I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   E lec t r ical  an d   Com p u t e r   E n gin e e r in ( I JE CE )   Vol.   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 ,   pp.   455 ~ 466   I S S N:  2088 - 8708 ,   DO I 10 . 11591/i jec e . v 15 i 1 . pp 4 55 - 466             455       Jou r n al  h omepage ht tp: // ij e c e . iaes c or e . c om   Hu m an   m ot io n   c la ssi f ic at io n   b y m ic r o - d o p p le r   r ad a r  u si n g   in t e ll ig e n t  al gor it h m s       And r e s   F e li p e   Ar ias   B all e n ,   E d it h   P aola   E s t u p i ñ án   Cues t a,   Ju an   Car los   M ar t ín e z   Qu in t e r o   T e le c omm uni c a ti on s  E ngi ne e r in g P r ogr a m, Unive r s id a d M il it a r   N ue va  G r a na da , B ogot a , C ol ombi a       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  J un  12,   2024   R e vis e S e 11,   2024   Ac c e pted  Oc 1,   2024       T h i s   ar t i c l i n t r o d u ce s   t ec h n i q u f o d e t e c t i n g   f o u h u m a n   m o v e me n t s   u s i n g   m i c r o - d o p p l er  ra d ar  a n d   i n t e l l i g e n t   a l g o r i t h m s .   M i cr o - d o p p l e ra d ar  e x h i b i t s   t h e   c a p a b i l i t y   t o   d e t e c t   a n d   m ea s u re   o b j e c t   m o v e me n t s   w i t h   i n t r i ca t d e t a i l ,   e v e n   c a p t u r i n g   c o m p l e x   o n o n - r i g i d   m o t i o n s ,   w h i l ac c u ra t e l y   i d e n t i f y i n g   d i r e c t i o n ,   v e l o c i t y ,   a n d   m o t i o n   p a t t e r n s .   T h e   a p p l i c a t i o n   o f   i n t e l l i g e n t   a l g o r i t h m s   e n h a n c es   d e t e c t i o n   e ff i c i e n c y   a n d   re d u ce s   fa l s a l ar m s   b y   d i s c e r n i n g   s u b t l m o v em e n t   p a t t er n s ,   t h e re b y   f a c i l i t a t i n g   m o r a c c u ra t d e t e c t i o n   a n d   d ee p er   u n d e r s t a n d i n g   o o b s er v e d   o b j e c t   d y n am i c s .   A   c o n t i n u o u s   w a v ra d ar   s e t u p   w a s   i m p l em e n t e d   u t i l i z i n g   s p ec t r u m   a n a l y z er   a n d   ra d i o   f re q u e n c y   (R F)   g e n er a t o r   ca p t u r i n g   s i g n a l s   i n   a   s p e c t r o g ra c e n t er e d   a t   2 , 3 9 5   M H z.   S i x   m o d e l s   w e re  a s s es s e d   f o i m a g c l a s s i f i ca t i o n :   VGG - 1 6 ,   V G G - 1 9 ,   M o b i l e N e t ,   M o b i l e N e t   V 2 ,   X c e p t i o n ,   a n d   I n c e p t i o n   V 3 .   A   d a t a s e t   c o m p r i s i n g   5 0 0   i m a g e s   d e p i c t i n g   f o u m o v em en t s - r u n n i n g ,   w a l k i n g ,   a r ra i s i n g ,   a n d   j u m p i n g - w a s   c u ra t e d .   O u r   f i n d i n g s   re v e a l   t h a t   t h m o s t   o p t i m a l   ar c h i t e c t u r i n   t e rm s   o t ra i n i n g   t i me,   a cc u ra c y ,   a n d   l o s s   i s   V G G - 1 6 ,   a c h i e v i n g   a n   ac c u r ac y   o 9 6 % .   F u r t h e rm o re,   p r ec i s i o n   v a l u e s   o 9 6 % ,   1 0 0 % ,   a n d   9 8 %   w er o b t a i n e d   f o t h m o v e me n t s   o w a l k i n g ,   r u n n i n g ,   a n d   a rm   r a i s i n g ,   r e s p e c t i v e l y .   N o t a b l y ,   V G G - 1 6   e x h i b i t e d   a   t r a i n i n g   l o s s   o f   4 . 1 9 1 E - 0 4 ,   a t t r i b u t e d   t o   t h u t i l i za t i o n   o f   t h e   A d a o p t i m i z er   w i t h   l e a r n i n g   ra t o 0 . 0 0 1   o v e 1 5   e p o c h s   a n d   b a t c h   s i z o 3 2 .   K e y w o r d s :   C onvolut ional  ne ur a ne twor ks   M icr o - doppler   r a da r   M oti on  de tec ti on   VGG - 16   VGG - 19   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   E dit P a ola   E s tupi ñá C ue s ta   T e lec omm unica ti ons   E nginee r ing  P r ogr a m ,   Unive r s idad  M il it a r   Nue va   Gr a na da   S e de   C a ll e   100,   B ogotá,   C olom bia   E mail:   e dit h . e s tupi na n @unim il it a r . e du . c o       1.   I NT RODU C T I ON   T he   de tec ti on  of   human   mot ion  ha s   be c ome  incr e a s ingl r e leva nt  ove r   ti me ,   e s pe c ially  i s ur ve il lanc e   mec ha nis ms   whe r e   the  identif ica ti on  of   s us picious   a c ti vit ies ,   int r us ions ,   o r   a bno r mal  b e ha vior s   c a pr e ve nt  c r i mi na a c ts   s uc a s   thef t   a nd  pr ov ide  a   r a pid  r e s pons e .   I n   the  medic a l   f ield ,   moni tor ing  a   pa ti e nt's   br e a thi ng  a nd   de tec ti ng  a bnor mal   body   moveme nts   c a f a c il it a te  im media te  a tt e nti on   f r o medic a pe r s ona l.   I n   the  r e a lm   of   tr a f f ic  c ontr o l,   de tec ti ng  ve hicula r   moveme nt   a nd  c las s if ying  the   nu mber   of   indi viduals   c a r e gulate   tr a f f ic  f low  a nd  e nha nc e   e f f icie nc y.   M icr o - doppler   r a da r ,   in  a ddit io to  it s   a ppli c a ti ons   in  de tec ti on  a nd  s e c ur it y,   unf olds   it s   potential  in  human - c omput e r   int e r a c ti on.   I e nvi r onments   li ke   vir tual   r e a li ty   a nd  mot ion   c ontr ol   s ys tems ,   t his   r a da r   c a ptur e s   us e r s ge s tur e s   a nd  s ubtl e   mo ve ments ,   tr a ns lating  them   int o   digi tal   c omm a nds   thr ough   in telli ge nt  a lgor it hms .   T his   a r ti c le   int r oduc e s   a   tec hnique  f o r   de tec ti ng  f our   d is ti nc human  moveme nts   us ing  mi c r o - doppler   r a da r   a nd  int e ll igent  a lgor it hms .     M icr o - doppler   r a da r ,   in   a ddit ion   to   it s   a ppl ica ti ons   in  de tec ti on   a nd   s e c ur it y,   r e ve a ls   it s   potential   in   human - c omput e r   int e r a c ti on.   I n   e nvir on ments   s uc a s   vi r tual  r e a li ty   a nd  mo ti on   c ontr ol   s ys tems ,   t his   r a da r   c a ptur e s   us e r s ge s tur e s   a nd  s ubtl e   moveme nts ,   tr a ns lating  them  in to   digi tal   c omm a nds   th r ough  in telli ge nt  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   455 - 466   456   a lgor it hms .   T h is   e nha nc e s   the  us e r   e xpe r ienc e   a nd  e na bles   na tur a a nd  im mer s ive  ge s tur e - ba s e in ter f a c e s .   T his   im pr ove s   the  us e r   e xpe r ienc e   a nd  e na bles   na t ur a a nd  im mer s ive  ge s tur e - ba s e int e r f a c e s .   S tudi e s   ha ve   a ddr e s s e thi s   topi c ,   pr opos ing   va r ious   s c e na r ios   a nd   tec hniques   f or   de tec ti ng   human   moveme nt   [ 1] [ 8] S e ve r a r e s e a r c e nde a vor s   s t a nd  out  in  thi s   f ield.   I n   s tudy   [ 3] ,   the  powe r   of   m il li mete r   wa ve   ( mm W a ve )   r a da r   f or   p r e c is e   mot ion  da ta  c a ptur e   is   c ombi ne with  de e im a ge   pr oc e s s ing  us ing  c onvolut ion a ne ur a ne twor ks   ( C NN s ) .   T he   pr opos e a ppr oa c h   invol v e s   mm W a ve   da ta  c oll e c ti on,   p r e pr oc e s s ing,   a nd   tr a ini ng  of   a   C NN   de s igned  to   r e c ognize   s pe c if ic   be ha vior   p a tt e r ns .   E va luate d   r e s ult s   de mons tr a te   the  viabi li t of   thi s   methodology  f or   r e a l - ti me  de tec ti on  a nd  c las s if ica ti on,   with  im pl ica ti ons   f or   s ur ve il lanc e ,   s e c ur it y,   a nd   r e late f ields   in  human   be ha vior   moni to r ing.   I n   s t udy   [ 6] ,   a ul tr a - wide ba nd  r a da r   tec hnique  is   e mp loyed  to   de tec human  moveme nt  thr ough   wa ll s ,   inco r po r a ti ng  a   c onvolut ional   ne ur a ne twor k   ( C NN )   f or   im a ge   pr oc e s s ing  a nd  objec c las s if ica ti on.   S pe c tr ogr a ms   take thr ough  wa ll s   a c hieve   high  a c c ur a c whe a   s ubjec wa lks   be hind  them.   I n   s tudy   [ 7 ] ,   a a lgor it hm   is   de ve loped  f or   the  r e c ognit ion  o f   Ame r ica s ign  l a ngua ge   ( ASL )   s ignals ,   a idi ng   indi viduals   with   s pe e c dif f iculti e s ,   a c hieving  a   r e c ognit ion  r a te  of   72 . 5%   f o r     20  s ignals .   I n   s tudy   [ 8 ] ,   the  de tec ti on  of   dr one s   u s ing  s of twa r e   de f ined  r a dio  ( s dr )   r a da r   a nd  r a dio f r e que nc y   s ignals   is   pr e s e nted,   highl ight ing  the  diver s e   a ppli c a ti ons   of   mi c r o - doppler   r a da r   in  mo ti on  de tec ti o n.   T ivi ve   e al.   [ 9 ]   p r opos e s   a   methodology   f or   c a ptur in s ubtl e   f e a tur e s   o f   hu man  ga it   thr ough   mi c r o - doppler   de tec ti on,   whic a r e   s mall  f luctua ti ons   in  r a da r   r e tur f r e que nc c a us e by  body  pa r t   moveme nts   dur ing   wa lki ng.   Us ing   s ignal  p r oc e s s ing,   the   a uthor s   e xt r a c r e leva nt   in f or mation   f r om   doppler   s pe c tr ogr a ms   a nd  de ve lop  a   c las s if ica ti on  method   that   identif ies   dis ti nc ti ve   wa lki ng  pa t ter ns   a mong   dif f e r e nt  indi vidu a ls .   T his   a ppr oa c de mons tr a tes   the  f e a s ibi li ty  o f   us ing   r a da r   mi c r o - doppler   inf o r mation   to   dif f e r e nti a te   a n c las s if ga it   pa tt e r ns ,   with   potential   a ppli c a ti ons   in   bi ometr ics   a nd  he a lt h   moni to r ing.   T he s e   r e s e a r c e f f o r ts   unde r s c or e   the  us e   of   mi c r o - doppler   r a da r   a s   a   pr omi s ing  tec hnique   f or   mot ion   de tec ti on,   c a pa ble  of   de tec ti ng  unique  f e a tur e s   of   a   movi ng   objec t,   s uc a s   c ha r a c ter is ti c   human   moveme nt   pa tt e r ns   li ke   wa lki ng   a nd  r unning.   Unlike   other   s e ns or s ,   s uc a s   video  c a mer a s ,   mi c r o - doppler   r a da r   is   mi nim a ll y   a f f e c ted  by   e nvir onmenta c ondit ions   s uc a s   li ghti ng,   r a in,   or   f og ,   pr ovidi ng   r e li a bil i ty  in   im - a ge   pr oc e s s ing  [ 10] .   I n   s tudy   [ 11] ,   the  t r a ini ng  of   a int e ll igent   a lgor it hm   f or   the  c las s if ica ti on  of   e a c moveme nt  is   p r e s e nted.   F r o the  pr ojec t,   it   c a be   c onc luded  that  the   pr opos e model  a c hieve s   a a c c ur a c of   92 . 65%   f o r   human   mot ion   de tec ti on  us ing  mi c r o - doppler   r a da r   a nd  int e ll ige nt  a lgor it hms   f e a tur ing   long  s hor t - ter memor y   ( L S T M )   with  36   c e ll s   a nd  82 . 33%   f o r   de e p   c onvolut ional   ne ur a l   ne twor ks   ( DC NN ) ,   s ur pa s s ing  pr e vious ly   s tudi e e xis ti ng  methods .     P r e vious   r e s e a r c h,   s uc a s   r e f e r e nc e s   [ 3] ,   [ 9 ] ,   [ 10 ]   f oc us   on   s pe c if ic  a ppli c a ti ons   or   e mpl oy   pa r ti c ular   a ppr oa c he s   f or   mot ion   de tec ti on  ( e . g . ,   C NN s   in  [ 3]   a nd   s pe c if ic  ga it   c las s if ica ti on  tec h niques   in  [ 9] ) ,   thi s   a r ti c le  s tands   out  by  e xha us ti ve ly  e va l ua ti ng  a nd  c ompar ing  s ix  dif f e r e nt  de e lea r nin models   ( vis ua ge ometr g r oup - 16  ( VG G - 16) ,   VG G - 19,   M obil e Ne t,   M obil e Ne V2,   Xc e pti on,   a nd  I nc e pti on  V3) .   T his   pr ovides   a   br oa de r   pe r s pe c ti ve   on  whic m ode ls   a r e   mos e f f e c ti ve   f or   de tec ti ng  human  mo ve ments   us ing  mi c r o - doppler   r a da r .   T his   r e s e a r c dis ti ngui s he s   it s e lf   by  f oc us ing  on   the  c a pa bil it y   of   mi c r o - doppler   r a da r   to   de tec not   only  c omm on   moveme nts   s uc a s   wa lki ng  a nd  r unning   but  a ls mo r e   s ubtl e   a nd   c ompl e moveme nts   li ke   jum ping  or   a r m - r a is ing.   T his   c ontr a s ts   with  wor ks   li ke   [ 9] ,   whic f oc us   on  ga it   c las s if ica ti on,   a nd  s igni f ica ntl e xpa nds   the  s c op e   of   the   s tudy.   T h is   r e s e a r c e mpl oys   s ix   de e lea r ning  models   f or   hu man  mot ion   de tec ti on  us ing  mi c r o - doppler   r a da r .   T he   models   uti li z e include   V GG - 16,     VGG - 19,   M obil e Ne t,   M obil e Ne V2,   Xc e pti on,   a nd  I nc e pti on   V3.   Ke met r ics   s uc a s   a c c ur a c y,   tr a ini ng  ti me,   los s ,   a nd  the   c onf us ion  matr ix   a r e   a s s e s s e d.   da tas e c ompr is ing   500   s a mpl e s   na med  W AR J   M AX W E L L   of   the  im pleme nted  s c e n a r io  wa s   c r e a ted,   with  de f ined  mot ion  c a tegor ies wa lki ng,   r unning,   jum ping,   a nd   a r r a is ing.     De s pit e   a dva nc e s   in  human  mot ion  de tec ti on ,   a c c ur a tely  dis ti nguis hing  s ubtl e   a nd  c ompl e moveme nts ,   e s pe c ially  in  c ha ll e nging  e nvir onment s ,   r e mains   a   s igni f ica nt  c ha ll e nge .   E xis ti ng  a pp r oa c he s   a r e   of ten  a f f e c ted  by  e nvi r onmenta c ondit ions   or   e xhibi a   high  r a te  of   f a ls e   pos it ives ,   li mi ti ng  their   e f f e c ti ve ne s s   in  c r it ica a ppli c a ti ons   s uc a s   s ur ve il lanc e   a nd  medic ine.   M icr o - doppler   r a da r   e xh ibi ts   the  e xc e pti ona a bil it to  c a ptur e   a nd  mea s ur e   pr e c is e   de tails   of   human  moveme nts ,   e ve thos e   with  c o mpl e or   non - r igi pa tt e r ns .   I ts   int e gr a ti on   with   int e ll igent   a lgor it hms   e nha nc e s   de tec ti on  e f f icie nc a nd   r e du c e s   f a ls e   pos it ives .   F or   ins tanc e ,   the  r a da r 's   c a pa bil it to  d is ti nguis be twe e the  s ubtl e   moveme nts   of   wa lki ng  a nd   r unning.   T h is   mul ti dis c ipl inar a ppr oa c e na bles   mor e   pr e c is e   de tec ti on  a nd  a   be tt e r   unde r s tanding  of   human   moveme nt  pa tt e r ns ,   with   s igni f ica nt  im p li c a ti ons   in   a ppli c a ti ons   s uc a s   s ur ve il lanc e   a nd   medic i ne .   T he   c ompar is on  of   ke metr ics   s uc a s   pr e c is ion,   r e c a ll ,   F s c or e ,   a nd  tr a ini ng   a nd  va li da ti on  los s ,   a   thor ough   a s s e s s ment  of   e a c model' s   pe r f or manc e   in  s pe c tr ogr a c las s if ica ti on  is   pr ovided.   P a r ti c ular ly  note wor thy  is   the  s upe r ior   pe r f or manc e   of   the  VG G - 16  model,   pos it ioni ng  it   a s   a   s tandout  tool   f or   a c c ur a te  s pe c tr ogr a m   c las s if ica ti on  in  thi s   c ontext.     F ur ther mor e ,   the  a r ti c le  dis ti nguis he s   it s   va lue  by  r e c ognizing  the  f e a s ibi li ty  o f   r a da r   tec hniques   f o r   de tec ti ng  s low - s pe e moveme nts ,   e s pe c ially  whe c ombi ne with   int e ll igent  a lgo r it hms   a nd   a dva nc e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         Hum an  motion  c las s if ication  by   mic r o - doppler   r adar   us ing     ( A ndr e s   F e li pe   A r ias   B all e n )   457   tec hnologi e s .   T his   e xplor a ti on  of   potential  r a da r   a ppli c a ti ons   a dds   a   s igni f ica nt  dim e ns ion  to  th e   s tudy's   c onc lus ions ,   br oa de ning  it s   s c ope   be yond  the  e va luation  of   de e lea r ning  models .   I s umm a r y,   the   c ombi na ti on  of   a   thor ough   e va luation  of   de e lea r ning  models   with  innovative   r e s e a r c on  r a da r   a pp li c a ti ons   in  mot ion   de tec ti on   e s tablis he s   thi s   a r ti c le   a s   a   va l ua ble  a nd  dis ti nc ti ve   c ontr ibut ion   to   the   f ield.   F in a ll y,   the  a r ti c le  is   or ga nize int s e c ti ons .   S e c ti on  1   pr ovid e s   a   r e view   of   the  s tate   of   the  a r t .   S e c ti on  2   int r od uc e s   the  pr opos e s e tup,   e quipm e nt  us e d,   the  methodolog a ppli e d,   a nd  s ignal  p r oc e s s ing.   S e c ti on  3   pr e s e nts   the  r e s ult s   of   tr a ini ng   int e ll igent   a lgor it h ms   us ing  a   d a tas e c ons is ti ng  of   125  im a ge s   f o r   e a c mot ion  c a tegor y,   f oll owe by  the   c onc lus ions   dr a wn.         2.   M E T HO D   T his   r e s e a r c e mpl oye d   a   pha s e methodology ,   a s   il lus tr a ted  in   F igur e   1.   P ha s e   A   identi f y   the  pr im a r ha r dwa r e   a nd   s of twa r e   r e qui r e ments   to   de f ine  the   s c e na r io  a nd  c onduc t   mot ion   de tec ti on  a lo ng  with   it s   s pe c if ic  c ha r a c ter is ti c s ,   including   dis tanc e ,   mo ve ments ,   a nd  ha r dwa r e   c onf igu r a ti on   pa r a mete r s .   P ha s e   B   de f ine  s ignal  a c quis it ion  a nd  pr oc e s s ing  f or   da tas e c r e a ti on,   uti li z ing  Anr it s u's   mas ter   tool s   s of twa r e   f or   a c quir ing  s pe c tr ogr a ms   a nd   mea s ur e ment  da ta  f r o the  s pe c tr um   a na lyze r .   F inally ,   in   P ha s e   C   is   d e s igned   a nd  tr a ined   the   6   s e lec ted  c las s if ica ti on  models   us i ng  metr ics   s uc a s   a c c ur a c y,   t r a ini ng   ti me,   los s ,   r e c a ll ,   a nd   F s c or e .   T a ble  s how  the   e quipm e nt  us e in   thi s   r e s e a r c a nd  the  pr opos e s c e na r io.           F igur e   1.   R e s e a r c methodology  wor kf low       T he   s e lec ted  metr ics   a ll ow  f or   the  mea s ur e ment  of   a c c ur a c in  c las s if ica ti on  models ,   with  a   f oc us   on  mi nim izing  f a ls e   pos it ives - c a s e s   whe r e   the  model  incor r e c tl p r e dicts   a   pos it ive  outcome   whe it   is   a c tually  ne ga ti ve .   T he   a c c ur a c metr ic  is   de f ined  a s   a   pa r a mete r   that  e va luate s   the  model' s   a bil it to  c or r e c tl c las s if s a mpl e s   int the  de s ir e c a tegor ies .   I is   c a lcula ted  by  divi ding  the  number   of   c or r e c pr e dic ti ons   by  the  tot a l   number   of   pr e dictions   a nd  is   typi c a ll y   e xpr e s s e a s   a   va lue  be twe e 0   a nd   1,   whe r e   1   s igni f ies   pe r f e c a c c ur a c a nd  indi c a tes   no  a c c ur a c y.   T r a ini ng  ti me  r e f e r s   to  the  pe r iod  r e qui r e f or   a   mac hine  lea r ning  model   to   pr oc e s s   a nd  a na lyze   a   t r a ini ng   d a tas e in  or de r   to   lea r n   pa tt e r ns   a nd  r e lations hips .   T he   los s   pa r a mete r   s e r ve s   a s   a indi c a tor   of   the  model's   lea r ning  leve dur ing  tr a ini ng ,   with  the  goa of   m ini mi z ing  it   by  a djus ti ng  model  pa r a mete r s   [ 12 ] .   T he   r e c a ll   m e tr ic  e va luate s   the   model's   a bil it y   to   c or r e c tl identif a ll   pos it ive  e xa mpl e s   in   the   da tas e t,   f oc us ing   on   mi n im izing  f a ls e   ne ga ti ve s .   T he   F 1   s c or e   c ombi ne s   p r e c is ion  a nd  r e c a ll   metr ics   int a   s ingl e   va lue  to   a s s e s s   the  pe r f or manc e   of   a   c las s if ica ti on  model,   e s pe c ially  in  binar y   c las s if ica ti on  pr oblems .       T a ble  1.   M a ter ials   E qui pme nt   C ha r a c te r is ti c s /i n s ta ll a ti on r e qui r e me nt s   O bj e c ti ve   S pe c tr um a na ly z e r   A nr it s u S 332E   F r e que nc y:  100 kHz  t o 4 G H z , A ve r a ge  noi s e  l e ve l:  152  dB m t o 10 Hz  R B W , P ha s e  noi s e 100 dB c /Hz  m ax C onne c ti ons E th e r ne t,  uni ve r s a s e r ia bu s  ( U S B )   c a bl e , me mor y U S B , R S - 232   [ 13]   M e a s ur e  t he  po w e r  di s tr ib ut io n of  a  s ig na a s  a   f unc ti on of  f r e que nc y a nd t im e .   R F  ge ne r a to r  R &S   S M B  100 A   P ha s e  noi s e  S S B - 108 dB c  ( p.)  a 10 G H z  a nd  c ompe ns a ti on of  20 kHz , B r oa dba nd noi s e   - 138 dB c  a 10 G H z  a nd 30 M H z  c ompe n s a ti on,    M a x output  pow e r  + 27 dB [ 14]   G e ne r a te  t he  c ont in uous  R F  w a ve  s ig na th a f unc ti ons  a s  t he  r a da r  s ig na l.  I is   s ync hr oni z e w it h t he  r e c e iv e r  ( S pe c tr um a na ly z e r ) .   C a n a nt e nna s   F r e que nc y r a nge  a nt e nna  1:  2.2 - 2.7 G H z F r e que nc r a nge  a nt e nna  2:  2.16 - 2.5 G H z . A ppr oxi ma te   ba ndw id th A nt e nna  1:  500 M H z A nt e nn a  2:   340 M H z   S e lf - im pl e me nt e d a nt e nna s  t une d t o t he  r a da r ' s   ope r a ti ng f r e que nc y.   C oa xi a c a bl e   I ns ul a ti on r e s is ta nc e 5.000  M Ω   min , I mpe da nc e     50 Ω , V S W R 1,3 m ax , R a ng e  f r e que nc y:  0 - 4 G H z   [ 15]   C a bl e  t o s ync hr oni z e  t he   c lo c k of  t he  R F   ge ne r a to r  a nd t he  s pe c tr um a na ly z e r .   S M A  t o S M A   c a bl e s   F r e que nc y r a nge ma x 18 G H z . I mpe da nc e 50 Ω   [ 16]   T r a ns mi hi gh - f r e que nc y s ig na ls  w it h l ow  s ig n a lo s s  be twe e e qui pme nt  a nd a nt e nn a s .   S of twa r e  ma s te r   to ol s  A nr it s u   S of twa r e  pr opr ie ta r y of  A n r it s u   [ 17]   A c qui s it io n, ha ndl in g, s to r a ge , a nd i nt e r pr e ta ti on  of  t he  da ta  obt a in e d dur in g t he  t e s ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   455 - 466   458   2. 1.     P h as e   A:   s c e n ar io  d e f i n it ion   T he   s e lec ted  moveme nts   f or   the   de tec a nd  e va luate   of   ne ur a ne twor k   models   we r e :   r unning ,   jum ping,   a r m   r a is ing,   a nd   wa lki ng .   T he s e   c omm on  moveme nts   that   c a e na ble   non - ve r ba c omm unica ti on  a nd  a r e   us e in  e ve r yda li f e .   Huma ns   r un  to  c a tch  a   bus ,   jum to  a void  obs tac les   in  their   pa th,   r a is e   their   a r ms   f or   a c ti ve   b r e a ks   or   s tr e tching  a f ter   s it ti ng   f o r   a e xtende pe r iod ,   a nd  wa lk   to  move  f r om   one   plac e   to  a nother .   T he s e   moveme nts   c a a ls c ha r a c ter i z e   s pe c if ic  a c ti vit ies ,   f a c il it a ti ng  the  identif ica t ion  a nd  unde r s tanding  of   be ha vior s .   Onc e   the  moveme nts   we r e   de f ined,   the   number   of   r e pe ti ti ons   f or   da ta  c oll e c ti on  a nd  s ubs e que nt  da tas e c r e a ti on   wa s   s pe c if ied.   T a ble   2   de s c r ibes   the   moveme nts   a nd   the   r e pe ti ti on  f r e que nc ies   a whic mea s ur e ments   we r e   take n.       T a ble  2.   M ove ments   with  their   f r e que nc ies   a nd  dis tanc e s   M ove me nt s   # of  r e pe ti ti ons   D is ta nc e  ( m)   N umbe r  of  t e s ts   W a lk   1   9.4   3   J ump   6   -   3   R un   1   9.4   3   R a is e  A r ms   6   -   3       T he   s c e na r io  wa s   im pleme nted  us ing  the  e quipm e nt  a nd  mate r ials   li s ted  in  T a ble  1 ,   a nd   it s   diagr a m   is   de picte in   F igu r e   2 .   T he   c onti nuous - wa ve   r a da r   wa s   im pleme nted   by   e mpl oying   a   r a dio  f r e que nc ge ne r a tor   a s   the  t r a ns mi tt ing  e quipm e nt   c onf igur e to  t r a ns mi a   s ine  wa ve   a a   s pe c if ic  f r e que nc a nd  powe r   leve l.   T he   r e c e iver   is   a   s pe c tr um  a na lyze r   with  s pe c tr ogr a f unc ti ona li ty  a nd  e ther ne c om muni c a ti on  with  a   pe r s ona c omput e r   ( P C ) .   S ync h r oniza ti on  be twe e the  tr a ns mi tt e r   a nd  r e c e iver   is   a c hieve us ing  a   c oa xial  c a ble  c onne c ted  to  the  B a yone Ne il l - C onc e lm a ( B NC )   c onne c tor s   de s ignate f or   thi s   pu r pos e   on  e a c e quipm e nt.   T he   c us tom - made   c ontr oll e r   a r e a   ne twor ( C AN - type)   a ntenna s   we r e   tuned   us ing  a   ve c tor   ne twor a na lyze r .   T he   mas ter   too ls   s of twa r e   on  th e   P C   wa s   us e f or   s pe c tr ogr a m   a c quis it ion.           F igur e   2.   P r opos e s c e na r io  f or   da ta   c oll e c ti on       2. 2.     P h as e   B :   s am p le  ac q u is it ion   an d   s ign al   p r o c e s s in g   I thi s   pha s e ,   s a mpl e   a c quis it ion  a nd  s ignal  pr oc e s s ing  we r e   c onduc ted  f or   a na lys is .   c onti nuous - wa ve   s ignal  f r e que nc of   2 , 395   M Hz   wa s   s e lec t e with  a   tr a ns mi s s ion  powe r   of   - 10  dB m.   S pe c t r ogr a ms   we r e   c onf igur e d   to   be   r e c e ived  with   a   r e f e r e nc e   l e ve of   - dB m,   a   s pa o f   201   Hz ,   a   r e s olut ion   b a ndwidth  ( R B W )   of   10  Hz ,   a nd  a a c quis it ion  ti me  of   45  s e c onds .   T he   r e c e ived  powe r   is   a ppr oxim a tely  - 49  dB m.   I is   im por tant  to   c ons ider   the  p r oxim it y   be twe e the   tr a ns mi tt ing  a nd   r e c e ivi ng  a ntenna s   a nd  the   a b s e nc e   of   is olation  be twe e them,   a pa r t   f r om  the   dis tanc e .   F igu r e   a ll ows   us   to  obs e r ve   one   of   the  obtaine s pe c tr ogr a ms .   T his   s pe c tr ogr a m   is   a   vis ua r e pr e s e ntation  that  il lus tr a tes   the  e ne r gy   va r iation   of   dif f e r e nt  f r e que nc ies   in  a   r a dio   s ignal  ove r   ti me  [ 18 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         Hum an  motion  c las s if ication  by   mic r o - doppler   r adar   us ing     ( A ndr e s   F e li pe   A r ias   B all e n )   459   T he   us e   o f   c olo r s   r e pr e s e nts   thi s   f r e que nc y   of   e ne r gy  or   int e ns it y   a a   given   mom e nt.   T he   da r ke r   c olor s   typi c a ll ind ica te  lowe r   powe r ,   while   wa r mer   c olor s   s uc a s   gr e e o r   ye ll ow  indi c a te   high e r   powe r .   T he   f r e que nc s hif ts   to  the  r ight   o f   the  c e ntr a f r e q ue nc in  the  s pe c tr ogr a f r e que nc incr e a s e   r e pr e s e nts   the   moveme nt  of   a   pe r s on  a ppr oa c hing   the  r a da r .   T he   gr e a ter   the  s hif t ,   the  h igher   the  pe r s on's   ve lo c it y.   T he   f r e que nc s hif ts   to  the   lef f r e que nc de c r e a s e   r e p r e s e nts   a   pe r s on  movi ng  a wa f r o the  r a da r .   T he s e   s hif ts   a r e   c a us e by  the  dopp ler   e f f e c t,   whic oc c ur s   w he ther e   is   r e lative  mot ion  be twe e the   s ignal  s our c e ,   in   thi s   c a s e ,   the  pe r s on,   a nd  the  s ignal  r e c e iver   that  is   r e c or ding  the  moveme nt  [ 19] .   T he   Dopple r   e f f e c manif e s ts   a s   a   c ha nge   in  s ignal  f r e que nc ies   a s   a   p e r s on  moves .   W he a   pe r s on  is   c los e r   to   the  a nte nna s ,   the  s ignal  will   ha ve   mor e   powe r   a nd  tend  towa r ds   wa r mer   c olor s ,   a s   obs e r ve in  the  pr e vious   f igur e .   C onve r s e ly,   if   the  pe r s on  moves   a wa f r om   the  a ntenna s ,   the   s ignal  will   e xhibi t   c ooler   c olo r s .     F igur e   de picts   the  im pleme nted  s c e na r io,   whe r e   the  a ntenna s   a r e   s pa c e 30  c a pa r t.   W it thi s   c onf igur a ti on,   we   c onduc ted   the   a c quis it ion  of   500   s a mpl e   im a ge s   c a ptur ing   va r ious   movem e nts .   T he   s pe c tr ogr a im a ge s   pr ovided   by   the   s of twa r e   we r e   r e s ize to   700× 274   pixels   with   a   de pth  o f   b it s ,   r e s ult ing  in  a   f il e   s ize   of   11   k B.           F igur e   3.   S pe c tr og r a c ha r a c ter is ti c s           F igur e   4.   P r opos e s c e na r io  with   30  c m   s pa c ing  be twe e a ntenna s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   455 - 466   460   T mi ti ga te  ove r f it ti ng   a nd  e ns ur e   r obus model   e va luation,   the  da tas e wa s   divi de int 80 %   of   im a ge s   f or   tr a ini ng  a nd  20 %   f o r   va li da ti on .   T hi s   a ppr oa c r e s e r ve s   a   por ti on  of   the  da ta  f o r   va li da ti on,   e na bli ng  a s s e s s ment  of   the  model' s   pe r f or manc e   with  da ta  not  uti li z e dur ing  tr a ini ng.   B divi ding   the  da ta  int tr a ini ng  a nd  va li da ti on  s e ts ,   thi s   s tr a tegy  e ns ur e s   im pr ove ge ne r a li z a ti on  of   the  model  a nd  be tt e r   a da ptation  to  ne da ta,   thus   e nha nc ing  it s   a bil it y   to  a ddr e s s   diver s e   s c e na r ios   in  the  f utur e .   T he   d a tas e of   500  im a ge s   wa s   labe led  a s   W AR J   M AX W E L L   s a mpl e   c oll e c ti on  took  plac e   in  the  labo r a tor ies   of   Unive r s idad  M il it a r   Nue va   Gr a na da ,   invol ving  a   to tal  of   60   indi viduals   a ge be twe e 18   a nd  50   ye a r s .     F igur e   s hows   the  s c e na r io  with  the  e quipm e nt  us e a nd  the  wa s a mpl e s   a r e   c a ptur e f or   two  of   the  f our   s e lec ted  moveme nts .   F igur e   5( a )   s hows   the  e quipm e nt  us e in  the  im pleme nted  s c e na r io.   F igur e   5( b)   de mons tr a tes   how  s a mpl e s   a r e   a c quir e while  the  tar ge pe r s on  r a is e s   their   a r ms ,   a nd   F igur e   5 ( c )   s hows   the  a c quis it ion  pr oc e s s   whe the  pe r s on  is   wa lki ng.   T he   pe r s on  mus s tand  dir e c tl in  f r ont  o f   the  p r o tot ype   to  pe r f or the   moveme nt  be c a us e   the  a ntenna s   a r e   dir e c ti ona a nd  ha ve   a   na r r ow  be a mwidt h.   F igur e   s hows   the  f ou r   s pe c tr ogr a ms   f o r   e a c of   the   f ou r   mo ve ments   to  be   c las s if ied:  r unning   F igur e   6 ( a ) ,   wa lki ng    F igur e   6( b) ,   jum ping  F igur e   6( c ) ,   a nd  r a is ing  a r ms   F igur e   6( d) .   T he   c e ntr a pa r of   the  s pe c tr ogr a bl ue   c olor   c or r e s ponds   to  the   c a r r ier   s ignal,   whic h   is   vis ua li z e with  h igher   powe r .   T he   late r a l   c omponents   ye l low  a nd  r e c olor s   c or r e s pond  to   the  dopple r   s hif t   in  f r e que nc ies   due   to  the  moveme nt .         ( a )         ( b)   ( c )     F igur e   5.   P r opos e s c e na r io  with   e quipm e nt  us e f or   de tec ti ng  a r m - r a is ing   a nd  wa lki ng   moveme nts     ( a )   s c e na r io  pr opos e with   us e e quipm e nt,   ( b)   s pe c tr ogr a a c quis it ion  of   r a is e a r ms ,   a nd  ( c )   s pe c tr ogr a a c quis it ion  while  wa lki ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         Hum an  motion  c las s if ication  by   mic r o - doppler   r adar   us ing     ( A ndr e s   F e li pe   A r ias   B all e n )   461         ( a )   ( b)           ( c )   ( d)     F igur e   6.   S pe c tr og r a ( a )   r unning ,   ( b)   wa lki ng,   ( c )   jum ping,   a nd  ( d )   r a is ing  a r ms       2. 3.     P h as e   C:   n e t wor k   ar c h it e c t u r e   s e lec t ion   an d   t r ain in g   F or   the   c las s if ica ti on  of   moveme nts ,   6   ne ur a ne twor models   we r e   s e lec ted:  VG G - 16,   VG G - 19,   M obil e Ne t,   M obil e Ne V2 ,   Xc e pti on ,   a nd  I nc e pti on   V3.   S ome  o f   the   c ha r a c ter is ti c s   of   thes e   mo de ls   a r e   s hown  in  T a ble  3 .   I n   thi s   c a s e ,   S ize   ( M B )   r e pr e s e nts   the  s ize   in   mega bytes   ( M B )   of   the   model   a f t e r   be ing   tr a ined,   pa r a mete r s   indi c a tes   the  number   of   pa r a mete r s   or   c oe f f icie nts   the  model  ha s   lea r ne d ur ing  the  tr a ini ng  pr oc e s s ,   a nd  de pth”   r e pr e s e nts   the  de pt or   number   of   laye r s   the  model  ha s .   T he   mor e   laye r s   a   model  ha s ,   the  de e pe r   it   is .       T a ble  3.   T e c hnica s pe c if ica ti ons   of   the  us e mode ls   M ode l   S iz e  ( M B )   P a r a me te r s   D e s c r ip ti on   D e pt h   VGG - 16   528   138.4 M   T he  V G G - 16 a r c hi te c tu r e  c ons is ts  of  16 l a ye r s , i nc lu di ng 13 c o nvol ut io na la ye r s  w it h 3 × 3 f il te r s  a nd z e r pa ddi ng, f ol lo w e d by 2 × M a pool in g l a ye r s   to  r e duc e  di me ns io na li ty . A f te r w a r d, t he r e  a r e  3 f ul ly  c onne c te d l a ye r s   r e s pons ib le  f or  c la s s if ic a ti on t a s ks T hi s  s tr uc tu r e  e n a bl e s  V G G - 16 t pr ogr e s s iv e ly  l e a r n f r om s im pl e  f e a tu r e s  l ik e  e dge s  t o mor e  c o mpl e x f e a tu r e s   in  i ma ge s , ma ki ng i a n e f f e c ti ve  de e p ne twor k f or  c omput e r  vi s io [ 20] , [ 21] .   16   VGG - 19   549   143.7 M   VGG - 19 i s  a n e xt e nde d ve r s io n of  t he  V G G - 16 a r c hi te c tu r e , c ha r a c te r iz e d by  it s  de pt h a nd unif or mi ty  i n t he  a r r a nge me nt  of  19 l a ye r s , i nc lu di ng both  c onvolut io na a nd f ul ly  c onne c te d l a ye r s . L ik e  V G G - 16, i e mp lo ys  s ma ll   f il te r s  a nd M a x - pool in g l a ye r s  t o e xt r a c f e a tu r e s  f r om i ma ge s U s e d i n t a s k s   s uc h a s   c la s s if ic a ti on, obje c de te c ti on, a nd mor e , V G G - 19 ha s  be e s ig ni f ic a nt  i n c omput e r  vi s io n, de mons tr a ti ng s ol id  pe r f or ma nc e , a lt hough  a c c ur a c y ma y va r y de pe ndi ng on the  d a ta s e a nd s pe c if ic  t a s [ 22] , [ 23] .   19   M obi le N e t   16   4.3 M   T he  e xa c numbe r  of  l a ye r s  i n a  M obi le N e t   c a n va r y de pe ndi ng  on t he  s pe c if ic   ve r s io n a nd modi f ic a ti ons  ma de . H ow e v e r , i n ge ne r a l,  M obi le N e a r c hi te c tu r e s   ty pi c a ll y c ons is of  mul ti pl e  c onvolut io na a nd pooli ng l a ye r s , a s  w e ll  a s  f ul ly   c onne c te d l a ye r s   a th e  e nd f or  c la s s if ic a ti on or  a   s pe c if ic  t a s k.  F or  e xa mpl e M obi le N e tV1 c ons i s ts  of  a ppr oxi ma te ly  55 l a ye r s T he s e  ne two r ks  a r e   de s ig ne d f or  a ppl ic a ti ons  on mobi le  de vi c e s  a nd e mbe dd e d s y s te ms , s tr ik in g a   ba la nc e  be twe e n c ompl e xi ty  a nd c omput a ti ona e f f ic ie nc [ 24] .   55   M obi le N e t   V2   14   3.5 M   I ut il iz e s  bui ld in g bl oc ks  c a ll e d “ in ve r te d r e s id ua l s  t ha opt im iz e  f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on i n de e p ne twor ks  w hi le  h a vi ng a  r e duc e d numbe r  of  pa r a me te r s T hi s  a ll ow s  f or  a  ba la n c e  be twe e n a c c ur a c y a nd s p e e d. I n t hi s  p r oj e c t,  i c a n be   us e d i n t a s k s  s uc h a s  obj e c de t e c ti on, i ma ge  c la s s if ic a ti on, a nd  ot he r  vi s io n - r e la te d t a s ks , ma ki ng i s ui ta bl e  f or  c la s s if yi ng move me nt s   [ 25] .   105   X c e pt io n   88   22.9 M   I ut il iz e s  bui ld in g bl oc ks  c a ll e d “ in ve r te d r e s id ua l s  t ha opt im iz e  f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on i n de e p ne twor ks  w hi le  h a vi ng a  r e duc e d numbe r  of  pa r a me te r s T hi s  a ll ow s  f or  a  ba la n c e  be twe e n a c c ur a c y a nd s p e e d. I n t hi s  p r oj e c t,  i c a n be   us e d i n t a s k s  s uc h a s  obj e c de t e c ti on, i ma ge  c la s s if ic a ti on, a nd  ot he r  vi s io n - r e la te d t a s ks , ma ki ng i s ui ta bl e  f or  c la s s if yi ng move me nt s   [ 25] .   81   I nc e pt io V3   92   23.9 M   I s ta nds  out  f or  t he  i mpl e me nt a ti on of  f a c to r iz e c onvolut io ns , i n w hi c s ta nda r d 3 × 3 c onvolut io ns   a r e  s e pa r a te d i nt o t w s ma ll e r  c onvo lu ti ons  ( 1 × a nd 3 × 1) , w it h a  t ot a of  189 hidden la ye r s . T hi s  a ll ow s  f or  c a pt ur in g s pa ti a pa tt e r ns  a nd r e duc in g c omput a ti ona lo a d. A ddi ti ona ll y, I nc e pt i on - v3 e mpl oys   s ma ll e r - s iz e d f il te r s  t o i mpr ove  e f f ic ie nc y a nd r e duc e  t he  numb e r  of   pa r a me te r s . I ts  di s ti nc ti ve  f e a tu r e  i s  t he   I nc e pt io n”  modul e s , w hi c h pe r f or pa r a ll e c onvolut io ns  w it h di f f e r e nt  f il te r  s iz e s  a nd t he n c onc a te na te  t he ir   r e s ul ts , e na bl in g t he  ne twor k t o c a pt ur e  i nf or ma ti on a mul ti pl e  s c a le s   [ 23] .   189   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   455 - 466   462   T he   e xpe r im e ntation  with   the  s e lec ted  models   wa s   c onduc ted  us ing  T e ns or F low  Ke r a s ,   a longs ide  the  r e quis it e   P ython  li br a r ies   a nd  modul e s   f or   im a ge   pr oc e s s ing  a nd  d e e lea r ning  model  c ons tr uc ti on.   T o   opti mi z e   the  p r oc e s s ing  s pe e of   tr a ini ng   a nd  va li da ti on  da ta,   c a c he   a nd  pr e f e tch   methods   we r e   e mp loyed.   I n   or de r   to  p r e ve nt  ove r f it ti ng  of   the  model  to   the  or i ginal  da ta,   a   da ta  a ugmenta ti on  model   wa s   im pleme nted  to   ge ne r a te  ne im a ge s   f r om   the   tr a ini ng   s e t   thr ough  r a ndom   tr a ns f o r mations .   f lexible   f unc t ion  wa s   de ve loped  to   a c c e pt  va r ious   input   pa r a mete r s ,   de f i ning  a   c onvolut ional   ne ur a l   ne twor k   model   a nd   tr a ini ng  it   on  both  tr a ini ng  a nd  va li da ti on  da tas e ts .   T he s e   input   pa r a mete r s   e nc ompas s   c r it ica c onf igur a ti ons   pivot a in   c ons tr uc ti ng  a nd  tr a ini ng   a   de e ne ur a l   ne twor k.   T he   c hoice   of   model  a r c hit e c tur e ,   be   i VG G16,   V GG 19,   or   M obil e Ne t,   de ter mi ne s   the  o r ga niza ti on  of   laye r s   withi the  ne twor k.   T he   de c is ion  of   whe ther   the  laye r s   s hould  be   tr a inable   c ondit ions   their   a da ptabili ty  to  ne da ta  or   r e tention  of   s tatic  pr op e r ti e s .   Dur ing  thi s   pr oc e s s ,   the  opti m ize r   s uc a s   Ada or   s tocha s ti c   gr a dient  de s c e nt  ( S GD )   f a c il it a tes   pa r a mete r   a djus tm e nts ,   uti li z ing  the  lea r ning  r a te  to   r e gulate   the  magnitude  of   thes e   a djus tm e nts   in  e a c it e r a ti on .   I a ddit ion  to  the  las c onvolut ional  block ,   the  incl us ion  of   e xtr a   laye r s   a nd  tec hniques   li ke   dr opout   inf luenc e   the  de pth   a nd  r obus tnes s   of   the  ne twor k .   F u ll y - c onne c ted   laye r s   r e f ine  f iner   de tails ,   a nd  the  number   of   laye r s   a nd  ne ur ons   c a va r a c c or dingl y.   P r e s e r ving  th e   model  a nd  it s   we ight s   r e tains   the  knowle dge   a c quir e d   du r ing  the  p r oc e s s ,   while   the   number   of   e poc hs   s pe c if ies   the   f r e que nc a whic the   tr a ini ng   da ta  will   be   t r a ve r s e d.   P r ope r   c a li br a ti on   of   thes e   pa r a mete r s   is   c r uc ial  f or   a c hieving  opti mal  pe r f or manc e   in   the  de s ir e d   tas by   the  ne ur a l   ne twor k .   T he   input   pa r a mete r s   e n c ompas s   the  model   a r c hit e c tur e ,   a nd  the  f unc ti on  r e tur ns   a   his tor objec t   that  r e c or ds   tr a ini ng   a nd   va li da ti on   a c c ur a c y   a nd  los s   thr oughout   the  t r a ini ng  p r oc e s s .   F igur e   e lucida tes   thi s   de s c r ipt ion,   while  T a ble  4   de li n e a tes   the   s e lec ti on  of   hype r pa r a mete r s   uti li z e d   f or   a ll   model s .           F igur e   7.   VG G - 16  a r c hit e c tur e       T a ble  4.   Hype r pa r a mete r s   us e d   M e tr ic   V a lu e   L e a r ni ng r a te   0.01   D r op r a te   0.01   E poc hs   10   M a x pooli ng   2       3.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   T a ble   s umm a r ize s   the  r e s ult s   obtaine f r om  tr a ini ng  the  models .   T he   VG G - 16  model   with  the   Ada opti mi z e r   a c hieve s   a   tr a ini ng   a c c ur a c of   a r ound  100%   a nd  a   va li da ti on   a c c ur a c of   a ppr o xim a tely  96% .   Addit ionally,   both  t r a ini ng  a nd  va li da ti on   los s e s   a r e   lowe r   c ompar e to  o ther   models .   T his   s ugg e s ts   that   the  VG G - 16  model  is   c a pa ble  of   s uc c e s s f ull c las s if ying  im a ge s   int the  two   tar ge c las s e s .   VG G - 16  is   a   r obus a nd  wide ly  us e model,   e s pe c ially  in  im a g e   c las s if ica ti on  tas ks .   I is   known  f or   it s   de e a nd   unif or m   a r c hit e c tur e ,   making   it   e f f e c ti ve   a e xt r a c ti ng  f e a tur e s   f r om   im a ge s   of   di f f e r e nt   s c a les   a nd  c ompl e xit ies .   How e ve r ,   due   to  it s   de pth,   it   ha s   a   r e latively  lar ge   number   of   pa r a mete r s ,   whic c a r e s ult   in  a   la r g e r   model  s ize   a nd  r e qui r e   mo r e   c omput a ti ona r e s our c e s   f or   t r a ini ng   a nd  e xe c uti on.   T ha nks   to   the   - 10  dB   c onf igur a ti on,   the   da tas e e f f e c ti ve ly   c a ptur e s   hu man  mot ion   without   r e f lec ti ons   or   int e r f e r e nc e   f r om  the   e nvir onment.   R e ga r ding  the  t im e   r e quir e d   to   tr a in   the  model,   ther e   is   a   notable   s im il a r it y   in   the   r e s ult s .   T he s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         Hum an  motion  c las s if ication  by   mic r o - doppler   r adar   us ing     ( A ndr e s   F e li pe   A r ias   B all e n )   463   ti mes   we r e   obtaine us ing  a   gr a phics   pr oc e s s ing   unit   ( GPU)   r unt im e ,   with  a   tot a ti me  o f   mi n utes .   T he   a ve r a ge   tr a ini ng   ti me   f or   the   6   models   wa s   a ppr o xim a tely  1. 16   mi nu tes .   All   models   a r e   c a pa ble  of   c or r e c tl c las s if ying  the  4   types   of   moveme nts   with   high   a c c ur a c in   a   s hor t   tr a ini ng   ti me,   a s   s hown  in   T a ble  5 .     T a ble  r e s ume  a c c ur a c y,   r e c a ll ,   a nd  F s c or e   me tr ics   r e s ult s .   T he   be s tr a in  a c c ur a c r e s ult s   we r e   obtaine d   by  the  VG G - 16,   VG G - 19,   M obil e N e t,   a nd  M obil e N e tV2  models .   How e ve r ,   a c c or ding  to  va li da ti on  a c c ur a c y,   the  model  that   be s ge ne r a li z e s   the  va li da ti on   da ta   is   VG G - 19,   c ons ider ing  that   the   other   va li da ti on   a c c ur a c y   r e s ult s   a r e   a bove   0. 900.   De s pit e   VG G - 19  s howin the  lowe s tr a in  los s ,   it   is   e vident  that  the  mod e is   not  ove r f it ti ng   be c a us e   it   ge ne r a li z e s   the   va li da ti on   da ta  c or r e c tl y   with   a   va li da ti on   a c c ur a c o f   0. 970   a n a   tr a in   a c c ur a c of   1.       T a ble  5.   R e s ult s   obtaine d;  lea r ning  r a te:   0. 01;   de ns e   laye r s 1024;  number   of   e poc hs 10   M ode l   O pt im iz e r   V a a c c ur a c y   T r a in   a c c ur a c y   T r a in  l os s   V a lo s s   T im e  ( M )   VGG - 16   S G D   0.849   0.943   0.232   0.421   2   A da m   0.961   1.000   4.191E - 04   0.430   2   VGG - 19   A da m   0.970   1.000   1.608E - 04   0.099   3   S G D   0.207   0.7037   14.606   112.455   3   M obi le N e t   A da m   0.934   0.997   0.022   0.251   0   S G D   0.910   1000   0.015   0.261   0   M obi le N e t   V2   A da m   0.930   0.990   0.029   0.363   0   S G D   0.920   1.000   0.021   0.256   0   X c e pt io n   A da m   0.860   0.820   0.383   0.703   1   S G D   0.840   0.972   0.184   0.382   1   I nc e pt io V3   A da m   0.640   0.815   0.516   1.152   1   S G D   0.880   0.905   0.331   0.347   1       T a ble  6.   R e s ult s   of   e va luate metr ics   f o r   the   mo de ls   us e d   M ode l   M ove me nt s   R un   J ump   R a is e  a r ms   w a lk   VGG - 16   P r e c is io n= 1   R e c a ll = 0.98   F 1 S c or e = 0.98   P r e c is io n= 0.92   R e c a ll = 0.98   F 1 S c or e = 0.96   P r e c is io n= 0.98   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.96   P r e c is io n= 0.96   R e c a ll = 1.00   F 1 S c or e = 0.98   VGG - 19   P r e c is io n= 0.92   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.95   P r e c is io n= 0.94   R e c a ll = 1   F 1 S c or e = 0.96   P r e c is io n= 0.96   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.94   P r e c is io n= 0.94   R e c a ll = 0.96   F 1 S c or e = 0.98   M obi le N e t   P r e c is io n= 0.95   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.94   P r e c is io n= 0.94   R e c a ll = 0.92   F 1 S c or e = 0.94   P r e c is io n= 0.96   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.98   P r e c is io n= 0.94   R e c a ll = 0.92   F 1 S c or e = 0.92   M obi le N e V 2   P r e c is io n= 0.96   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.94   P r e c is io n= 0.86   R e c a ll = 0.90   F 1 S c or e = 0.90   P r e c is io n= 0.92   R e c a ll = 0.94   F S c or e = 0.91   P r e c is io n= 0.92   R e c a ll = 0.92   F 1 S c or e = 0.96   X c e pt io n   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.92   F 1 S c or e = 0.90   P r e c is io n= 0.86   R e c a ll = 0.88   F 1 S c or e = 0.92   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.84   F 1 S c or e = 0.88   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.96   I nc e pt io n   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.94   F 1 S c or e = 0.86   P r e c is io n= 0.86   R e c a ll = 0.86   F 1 S c or e = 0.84   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.84   F 1 S c or e = 0.92   P r e c is io n= 0.90   R e c a ll = 0.86   F 1 S c or e = 0.84       T he   model  f a c e c ha ll e nge s   in  a c c ur a tely  c la s s if ying  the  jum ping   moveme nt,   e xhibi ti ng  the   lowe s pr e c is ion  a mong   a ll   c a tegor ize d   moveme n ts .   C onve r s e ly,   the   moveme nt   c las s if ied  with   the   highes pr e c is ion  by  the  models   is   r unning.   T h is   dis ti nc ti on  c a be   a tt r ibut e to  the  s pe c tr ogr a m's   typi c a ll mor e   pr onounc e pr e s e nc e ,   f a c il it a ti ng   it s   di f f e r e nti a ti on  f r om   other   moveme nts .   F igur e   8   s howc a s e s   the  pe r f or manc e   r e s ult s   of   the  VG G - 16  model  th r oug a   c onf us ion  matr ix .   W it a a c c ur a c e xc e e ding  92%   in   r e c ognizing  a r m   moveme nts ,   the  model   de mo ns tr a tes   c omm e nda ble  ove r a ll   a r c hit e c tu r a p r o f icie nc y.   None thele s s ,   it   is   notew or thy  that  a r moveme nt   oc c a s ionally  incur s   c onf us ion  with  jum ping,   given  their   s ha r e c ha r a c ter is ti c s .   De s pit e   thi s ,   jum p ing   maintains   a   pr e c is ion  of   100% ,   unde r s c or ing  the  a lgor it hm's   a de ptnes s   in  im a ge   c las s if ica ti on  a nd  t he   VG G - 16  a r c hit e c tur e 's   s uc c e s s f ul  pe r f or manc e .   I n   F i gu r e   9 ,   t he   pr e d ic ti on   o f   a n   im a ge   c las s i f ica ti on   mo de l   w it h   i np ut   di me ns i ons   o f   15 15 0   p ixe ls   a nd   c o lo r   c h a n ne ls   a r e   p r e s e n te d .   T he   m a i ob jec t ive   is   to   r e c o gn ize   hu ma a c t i ons ,   a nd   s p e c if ic a l ly ,   in   th is   i ns ta nc e ,   t he   a c t io o f   r a is e   a r ms .   T he   m od e l 's   p r e di c ti on   y ie ld e d   a   h ig hl a c c u r a te   r e s u lt ,   w he r e   the   c las s   R a is e   A r ms   ha s   a   p r o ba bi li ty   o f   a p p r o xi ma te ly   6 8 % ,   c on f i r m i ng   t he   r ob us t ne s s   a n d   e f f e c ti ve ne s s   o f   th e   m o de l   in  i de n ti f y i ng   t his   s p e c if ic   a c t io n   wi th   c e r ta in ty .   T h is   p r e c is i on   s u pp o r ts   t he   s u it a b il i ty   o f   t he   p r o pos e d   a p p r o a c h ,   h i gh li gh t in i ts   a p p li c a b i li ty   in   e n vi r o n men ts   w he r e   a c c u r a te   id e n ti f ic a t io n   o f   hu man   a c ti ons   is   e s s e n ti a l,   s u c h   a s   i n   s e c u r it y   m on i to r in g   s ys te ms   o r   me dic a l   a p pl ic a t io ns   f o r   th e   a n a l ys is   o f   s p e c i f ic   m ove me nts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   455 - 466   464       F igur e   8.   C onf us ion  matr ix  in   pe r c e ntage           F igur e   9.   P r e diction       4.   CONC L USI ON   T he   VG G - 16  model   a c hieve s   outs tanding  p r e c is ion  r e s ult s   f or   moveme nt   identif ica ti on ,   with   va lues   a s   f oll ows wa lki ng  96% ,   r unning   100% ,   a nd  a r m   r a is ing  98% .   F o r   the  jum ping”  moveme nt ,   both  VG G - 19   a nd  M obil e Ne s ur pa s s e the  VG G - 16  model,   a c hieving  a   pr e c is ion  of   94% .   How e ve r ,   Xc e pt ion  a nd  I nc e pti on  models   de li ve r e the   lea s f a vor a ble  pr e c is ion  va lues   f or   identi f ying  the   jum ping”  moveme nt,   with   both  models   s c or ing  86% .   I ter ms   of   r e c a ll ,   VG G - 16  s tands   out  with  a a ve r a ge   va lue  of   0. 975.   Not a bly,   the   VGG - 19  model  a c hieve a   pe r f e c r e c a ll   s c or e   of   f o r   the   jum ping”  moveme nt,   the  highes a mong  a ll   models   e va luate d.   R e ga r ding  the  F s c or e   metr ic,   a a ve r a ge   va lu e   of   0 . 97  wa s   obtaine f or   identif ying   the  f our   moveme nts .   T he   I nc e pti on  model  obtaine d   the  lo we s s c or e   in  thi s   metr ic,   with  a   va lue  of   0. 865 .   I n   ter ms   of   tr a ini ng  los s ,   VG G - 16  a c hieve the   lowe s t   va lue  a t   4. 191 E - 04.   C onve r s e ly,   f or   va li da ti on   l os s ,   the   M obil e Ne model  yielde d   the  mos f a vo r a ble  r e s ul t,   wi th  a   s c or e   o f   0 . 251.   T he   I nc e pti on  model  r e c or de the   lea s f a vor a ble   r e s ult s   f o r   both   tr a ini ng   a nd   va li da ti on  los s ,   with   a   va lue  o f   1. 152 .   Ove r a ll ,   the   VG G - 16   model  e mer ge s   a s   one   of   the  mos t   e f f e c ti ve   tool s   f o r   s pe c tr ogr a m   c las s if ica ti on.   F ur the r m or e ,   ou r   im pleme nted  s c e na r io  unde r s c or e s   the   viabili ty   of   r a da r   tec hniques   f o r   de tec ti ng  s low - s pe e moveme nts   of   pe ople  or   objec ts   whe c ombi ne wi th  int e ll igent   a lgor it hms   a nd  tec hnologi e s .       AC KNOWL E DGE M E NT S     T his   wor k   wa s   de ve loped   withi n   the   GI S S I C   r e s e a r c gr oup ,   a s   a   pr oduc t   de r ived   f r om   the  M a xwe ll   r e s e a r c s e e dbe d,   e ndor s e by  the  vice - r e c tor a te  f o r   r e s e a r c a the   Unive r s idad  M il it a r   Nue va   G r a na da .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.