviando a carga de complexidade de tempo. As técnicas apresentadas foram avaliadas na classificação de seis movimentos diferentes das mãos. Para isso, foi desenvolvido o protótipo de uma “luva inteligente” de baixo custo com acelerômetros e giroscópios acoplados, gerando amostras de entrada tensoriais com dimensões referentes aos sensores, canais e atributos. Os experimentos mostraram um bom desempenho das técnicas propostas quando comparadas com funções de kernel tensorial do estado da arte.Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de BibliotecasFunções Kernel tensoriais baseadas em tensores-núcleo aplicadas à classificação de movimento de mãosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSVMfunção kernelHOSVDtensoraprendizado tensorialtensor-núcleoSVMkernel functionHOSVDtensortensor learningcore tensorinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/7157507203487172https://orcid.org/0000-0002-9933-9930http://lattes.cnpq.br/4292868742453389ORIGINAL2023_dis_fvasconcelosdossantos.pdf2023_dis_fvasconcelosdossantos.pdfDissertação Versão Finalapplication/pdf20917551http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76230/1/2023_dis_fvasconcelosdossantos.pdf5e9fca8a1ea43ac903641ccc49472a07MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76230/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/762302024-02-21 18:14:49.548oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-02-21T21:14:49Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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