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약한 레이블을 이용한 확장 합성곱 신경망과 게이트 선형 유닛 기반 음향 이벤트 검출 및 태깅 알고리즘
Dilated convolution and gated linear unit based sound event detection and tagging algorithm using weak label 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.39 no.5, 2020년, pp.414 - 423  

박충호 (고려대학교 전기전자공학과 지능신호처리 연구실) ,  김동현 (고려대학교 전기전자공학과 지능신호처리 연구실) ,  고한석 (고려대학교 전기전자공학과 지능신호처리 연구실)

초록
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본 논문은 약한 레이블 기반 음향 이벤트 검출을 위한 시간-주파수 영역분할 맵 추출 모델에서 발생하는 희소성 및 수용영역 부족에 관한 문제를 완화 시키기 위해, 확장 게이트 선형 유닛(Dilated Convolution Gated Linear Unit, DCGLU)을 제안한다. 딥러닝 분야에서 음향 이벤트 검출을 위한 영역분할 맵 추출 기반 방법은 잡음 환경에서 좋은 성능을 보여준다. 하지만, 이 방법은 영역분할 맵을 추출하기 위해 특징 맵의 크기를 유지해야 하므로 풀링 연산 없이 모델을 구성하게 된다. 이로 인해 이 방법은 희소성과 수용영역의 부족으로 성능 저하를 보이게 된다. 이런 문제를 완화하기 위해, 본 논문에서는 정보의 흐름을 제어할 수 있는 게이트 선형 유닛과 추가의 파라미터 없이 수용영역을 넓혀 줄 수 있는 확장 합성곱 신경망을 적용하였다. 실험을 위해 사용된 데이터는 URBAN-SED와 자체 제작한 조류 울음소리 데이터이며, 제안하는 DCGLU 모델이 기존 베이스라인 논문들보다 더 좋을 성능을 보였다. 특히, DCGLU 모델이 자연 소리가 섞인 환경인 세 개의 Signal to Noise Ratio(SNR)(20 dB, 10 dB, 0 dB)에서 강인하다는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a Dilated Convolution Gate Linear Unit (DCGLU) to mitigate the lack of sparsity and small receptive field problems caused by the segmentation map extraction process in sound event detection with weak labels. In the advent of deep learning framework, segmentation map extract...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, Reference [14] 모델의 성능은 영역분할 맵에 의존적이므로 시스템 희소성 부족과 수용 공간 부족 문제는 시스템의 큰 성능 저하를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 논문은 합성곱 신경망에 게이트 선형 유닛과 확장 합성곱 신경망을 활용해 위 문제에서 발생하는 성능 저하를 줄이고자 한다.
  • 본 논문에서는 기존에 제안되었던 음향 이벤트 검출을 위한 시간-주파수 영역분할 맵 추출 기반 모델의 수용영역과 희소성 부족에 관한 문제를 적은 양의 파라미터로 효율적으로 수용영역을 넓혀 줄 수 있는 확장 합성곱 신경망과 정보의 흐름을 제어함으로써 정보의 유효성을 판단할 수 있는 선형 게이트 유닛를 적용한 확장 게이트 선형 유닛 모델을 제안 함으로써 개선하였다. 또한, 이벤트가 겹치지 않은 데이터로 실험한 베이스라인과 달리 실제 상황에서 와같이 이벤트가 겹쳐서 발생하는 데이터베이스인 URBAN-SED와 직접 제작한 조류 울음소리 데이터를 이용하여 실험하였고, 잡음 환경에 따른 실험도 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
음향 이벤트 검출은 어떤 문제인가? 음향 이벤트 검출은 오디오에 어떤 소리 이벤트가 언제 발생했는지에 대한 답을 찾는 문제이다. 연구 초기에는 프레임별 이벤트 분류 문제를 기반한 딥러닝 학습 모델[8-10]들이 많이 제안되었다.
음향 이벤트 검출을 위한 영역분할 맵 추출 기반 방법의 단점은? 딥러닝 분야에서 음향 이벤트 검출을 위한 영역분할 맵 추출 기반 방법은 잡음 환경에서 좋은 성능을 보여준다. 하지만, 이 방법은 영역분할 맵을 추출하기 위해 특징 맵의 크기를 유지해야 하므로 풀링 연산 없이 모델을 구성하게 된다. 이로 인해 이 방법은 희소성과 수용영역의 부족으로 성능 저하를 보이게 된다. 이런 문제를 완화하기 위해, 본 논문에서는 정보의 흐름을 제어할 수 있는 게이트 선형 유닛과 추가의 파라미터 없이 수용영역을 넓혀 줄 수 있는 확장 합성곱 신경망을 적용하였다.
음향 이벤트 검출을 위한 영역분할 맵 추출 기반 방법은 어떤 환경에서 좋은 성능을 보여주는가? 본 논문은 약한 레이블 기반 음향 이벤트 검출을 위한 시간-주파수 영역분할 맵 추출 모델에서 발생하는 희소성 및 수용영역 부족에 관한 문제를 완화 시키기 위해, 확장 게이트 선형 유닛(Dilated Convolution Gated Linear Unit, DCGLU)을 제안한다. 딥러닝 분야에서 음향 이벤트 검출을 위한 영역분할 맵 추출 기반 방법은 잡음 환경에서 좋은 성능을 보여준다. 하지만, 이 방법은 영역분할 맵을 추출하기 위해 특징 맵의 크기를 유지해야 하므로 풀링 연산 없이 모델을 구성하게 된다.
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참고문헌 (27)

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  27. R. Girshich, J. Donahue, T. Darrell, and J. Malik, "Rich feature hierarchies for accurate object detection and semantic segmentation," Proc. IEEE CVPR. 580-587 (2014). 

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