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Time Frequency Analysis of EMG Signal for Gesture Recognition using Fine grained Features

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  • Haebom

저자

Parshuram N. Aarotale, Ajita Rattani

개요

본 논문은 근전도(EMG) 기반 수부 동작 인식을 위한 새로운 접근법인 XMANet을 제안한다. XMANet은 얕은 CNN 전문가부터 깊은 CNN 전문가까지의 계층 간 상호 주의 메커니즘을 통해 저수준 국소적 특징과 고수준 의미적 단서를 통합하는 모델이다. 단시간 푸리에 변환(STFT)과 웨이블릿 변환(WT)을 통해 얻은 스펙트로그램과 스케일로그램을 사용하여, ResNet50, DenseNet-121, MobileNetV3, EfficientNetB0 등의 기존 모델들과 비교 평가하였다. Grabmyo 및 FORS EMG 데이터셋 실험 결과, XMANet은 다양한 기저 모델과 신호 처리 기법에서 일관되게 성능 향상을 보이며, 미세한 특징을 활용한 정확하고 견고한 EMG 분류의 가능성을 보여준다. STFT와 WT 모두에서 기존 모델들 대비 성능 향상을 확인하였으며, 그 향상폭은 데이터셋과 기저 모델에 따라 1.46%~9.36%에 달한다.

시사점, 한계점

시사점:
계층 간 상호 주의 메커니즘을 활용한 XMANet은 EMG 기반 수부 동작 인식의 정확도를 향상시킨다.
다양한 기저 CNN 아키텍처와 신호 처리 기법(STFT, WT)에서 일관된 성능 향상을 보인다.
미세한 특징을 활용한 접근법의 효과성을 입증한다.
의수 제어, 재활, 인간-컴퓨터 상호작용 분야에 기여할 가능성이 있다.
한계점:
제시된 실험 결과는 특정 데이터셋(Grabmyo, FORS EMG)에 국한되어 일반화 가능성에 대한 추가 연구가 필요하다.
다양한 수부 동작 및 사용자에 대한 로버스트니스 평가가 추가적으로 필요하다.
실시간 처리 성능에 대한 분석이 부족하다.
XMANet의 계산 복잡도 및 자원 소모에 대한 분석이 필요하다.
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