Voice activity detection (VAD) is a widely used essential pre-processing for human-computer interfaces. The presence of complex acoustic background noise requires the use of large deep neural networks at the expense of heavy computational load. Visual VAD is a preferable alternative approach since there is no background noise problem. Also, the video channel is the only option when access to audio data is impossible. However, visual VAD, which is generally expected to operate continuously for long periods of time, causes significant energy consumption due to the requirements of video camera hardware and video data processing. In this study, the use of the event camera, whose efficiency is much higher than the traditional video camera thanks to neuromorphic technology, was examined for VAD through vision. Thanks to the event camera's detection at high time resolutions, the spatial dimension is completely reduced and extremely lightweight but successful models that work only in the time dimension have been designed. Designs are made with combinations of different types of dilated convolution, down-sampling methods, and separable convolution techniques, taking into account temporal receptive field sizes. In the experiments, the robustness of VAD against various facial actions was measured. The results show that down-sampling is necessary for high performance and efficiency, and for this, max-pooling achieves superior performance than down-sampling with stepwise convolution. This high-performance standard design operates at 1.57 million floating point operations (MFLOPS). By performing dilated convolution with a constant factor and combining it with down-subsampling, it was found that the processing requirement was reduced by more than half, with similar performance. Additionally, by also applying depthwise separation, the processing requirement was reduced to 0.30 MFLOPS, less than one-fifth of the standard model.
Voice Activity Detection Event Camera Efficient Visual Speech Dilated Convolution Separable Convolution
BAP112
Konuşma sesi tespiti (KST), insan bilgisayar arayüzleri için yaygın olarak kullanılan gerekli bir ön-işlemedir. Karmaşık akustik arka plan gürültülerinin varlığı, büyük derin sinir ağlarının ağır hesaplama yükü pahasına kullanımlarını gerekli kılmaktadır. Görü yoluyla KST ise, arka plan gürültüsü problemi olmadığından, tercih edilebilen alternatif bir yaklaşımdır. Görü kanalı, ses verisine erişimin mümkün olmadığı durumlarda ise zaten tek seçenektir. Ancak, genelde uzun süreler aralıksız çalışması beklenen görsel KST, video kamerası donanım ve video verisi işleme gereksinimlerinden dolayı önemli enerji sarfiyatına sebep olur. Bu çalışmada, görü yoluyla KST için, nöromorfik teknoloji sayesinde verimliliği geleneksel video kameradan oldukça yüksek olan olay kamerasının kullanımı incelenmiştir. Olay kamerasının yüksek zaman çözünürlüklerinde algılama yapması sayesinde, uzamsal boyut tamamen indirgenerek sadece zaman boyutundaki örüntülerin öğrenilmesine dayanan son derece hafif fakat başarılı modeller tasarlanmıştır. Tasarımlar, zamansal alıcı alan genişlikleri gözetilerek, farklı evrişim genleştirme tiplerinin, aşağı-örnekleme yöntemlerinin ve evrişim ayırma tekniklerinin bileşimleri ile yapılır. Deneylerde, KST’nin çeşitli yüz eylemleri karşısındaki dayanıklıkları ölçülmüştür. Sonuçlar, aşağı-örneklemenin yüksek başarım ve verimlilik için gerekli olduğunu ve bunun için, maksimum-havuzlamanın adımlı evrişim yöntemiyle aşağı-örnekleme yapmaktan daha üstün başarım elde ettiğini göstermektedir. Bu şekilde üstün başarımlı standart tasarım 1.57 milyon kayan nokta işlemle (MFLOPS) çalışır. Evrişim genleştirmesinin sabit bir faktörle yapılıp aşağı-alt örnekleme ile birleştirilmesiyle de, benzer başarımla, işlem gereksiniminin yarıdan fazla azaldığı bulunmuştur. Ayrıca, derinlemesine ayrışım da uygulanarak işlem gereksinimi 0.30 MFLOPS’a, yani standart modelin beşte birinden daha aşağısına indirilmiştir.
Konuşma Sesi Tespiti Olay Kamerası Verimli Görsel Konuşma Genleştirilmiş Evrişim Ayrılabilir Evrişim
Yaşar Üniversitesi
BAP112
Bu çalışma, Yaşar Üniversitesi Proje Değerlendirme Komisyonu (PDK) tarafından kabul edilen BAP112 no.lu ve “Nöromorfik Kamera ile Dinamik Yüz Analizi” başlıklı proje kapsamında deskteklenmiştir.
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Bilgisayar Görüşü, Görüntü İşleme, Örüntü Tanıma, Video İşleme, Derin Öğrenme, Yapay Görme |
Bölüm | Araştırma Makalesi |
Yazarlar | |
Proje Numarası | BAP112 |
Yayımlanma Tarihi | 26 Eylül 2024 |
Gönderilme Tarihi | 4 Aralık 2023 |
Kabul Tarihi | 18 Nisan 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2024 Cilt: 7 Sayı: 2 |
Zeki Sistemler Teori ve Uygulamaları Dergisi