دانلود مقاله شبکه های عصبی کانولوشن و تحلیل منطقه تماس انگشت
ترجمه نشده

دانلود مقاله شبکه های عصبی کانولوشن و تحلیل منطقه تماس انگشت

عنوان فارسی مقاله: تجزیه و تحلیل منطقه تماس با انگشت با شبکه های عصبی کانولوشن
عنوان انگلیسی مقاله: Finger Contact Area Analysis with Convolutional Neural Networks
مجله/کنفرانس: هوش مصنوعی کاربردی - Applied Artificial Intelligence
رشته های تحصیلی مرتبط: مهندسی کامپیوتر
گرایش های تحصیلی مرتبط: مهندسی سخت افزار - هوش مصنوعی
نوع نگارش مقاله: مقاله پژوهشی (Research Article)
شناسه دیجیتال (DOI): https://doi.org/10.1080/08839514.2021.1987035
نویسندگان: Thomas Ules- Matthias Haselmann - Michael Grieβer - Dieter P. Gruber
دانشگاه: Polymer Competence Center Leoben GmbH, Austria
صفحات مقاله انگلیسی: 15
ناشر: تیلور و فرانسیس - Taylor & Francis
نوع ارائه مقاله: ژورنال
نوع مقاله: ISI
سال انتشار مقاله: 2022
ایمپکت فاکتور: 2.919 در سال 2020
شاخص H_index: 59 در سال 2020
شاخص SJR: 0.506 در سال 2020
شناسه ISSN: 1087-6545
شاخص Quartile (چارک): Q3 در سال 2020
فرمت مقاله انگلیسی: PDF
وضعیت ترجمه: ترجمه نشده است
قیمت مقاله انگلیسی: رایگان
آیا این مقاله بیس است: بله
آیا این مقاله مدل مفهومی دارد: دارد
آیا این مقاله پرسشنامه دارد: ندارد
آیا این مقاله متغیر دارد: دارد
آیا این مقاله فرضیه دارد: ندارد
کد محصول: e16660
رفرنس: دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
فهرست مطالب (ترجمه)

چکیده

مقدمه

آزمایشی

داده های آموزشی

خط لوله تقسیم بندی

تشخیص ROI

نتایج و بحث

نتیجه گیری

منابع

فهرست مطالب (انگلیسی)

Abstract

Introduction

Experimental

Training Data

Segmentation Pipeline

ROI Detection

Results and Discussion

Conclusion

Disclosure Statement

Funding

References

بخشی از مقاله (ترجمه ماشینی)

چکیده

     تشخیص ناحیه تماس ایجاد شده بین انگشت انسان و سطح شمارنده بسیار جالب است زیرا پارامتر کلیدی برای پارامترهای تعامل مختلف است. نیروهای اصطکاک چسبنده و رسانایی تماس حرارتی به شدت به ناحیه تماس بستگی دارد و بر احساس لامسه چسبندگی و گرما تأثیر می گذارد. منطقه تماس نیز با توجه به مسائل ایمنی نگران کننده است. صدمات ناشی از لیز خوردن اجسام از دستان ما ممکن است با بهینه سازی ناحیه تماس و گرفتن همزمان از طریق ساختارهای سطحی مناسب و انتخاب مواد قابل پیشگیری باشد. تاکنون ناحیه تماس عمدتاً بر روی مواد صاف و شفاف مورد مطالعه قرار گرفته است. ناحیه تماس به صورت اپتیکال ثبت می شود و می توان از روش های پردازش تصویر مبتنی بر قانون برای تشخیص استفاده کرد. این روش ها ممکن است برای سطوح ناهموار که در آن ناحیه تماس به دلیل پراکندگی نور از نظر نوری نامشخص است، کافی نباشد. در این مقاله ما تجزیه و تحلیل موفقیت آمیز چنین تصاویر ناحیه تماس نوری نامشخص را از طریق شبکه های عصبی کانولوشن برای شناسایی برجستگی های اثر انگشت در تماس با سطوح ساختار یافته نشان می دهیم. روش پیشنهادی متکی بر تولید تصاویر تماس مصنوعی است که حقیقت پایه پیکسلی را برای آموزش کارآمد یک خط لوله تقسیم‌بندی بر اساس شبکه‌های عصبی کانولوشن ارائه می‌کند.

توجه! این متن ترجمه ماشینی بوده و توسط مترجمین ای ترجمه، ترجمه نشده است.

بخشی از مقاله (انگلیسی)

Abstract

     The detection of the contact area formed between a human finger and a counter surface is of great interest because it is the key parameter for various interaction parameters. Adhesional friction forces and the thermal contact conductance critically depend on the contact area, further influencing the tactile sensation of stickiness and warmth. The contact area is also of concern regarding safety issues. Injuries caused by objects slipping out of our hands might be prevented by optimizing the contact area and the concomitant grip through appropriate surface structures and material choice. Until now the contact area is mainly studied on smooth and transparent materials. The contact area is recorded optically and rule-based image processing methods can be used for detection. These methods might be insufficient for rough surfaces where the contact area is optically unclear due to light scattering. In this paper we demonstrate the successful analysis of such optically unclear contact area images via convolutional neural networks to identify the fingerprint ridges in contact with structured surfaces. The proposed method relies on the generation of synthetic contact images that provide the pixelwise ground truth for the efficient training of a segmentation pipeline based on convolutional neural networks.

Introduction

     The contact area formed between a human finger and a counter surface is the key parameter for a variety of interaction processes. The contact area is the main factor for adhesional friction forces, which are dominant for many finger/counter surface systems (Derler and Gerhardt (2012)). The frictional forces determine to a large extent how sticky the surface is felt (van Kuilenburg, Masen, and van der Heide (2015)). In addition, an understanding of the contact area and its evolution with time could possibly minimize the danger of severe injuries imposed by objects that slip a person’s hand (Dzidek et al. (2017)). Furthermore, the contact area affects the heat flux determining the sensation of warmth when touching a material (van Kuilenburg, Masen, and van der Heide (2015)). So far, the contact area has been mainly studied on flat transparent counter surfaces using optical methods. The majority of the literature relies on light scattering (Gruber, Winkler, and Resch (2015)) and Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) to produce a high-contrast image of the contact areas. Different optical set-ups have been employed to take advantage of the FTIR to study the dynamics of a fingertip during the tactile exploration of smooth and transparent counter surfaces (André et al. (2011); Bochereau et al. (2017); Delhaye et al. 

Conclusion

     In this contribution we present a new approach that enables the analysis of the contact area formed between a human finger and a rough surface in sliding contact. We propose an experimental testing site that allows the continuous acquisition of corresponding images, showing not only the apparent contact area with the outlines of the finger but also the apparent finger pad ridges contact area. While on smooth surfaces a segmentation of the finger pad ridges is possible with rule-based image processing techniques, this is not the case for rough surfaces. For this reason, we investigated the segmentation of finger pad ridges via convolutional neural networks (CNNs). Since pixel-wise labeling of the finger pad ridges is difficult and extremely time-consuming we propose the use of synthetic contact images that were generated by fusing images of rough surfaces with contact images on smooth transparent surfaces. Since for the latter a ground truth based on rule-based image processing is available, this is also the case for the generated synthetic images. We further proposed a segmentation pipeline consisting of two independently trained CNNs. While the first network was trained to detect the gross contact area, the second network was trained to segment the finger pad ridges within the gross contact area. We further demonstrate that the pipeline can be trained using only 10–20 training images without showing notable overfitting on the validation images.