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Título: Diseño y comparación de modelos de reconocimiento de gestos de la mano combinando aprendizaje supervisado y aprendizaje por refuerzo : Diseño de un modelo de reconocimiento de 5 gestos de la mano que funcione en tiempo real usando aprendizaje supervisado DQN (Deep Q-learning).
Autor: Pérez Cruz, Kevin Alexander
Director: Valdivieso Caraguay, Angel Leonardo
Palabras clave: COMPUTACIÓN
APRENDIZAJE POR REFUERZO
FUNCIÓN DE RECOMPENSA
GESTOS DE LA MANO
Fecha de publicación: 4-abr-2024
Editorial: Quito : EPN, 2024.
Citación: Pérez Cruz, K.A.(2024).Diseño y comparación de modelos de reconocimiento de gestos de la mano combinando aprendizaje supervisado y aprendizaje por refuerzo : Diseño de un modelo de reconocimiento de 5 gestos de la mano que funcione en tiempo real usando aprendizaje supervisado DQN (Deep Q-learning). 28 páginas. Quito : EPN, 2024.
Resumen: Hand gesture recognition (HGR) is an important application of human-computer interaction (HCI) using electromyographic (EMG) signals and deep learning techniques. In the present work, two HGR models for general users are developed using the Deep Q-Network (DQN) reinforcement learning algorithm and the Double Deep Q-Network (DDQN) algorithm, both based on the EMG-EPN-612 dataset. The developed models are a fine tuning of a pre-trained model with supervised learning and based on a convolutional network (CNN). For such refinement, a reward function capable of rewarding constancy in model predictions through gradual rewards was designed. A post-processing of the model was also performed based on the fashion trend measure to deal with erroneous intermediate labels. For testing, experiments were performed on a publicly accessible dataset containing 612 users. Subsequently, a measurement and comparison of the recognition and classification accuracy between 6 gestures, including "no gesture", was performed. The results showed that the fine-tuned models with DQN and DDQN present similar values in terms of the stated metrics. The DQN model presents a 3.61% improvement and the DDQN a 3.45% improvement in recognition accuracy with respect to the base model. On the other hand, classification accuracy does not show any significant improvement. Finally, we conclude that DQN presents an overall better performance than DDQN in classification and hand gesture recognition tasks.
Descripción: El reconocimiento de gestos de la mano (HGR) es una aplicación importante de la interacción humano-computadora (HCI) que utiliza señales electromiográficas (EMG) y técnicas de aprendizaje profundo. En el presente trabajo se desarrollan dos modelos de HGR para usuarios generales usando el algoritmo de aprendizaje por refuerzo Deep Q-Network (DQN) y el algoritmo Double Deep Q-Network (DDQN), ambos en base al conjunto de datos EMG-EPN-612. Los modelos desarrollados son un ajuste fino de un modelo pre-entrenado con aprendizaje supervisado y basado en una red convolucional (CNN). Para dicho refinamiento, se diseñó una función de recompensa capaz de premiar la constancia en las predicciones del modelo mediante recompensas graduales. También se realizó un post-procesamiento del modelo en base a la medida de tendencia de moda para lidiar con etiquetas intermedias erróneas. Para las pruebas se realizaron experimentos en un conjunto de datos con acceso público el cual contiene 612 usuarios. Posteriormente se realizó una medición y comparación de la precisión de reconocimiento y clasificación entre 6 gestos, incluyendo el “no gesto”. Los resultados demostraron que los modelos ajustados de manera fina con DQN y DDQN presentan valores similares en cuanto a las métricas planteadas. El modelo DQN presenta una mejora del 3.61% y el DDQN una mejora del 3.45% en precisión de reconocimiento con respecto al modelo base. Por otro lado, la precisión de clasificación no ilustra alguna mejora significativa. Finalmente, concluimos que DQN presenta un desempeño en general mayor que DDQN en tareas de clasificación y reconocimiento de gestos de la mano.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25346
Tipo: Trabajo de Integración Curricular
Aparece en las colecciones:TIC - Ingeniería en Ciencias de la Computación

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