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Deep Convolutional Neural Networks for Unconstrained Ear Recognition

Hammam Alshazly, Christoph Linse, Erhardt Barth, Thomas Martinetz

Abstract

This paper employs state-of-the-art Deep Convolutional Neural Networks (CNNs), namely AlexNet, VGGNet, Inception, ResNet and ResNeXt in a first experimental study of ear recognition on the unconstrained EarVN1.0 dataset. As the dataset size is still insufficient to train deep CNNs from scratch, we utilize transfer learning and propose different domain adaptation strategies. The experiments show that our networks, which are fine-tuned using custom-sized inputs determined specifically for each CNN architecture, obtain state-of-the-art recognition performance where a single ResNeXt101 model achieves a rank-1 recognition accuracy of 93.45%. Moreover, we achieve the best rank-1 recognition accuracy of 95.85% using an ensemble of fine-tuned ResNeXt101 models. In order to explain the performance differences between models and make our results more interpretable, we employ the t-SNE algorithm to explore and visualize the learned features. Feature visualizations show well-separated clusters representing ear images of the different subjects. This indicates that discriminative and ear-specific features are learned when applying our proposed learning strategies.
OriginalspracheEnglisch
ZeitschriftIEEE Access
Jahrgang8
Seiten (von - bis)170295-170310
Seitenumfang16
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 14.09.2020

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
    SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
  2. SDG 4 – Qualitativ hochwertige Bildung
    SDG 4 – Qualitativ hochwertige Bildung
  3. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
  4. SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
    SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
  5. SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
    SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
  6. SDG 14 – Lebensraum Wasser
    SDG 14 – Lebensraum Wasser
  7. SDG 15 – Lebensraum Land
    SDG 15 – Lebensraum Land

Strategische Forschungsbereiche und Zentren

  • Zentren: Zentrum für Künstliche Intelligenz Lübeck (ZKIL)
  • Querschnittsbereich: Intelligente Systeme

DFG-Fachsystematik

  • 4.43-05 Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing

Fingerprint

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