I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   4 A u g u s t   20 25 ,   p p .   3 7 2 7 ~ 3 7 3 6   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 4 . pp 3 7 2 7 - 3 7 3 6           3727       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Enha ncing   a no ma ly  det ection  perf o rma nce using   Re sNet50  and  BiL STM   network s o n benchma rk  d a tas ets       Dipa k   Ra mo liy a 1 ,   Am i t   G a n a t ra 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   D e v a n g   P a t e l   I n st i t u t e   o f   A d v a n c e   T e c h n o l o g y   a n d   R e s e a r c h   ( D EPS TA R ) ,     F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e r i n g ,   C h a r o t a r   U n i v e r si t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   ( C H A R U S A T) ,   A n a n d ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   P a r u l   U n i v e r si t y   ( P U ) ,   V a d o d a r a ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   3 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ma r   2 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma y   2 3 ,   2 0 2 5       De tec ti o n   o a b n o rm a a c ti v it y   fro m   larg e   v id e o   se q u e n c e is  o n e   o t h e   b ig g e st  c h a ll e n g e b e c a u se   o a m b ig u it y   in   d iffere n t   a c ti v it ies .   O v e th e   las m a n y   y e a rs,  se v e ra c a m e ra h a v e   b e e n   p lac e d   t o   c o v e t h e   p u b li c   a n d   p riv a te  se c to rs  t o   m o n it o a b n o rm a h u m a n   a c ti v it y   a n d   su r v e i ll a n c e .   In   re c e n y e a rs,  d e e p   lea rn in g   a n d   c o m p u ter  v isi o n   h a v e   si g n ifi c a n tl y   imp a c ted   th is  k in d   o f   su r v e il lan c e .   In telli g e n sy ste m t h a c a n   a u t o m a ti c a ll y   i d e n ti f y   u n u s u a e v e n ts   in   v id e o   stre a m a re   c u rre n t ly   in   h ig h   d e m a n d .   A   d e e p   lea rn in g - b a se d   c o m b i n a ti o n a m o d e h a b e e n   p r o p o se d   t o   d e tec a b n o rm a l   a c ti v it y   fro m   in p u t   v id e o   stre a m s.  Th e   p r o p o se d   st u d y   u se a   c o m b in a ti o n   o f   c o n v o lu ti o n   a n d   se q u e n ti a l   m o d e ls.  Re sN e t5 0   n e two r k   wit h   a   re sid u a l   c o n n e c ti o n   wa u se d   fo r   i n it ial   fe a tu re   e x trac ti o n .   T h e   p r o p o se d   b i d irec ti o n a l   lo n g   sh o rt - term   m e m o ry   ( BiL S TM )   n e tw o rk   h a imp r o v e d   t h e   e x trac ted   Re sN e t5 0   fe a tu re s.  S imu lati o n   o f   th e   p r o p o se d   m o d e wa e x p e ri m e n ted   o n   two   b e n c h m a rk   d a tas e ts  fo r   a n o m a ly   d e tec ti o n   UCF  C rime   a n d   S h a n g h a iT e c h .   S imu lati o n   o p r o p o se d   a rc h it e c tu re   h a a c h iev e d   9 7 . 5 5 %   a n d   9 1 . 9 4 %   re m a rk a b le  a c c u ra c y   fo UCF  Crime   a n d   S h a n g h a iT e c h   d a tas e ts  re sp e c ti v e ly .   K ey w o r d s :   An o m aly   d etec tio n   B iLST M   C o m p u ter   v is io n   T r an s f er   lear n i n g   Vid eo   s u r v eillan ce   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Dip ak   R am o liy a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   De v an g   Patel  I n s titu te  o f   Ad v an ce   T ec h n o lo g y   an d   R esear ch   ( DE PS T AR ) ,   Facu lt y   o f   T ec h n o l o g y   a n d   E n g in ee r in g ,   C h ar o tar   U n iv er s ity   o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   ( C HARUS AT )   C h an g a,   An an d   -   3 8 8 4 2 1 ,   I n d i a   E m ail: d ip ak r am o liy a. ce @ ch ar u s at. ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   s u r v eillan ce   a p p licatio n s ,   a n o m alo u s   ac tiv ity   d etec tio n   p lay s   cr u cial  r o le.   I is   p o s s ib le  to   u s au to m atic  v i d eo   ca p tu r e   to   r e co r d   an o m al o u s   h u m an   b e h av io r   with o u th n ee d   f o r   s y s tem   in ter v en tio n   [ 1 ] Du to   its   co m p lex ity ,   th e   co u n tles s   p o ten tial  f o r   ab er r an ca s es,  an d   th s ca r city   o f   a v ailab le  n o r m al  o n es,  it   r em ain s   o n e   o f   t h m o s ch allen g in g   a n d   well - k n o wn   r esear ch   ar ea s   [ 2 ] .   Su r v eillan ce   c am er as  ar alm o s t   ev er y wh er t h ese  d ay s ,   f r o m   s ec u r ity - s en s itiv lo ca tio n s s u ch   as  b o r d e r s   an d   m ilit ar y   i n s tallatio n s   u s ed   to   m o n ito r   ter r o r is ac tiv it y to   p r iv ate  r esid en c es  m ea n t o   d eter   b u r g lar ies.  Du e   to   wea r in ess   an d   m o n o to n y ,   m an u al  wo r k e r s   wer u n ab le  t o   m ain tain   d ilig en m o n ito r in g   o v er   an   e x ten d ed   le n g th   o f   tim d u to   th lar g e   v o lu m e   o f   d ata  i n v o lv e d .   T r ad itio n ally ,   th e   m o n ito r in g   f u n ctio n   is   h an d led   b y   h u m a n   o p er ato r s .   T h ese   o p er ato r s   h av to   s im u ltan eo u s ly   v is u ally   ev alu ate   m an y   ca m er f ee d s .   T ec h n o lo g ical  ad v an ce m e n ts   an d   f allin g   co s ts   h av led   to   an   ac ce ler atio n   o f   th in s tallatio n   o f   s u r v eillan ce   ca m er as  in   b o th   p u b lic  an d   p r iv at e   s p ac es  [ 3 ] .   T h e   m ain   p r o b le m   with   th is   a p p r o ac h   is   t h at  th d etec tio n   r ate   o f   an o m ali es  d ec r ea s es  r ap id ly   wh en   u s ed   in   c r o wd ed   en v ir o n m en ts   wh en   o cc lu s io n s   an d   cl u tter   ar is e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 7 2 7 - 3736   3728   An o m aly   d etec tio n ,   cr itical   task   in   v ar io u s   d o m ain s   s u ch   as  f in an ce ,   cy b er s ec u r ity ,   in d u s tr ial  m o n ito r in g   an d   h ea lth ca r in v o lv es  r ec o g n izi n g   p atter n s   in   d ata  th at  d ev iate  m ea n in g f u lly   f r o m   t h n o r m .   T h ese  an o m alies  ca n   in d icate   s ig n if ican b u r ar e v en ts   lik f r au d ,   s y s tem   f ailu r es,  o r   u n u s u al  m ed ica l   co n d itio n s ,   n ec ess itatin g   tim ely   an d   ac cu r ate  d etec tio n   to   m itig ate  p o ten tial  r is k s   an d   i m p ac ts .   T r ad itio n al  m eth o d s   f o r   a n o m aly   d etec tio n   o f ten   s tr u g g le  with   th co m p lex ity   an d   h ig h   d im e n s io n ali ty   o f   m o d er n   d ata,   m ak in g   a d v an ce d   tech n iq u es e s s en tial f o r   ef f ec tiv an aly s is   [ 4 ] .   L o n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s ,   f o r m   o f   r ec u r r en t   n e u r al  n etwo r k   ( R NN) ,   h av e   d em o n s tr ated   e x tr ao r d in ar y   s u cc ess   in   s eq u en tial  d ata  p r o c ess in g   d u to   th eir   ca p ac ity   t o   ca p tu r l o n g - te r m   d ep en d e n cies.  Ho wev er ,   s tan d ar d   L STM   m o d els  p r o c ess   d ata  in   a   s in g le   tem p o r al   d ir ec tio n ,   p o ten tially   m is s in g   co n tex tu al  in f o r m ati o n   th at  c o u ld   e n h an ce   an o m aly   d etec tio n   ac c u r ac y   [ 4 ] .   B id ir ec tio n al  L STM   ( B iLST M)   n etwo r k s   o v e r co m th is   p r o b lem   b y   p r o ce s s in g   d ata  in   b o th   f o r war d   a n d   b a ck war d   d i r ec tio n s ,   th u s   lev er ag in g   th co m p lete  t em p o r a l c o n tex [ 5 ] .   An o m aly   d etec tio n   u s in g   d ee p   lear n in g   p r esen ts   s ev er al  s ig n if ican ch all en g es,  d esp ite  its   p o ten tial  to   o u tp e r f o r m   tr ad itio n al  m et h o d s .   On e   o f   t h p r i m ar y   c h allen g es  is   th r eq u i r em en f o r   lar g e   am o u n ts   o f   lab elled   tr ain in g   d ata ,   wh ich   i s   o f ten   s ca r ce   in   r ea l - wo r l d   s ce n ar io s   [ 6 ] .   A n o m alies,  b y   n atu r e,   ar e   r a r an d   d iv er s e,   m ak in g   it  d if f icu lt  to   g ath er   r e p r esen tativ an d   s u f f icien tly   lar g d ataset  f o r   tr ai n in g   d ee p   lear n in g   m o d els.  Ad d itio n ally ,   d ee p   lea r n in g   m o d els,  esp ec ially   th o s with   co m p lex   ar ch itectu r es,  a r co m p u tatio n ally   in ten s iv an d   r eq u ir s u b s tan t ial  r eso u r ce s   f o r   b o th   tr ain in g   an d   in f er en ce   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h is   ca n   b b ar r ier   to   d ep lo y m e n in   en v ir o n m e n ts   wi th   lim ited   co m p u tatio n al  c ap ab ilit ies.  Mo r eo v er ,   d ee p   l ea r n in g   m o d els  ca n   s o m etim es  s tr u g g le  with   in ter p r etab ilit y ,   m a k in g   it  h ar d   to   u n d er s tan d   wh y   p a r ticu lar   in s tan ce   was   class if ied   as  an   an o m aly ,   wh i ch   is   cr u cial  in   m an y   ap p licatio n s   wh er tr an s p a r en c y   an d   ex p lain ab ilit y   a r e   im p o r tan t.   Fu r th er m o r e,   th es m o d els  a r s en s itiv to   h y p er p a r am eter   t u n in g   an d   ar ch itectu r d esig n ,   r eq u ir in g   ex ten s iv ex p er im en tatio n   an d   e x p er tis to   ac h iev e   o p tim al  p er f o r m a n ce   [ 4 ] .   I n   th is   ar ticle,   th au th o r s   h av p r o p o s ed   an   ad v an ce d   ar c h itectu r f o r   an o m aly   d etec tio n .   T h m ajo r   co n tr ib u tio n s   o f   th e   ar ticle  ar e   i)   p r o p o s ed   a d v an ce d   co n v o l u tio n   an d   B I L STM - b ased   s eq u en tial  ar ch itectu r e   f o r   an o m aly   d etec tio n ,   ii)  s i m u latio n   o f   th p r o p o s ed   s tu d y   ex p lo r t h ef f ec tiv en ess   o f   th s tu d y   b y   co m p ar in g   th SOTA   d ee p   lear n in g   m o d el  f o r   a n o m aly   d etec tio n .   T h p r o p o s ed   s t u d y   co n tr ib u tes  to   im p r o v in g   v id e o   s u r v eillan ce   i n   s en s itiv s ec to r s .   T h r est  o f   th a r ticle  is   o r g an ized   as  s ec tio n   2   d em o n s tr ates  liter atu r an aly s is   an d   co m p ar ativ e   an aly s is   o f   r ec en wo r k   o n   an o m aly   d etec tio n   u s in g   d ee p   le ar n in g   m et h o d s .   Sectio n   3   p r e s en ts   th p r o p o s ed   B iLST ar ch itectu r with   r esid u al  co n n ec tio n s .   Sectio n   4   illu s tr ates  th s im u latio n   o f   th p r o p o s ed   ar ch itectu r an d   s tatis tica l a n a ly s is   with   SOTA   d ee p   lear n in g   m o d els o v er   d if f er en b en ch m ar k   d atasets .       2.   L I T E R AT U RE   SU RVE Y   T h er ar two   ty p es  o f   m eth o d s   f o r   id e n tify in g   u n u s u al  a ctiv ity lo w - lev el  an o m aly   d e tectio n   an d   h ig h - lev el  a n o m aly   d etec tio n .   L o w - lev el  an o m aly   d etec tio n   tech n iq u es  lo ca te  lo ca s p at io tem p o r al  r e g io n s   th at  lik ely   h av a b er r an l o w - lev el  f ea tu r p atter n s   b ef o r h i g h - lev el  an al y s is ,   in clu d in g   ac tiv ity   class if icatio n   an d   o b ject  tr ac k in g ,   is   ca r r ied   o u t.  [ 7 ]   in ter - ac tiv ity   c o n tex f ea tu r e - b ased   ar ch ite ctu r p r o p o s ed   b y   Z hu  et  a l.   [ 7 ] .   T h p r o p o s e d   s tu d y   u s es  g r ee d y   s ea r c h   alg o r ith m   f o r   p o in t - b ased   co n tex tu al  an o m al d etec tio n .   VI R AT   g r o u n d   d ata s et  u s ed   f o r   th s im u latio n   o f   t h p r o p o s ed   s tu d y .   Ng u y en   an d   Me u n ier   [ 8 ]   p r o p o s ed   U - Net - b ased   ar ch itectu r f o r   an o m al y   d etec tio n   f r o m   v id eo   s eq u en ce s .   T h p r o p o s ed   s tu d y   u s ed   c o n v o lu tio n   ar c h itectu r in clu d i n g   4   s tr ea m s   o f   co n v o lu tio n s   o f   f ilte r   s izes  1 ×1 ,   3 ×3 ,   5 ×5   an d   7 × 7   f o r   f ea tu r e x tr ac tio n .   Sim u latio n   o f   th p r o p o s ed   s tu d y   u s ed   b en ch m a r k   d atasets   lik Av en u a n d   UC SD  Ped 2 .   T h e   p r o p o s ed   s tu d y   was  ab le  to   ac h iev e   0 . 8 6 9   an d   0 . 9 6 2   ac cu r ac y   r esp ec tiv ely .   f aster   R - C NN - b ased   Dee p An o m aly   m o d el   was  p r o p o s e d   b y   C h r is tian s en   et  a l .   [ 9 ] .   to   id en tify   u n u s u al  ac tiv ity   in   f ilm s .   T h e   s u g g ested   ar ch itectu r e   ca n   id en tify   p eo p le  u p   to   9 0   m eter s   awa y .   T o   id e n tify   an o m alies,  p r e - tr ai n   co n v o lu t io n   m o d els  wer em p lo y ed .   T h s u g g ested   s tu d y   m ak es  u s o f   p r o p o s ed   ap p r o ac h   th at   o f f er s   b etwe en   3 0 0   a n d   2 , 0 0 0   r eg i o n s   p e r   im ag e.   Su b s eq u en tly ,   a   ca teg o r izatio n   n etwo r k   d esig n ates  lab el  f o r   ev er y   r eg io n   an d   r o u tes  it  v ia  it.  Dee p An o m aly   is   h elp f u tech n iq u f o r   r eg io n   s u g g esti o n   wh en   th e r e   ar f ew  o r   n o   ar ea s   p er   i m ag e.   Sab o k r o u   et  a l.   [ 1 0 ]   p r o p o s ed   an   a u to en co d er   ( AE )   b as ed   m o d el  f o r   a n o m aly   d etec tio n .   T h e   p r o p o s ed   ar c h itectu r f i n d s   er r o r s   in   ab n o r m al  p ar ts   in   t h r ec o n s tr u ctio n   p h ase  o f   s p ar s e   AE .   Simu latio n   o f   p r o p o s ed   ar ch itectu r u s es  UC SD  Ped 2   an d   UM b en ch m ar k   d atasets   an d   p atch   s ize  with   3 0 × 30  x 1 0 Pro p o s ed   s tu d y   m a r k s   p at ch es  as  ab n o r m al  if   m o r th a n   4 0 %   p ix els  ar e   d etec ted .   Simu latio n   f i n d s   9 9 . 6   AUC with   an   8 2 % d etec tio n   r ate.   Kh an   et  a l.   [ 1 1 ]   p r o p o s ed   co n v o lu tio n - b ased   ar ch itectu r f o r   m o n ito r i n g   o f   ir r eg u lar   h u m an   ac tio n s ,   an d   tr af f ic  s u r v eillan ce .   Au th o r s   h av also   co n tr ib u ted   to   s u r v eillan ce   d atasets   s u ch   as  t h v eh icle  ac ci d en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   a n o ma ly  d etec tio n   p erfo r ma n ce   u s in g   R esN et5 0   a n d     ( Dip a R a m o liya )   3729   im ag d ataset  ( VAI D) .   T h d ataset  co n tain s   o f   1 3 6 0   ac cid en tal  im ag es  o f   v eh icles.   T h au t h o r s   h a v ex ten d ed   th e   s im u latio n   o f   th e   p r o p o s ed   ar ch itectu r e   with   d if f er en t ty p es o f   p o o lin g ,   ac tiv at io n ,   an d   o p tim izer   m eth o d s .   T h p r o p o s ed   s tu d y   f in d s   8 2 ac c u r ac y   u s in g   m o d if ie d   co n v o lu tio n al  n e u r al  n etwo r k   ( C NN)   m o d els.   L an d   Kim   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   a   v id eo   an o m aly   d etec tio n   s y s te m   em p lo y in g   a n   atten tio n - b as ed   r esid u al  au to en co d er   ar ch itectu r e .   T h e   s u g g ested   n etwo r k   u s es  b o t h   s p atial  an d   tem p o r al  in f o r m atio n   in   s in g le,   in teg r ated   n etwo r k   an d   is   b a s ed   o n   u n s u p e r v is ed   lear n in g .   Simu latio n   o f   th e   p r o p o s ed   s tu d y   u s es  th r ee   d if f er en b en ch m ar k   d atasets   UC SD  Ped 2 ,   C UHK,   an d   Sh an g h aitec h .   Simu latio n   o f   th e   p r o p o s ed   s tu d y   f in d s   AUC  v alu es  as  7 3 . 6 %,  8 6 . 7 an d   9 7 . 4 f o r   Sh an g h aiT ec h ,   C UHK  Av en u e,   an d   U C SD  Ped 2   d ataset s   r esp ec tiv ely .   Av o la   et  a l.   [ 1 3 ]   p r o p o s ed   an o m aly   d etec tio n   b ased   o n   g en er ativ ad v er s ar ial  n etwo r k   ( GAN) .   T h e   p r o p o s ed   s tu d y   u s es  GAN  ar ch itectu r f o r   ae r ial  v id eo   s u r v ei llan ce   at  lo altitu d es.  Pro p o s ed   s tu d y   f o cu s es   o n   lo w - altitu d s eq u en c es  in   co m p lex   s ce n ar io s   wh er ein   ti n y   o b ject  o r   g ad g et  m ay   b ca u s f o r   co n ce r n   o r   d an g er .   Simu latio n   o f   th s tu d y   u s es  b en ch m ar k   ch an g d etec tio n   ( UM C D)   an d   u n m an n ed   ae r ial  v eh icle   ( UAV)   I   m o s aick in g   d ataset.   Simu latio n   o f   GAN  ar ch itectu r f in d s   9 5 . 7 s tr u ctu r al  s im il ar ity   in d e x   ( SS I M) .   T ab le  1   p r esen ts   a   co m p ar ativ ex am in atio n   o f   v ar io u s   d ee p   lear n in g   m eth o d o l o g ies  f o r   an o m aly   id en tific atio n   [ 1 4 ] [ 1 8 ] .       T ab le  1 .   C o m p a r ativ an aly s is   with   o th er   d ee p   lear n i n g   ap p r o ac h es f o r   a n o m aly   d etec tio n   [ 1 4 ] [ 1 8 ]   A u t h o r s     Y e a r   M o d e l   D a t a s e t   R e s u l t   Za h e e r   e t   a l .   [ 1 4 ]     2 0 2 0   O n e - C l a ss   C l a ss i f i e r   U C S D   P e d 2   9 8 . 1 %   Ta n g   e t   a l .   [ 1 5 ]     2 0 2 0   U - N e t   A v e n u e   8 5 . 1 %   Zh o u   e t   a l .   [ 1 6 ]     2 0 1 9   LSTM   A v e n u e   8 6 . 1 %   W a n   e t   a l .   [ 1 7 ]     2 0 2 1   LSTM   U C F   C r i me   9 5 . 1 2 %   D o sh i   a n d   Y i l ma z   [ 1 8 ]     2 0 2 3   Y O LO - v4   A v e n u e   8 5 . 7 8 %       3.   M E T H O DO L O G Y   T h p r o p o s ed   s tu d y   u s es  a   co m b in atio n al  a p p r o ac h   f o r   an o m aly   d etec tio n .   T h p r o p o s ed   s tu d y   u s ed   R esNet   ar ch itectu r f o r   f ea tu r ex tr ac tio n   f o llo wed   b y   B iLST [ 4 ]   to   en h an ce   f ea tu r es  b ased   o n   f ee d b ac k   lear n in g .   T h ar c h itectu r o f   th p r o p o s ed   s tu d y   is   m ain l y   d iv id e d   in to   t h r ee   m ajo r   c ateg o r ies  as  f ea tu r ex tr ac tio n   with   R esNet5 0 ,   f ea tu r en h an ce m e n with   B iLST M,   an d   class if icatio n   with   m u lti - lay er   p er ce p tr o n   ( ML P)   [ 1 9 ] .   Fig u r 1   d em o n s tr ates  th co n ce p tu al  a r ch itectu r o f   th e   p r o p o s ed   ar ch itect u r e.   Fiv e   lay er s   o f   co n v o l u tio n   lay er s   in ter co n n e cted   with   m ax   p o o lin g   f o r   f e atu r ex ac tio n s .   s tack   o f   c o n v o lu ti o n   lay er s   is   in ter co n n ec ted   with   r esid u al   lay er   to   r ed u ce   th is s u o f   v an is h in g   g r a d ien ts   in   d ee p   n e u r al  n etwo r k s .   T h e   s ec o n d   p h ase  o f   a r ch itectu r co n s is ts   o f   B iLST M.   L STM   ar ch itectu r also   h el p s   to   p r ev e n v an is h in g   is s u es  f o r   f ea tu r e   lear n in g   p r o p o s ed   s tu d y   h as  u s ed   f o u r   lay e r s   o f   B iLST M.   W h er a   s er ies  o f   L STM   m o d els  in ter co n n ec ted   in   co u n ter   o r d e r   with   ea ch   o t h er ,   g en er ally   ca lled   a s   f o r war d   a n d   b ac k war d   p ass   o f   th L STM   n etwo r k   [ 2 0 ] .           Fig u r 1 .   R esid u al - b ased   B iL STM   p r o p o s ed   a r ch itectu r f o r   an o m aly   d etec tio n   [ 2 0 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 7 2 7 - 3736   3730   T h p r o p o s ed   ar c h it ec tu r u s e s   f iv lay er s   o f   co n v o lu ti o n   w ith   s k ip   co n n ec tio n   with   o u t p u s izes  o f   ( 1 1 2 ×   1 1 2 ,   5 6 × 5 6 ,   2 8 × 2 8 ,   1 4 × 14.   7 × 7 )   f o ll o wed   b y   a   p o llin g   lay er .   I n ter m ed iate   lay er s   o f   r esid u al  co n n ec tio n s   ar s ep ar ate d   with   n o r m alize d   la y er s   with   th s am k er n el  s ize.   T h r esid u al  m o d u le  aim s   to   in clu d th n etwo r k - e x tr ac te d   f ea tu r es.  Fu r th e r m o r e ,   th v an is h in g   g r ad ien p r o b lem   is   m itig ated   b y   th e   u s ag o f   s h o r co n n ec tio n s .   W ith   R e s Net  s er v in g   as  th f o u n d atio n ,   Fig u r 2   illu s tr ates  th f u n d am en tal   wo r k in g s   o f   c o n v o lu tio n   lear n in g .   E q u atio n   ( 1 )   illu s tr ates  th n o r m alizin g   p r o ce d u r u s ed   to   n o r m alize   f ea tu r es  d u r in g   R eL U' s   ac t iv atio n .   T h r o u g h   th u s o f   s k ip   co n n ec tio n s ,   wh ich   co m b in th o u t p u ts   o f   s tack ed   lay er s   with   th o s f r o m   p r ev io u s   lay er s ,   s ig n if ican tly   d ee p er   n etwo r k s   m ay   n o b tr ain ed   th an   in   th e   p ast  [ 2 1 ] .     ( ) =   { ,    > 0 0 ,               ( 1 )           Fig u r 2 .   C o n ce p tu al  d esig n   o f   r esid u al  co n n ec tio n   u s ed   in   t h p r o p o s ed   s tu d y   [ 2 1 ]       T h R esNet  m o d u le   is   co m p o s ed   o f   t h b asic  b lo ck   an d   th e   id en tity   m ap p in g .   Ass u m th a th in p u v ec to r   o f   R esNet  in   th e     m o d u l is     an d   th o u tp u v e cto r   o f     m o d u le  is   + 1 .   th o u tp u v ec to r   o f   th R esNet  m o d u le  is   f o r m u lated   as  ( 2 )   a n d   ( 3 )   [ 2 2 ] .     ( , { } ) = ( ( 2 ) ( 1 ) )   ( 2 )     + 1 =   ( ( , { } ) ) +   ( 3 )     3 . 1 .     B iL ST M   L o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y ,   o r   L STM ,   is   f r eq u en tly   th o u g h o f   as  d ev elo p m en o f   r ec u r r en n eu r al   n etwo r k s   ( R NN) .   T h ca p ac ity   o f   R NN  to   f u n ctio n   as  s h o r t - ter m   m em o r y   m a d it  p o s s ib le  to   ap p ly   p r io r   k n o wled g e b u t o n ly   u p   to   ce r tain   p o in t f o r   th cu r r en t ask .   L STM   ar ch itectu r e,   wh ich   is   an   ex ten s io n   o f   R NN,   o f f er s   lo n g - ter m   m em o r y ,   o r   th ab ilit y   to   s to r all  o f   th p r io r   d ata  f o r   g iv en   n eu r al  n o d e,   r ath er   th an   ju s t a   s p ec if ic  p o in t i n   ti m [ 2 3 ] .   L STM   ar ch itectu r co n s is ts   o f   th r ee   g ates  I n p u t,  o u t p u t,  an d   f o r g et.   T h n etwo r k ' s   p r esen lo n g - ter m   m em o r y ,   wh ic h   h o u s es  th h is to r y   o f   d ata,   is   r ef er r ed   to   as  th ce ll  s ta te .   Sh o r t - ter m   m em o r y   ca n   b e   th o u g h t   o f   as  th o u tp u at  p r ev io u s   p o in in   tim e,   wh ich   is   r ef er r ed   t o   as  th p r e v io u s   Hid d en   State.   T h e   in p u v alu at  t h cu r r en tim s tep   is   co n tain ed   in   th i n p u d ata.   B iLST ad o p ts   co n s id er atio n   o f   b o th   t h p ast an d   f u t u r p r o p er ties   o f   t h n etwo r k .   T h B iLST h id d en   lay er   co n s is ts   o f   two   co m p o n en ts : th f o r war d   an d   b ac k war d   L STM   ce ll  s t ates.  T o   p a r ticip ate  in   th e   f o r war d   a n d   r ev er s ca lc u latio n s ,   n etwo r k   tr af f ic  in f o r m atio n   f ir s en ter s   th h id d en   lay er   th r o u g h   th in p u lay er ,   an d   t h d ata  co m p u ted   b y   th h id d en   lay e r   is   s u b s eq u en tly   co m m u n icate d   to   th o u tp u lay er u ltima tely ,   th o u tp u lay e r   co m b i n e s   th f o r war d   an d   r ev er s L STM   o u tp u ts   b ased   o n   a   p r e d eter m in ed   weig h t o   p r o d u ce   th d esire d   o u tp u t.   Fig u r 3   s h o ws  th s tr u ctu r o f   t h B iLST n etwo r k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   a n o ma ly  d etec tio n   p erfo r ma n ce   u s in g   R esN et5 0   a n d     ( Dip a R a m o liya )   3731       Fig u r 3 .   Fu n ctio n al  ar c h itectu r o f   B iLST u s ed   f o r   an o m aly   d etec tio n   [ 2 3 ]       Bi - d ir ec tio n   L STM   n etwo r k   allo ws  th m o d el   to   lear n   in t er - d ep e n d en f ea tu r es  f r o m   in p u v id e o .     I n itially ,   f ea tu r m atr ices  ar p r o ce s s ed   with   f o r wa r d   p ass   o f   L STM   an d   co n s eq u en tly   ca lcu lated   in   b ac k war d   p ass   also .   T h p r o p o s ed   s tu d y   h as u s ed   d if f er e n i n ter co n n ec te d   lay e r s   o f   B iLST M .   Ho wev er ,   g o o d   ac cu r ac y   is   f o u n d   i n   th e   f o u r   l ay er s   ar ch itectu r e   o f   B iLST M.   T h e   h id d e n   s tate  o f   th e   p r o p o s ed   ar ch itectu r e   h t   ca n   b ca lcu lated   as  ( 1 ) .   W h ar C t ,   as lea r n in g   o f   ce ll st ate  f o r m u lated   as  ( 2 )   [ 2 4 ] .     = ×  ( )   ( 1 )     = 1 +   ̃     ( 2 )     Fo r war d   an d   b ac k wa r d   p ass es  co n s is o f   th r ee   g ates  as   th v an illa  ar ch itectu r o f   L STM .   T h in p u g ate  o f   th p r o p o s ed   ar ch itectu r h elp s   to   id en tify   r elev an t   in f o r m atio n   f r o m   an o m al y   f r am es  ( v id eo ) .   T h e   o u tp u o f   in p u g ate  is   s et  as  e n ab lin g   ab n o r m al  f ea tu r es  f o r   th r est  o f   th v id e o   d ata  its   s et  to   0   as  d is ab led .   Similar ly ,   o u tp u g ate  e n ab les   an d   d is ab les  b ased   o n   f ea t u r in f o r m atio n ,   wh eth er   it  s h o u ld   b e   f o r war d ed   to   th n ex t la y er   o r   n o t.  Fo r m u lat io n   o f   i n p u t a n d   o u tp u g ate  as  ( 3 )   an d   ( 4 )   [ 2 5 ] .      = (  [ 1 ,  ] +  )     ( 3 )      = (  [ 1 ,  ] +  )                ( 4 )     Ou tp u an d   in p u g ates  ar in t er co n n ec ted   in   f o r war d   an d   b ac k war d   p r o p a g atio n   a n o m aly   f ea tu r es.   Ho wev er ,   th b eh a v io r   o f   in p u an d   o u t p u g ate  co n tr o b y   m em o r y   ce ll,  wh ich   is   u p d ated   b y   f o r g et  g ate   ( f o r m u lated   as  eq u atio n   5 )   o f   t h p r o p o s ed   ar c h itectu r e.   T h e   o u tp u o f   th B iLST lay er   is   th co n ca ten atio n   o f   th f o r war d   a n d   b ac k war d   h id d en   s tates  at  ea ch   tim s tep   as  eq u atio n   6 .   W h er is   th f o r war d   h i d d en   s tate  at  tim s tep   t a n d   ( ) is   th b ac k war d   h id d en   s tate  at  tim s tep   t.      = (  [ 1 ,  ] +  )   ( 5 )     = [ ( ) , ( ) ]         ( 6 )     T h p r o p o s ed   ar c h itectu r im p r o v es  th r ec o g n itio n   o f   a b n o r m al  ac tiv ity   f r o m   v id eo   s eq u en ce s   [ 2 5 ] T h co m b in atio n al   s tu d y   o f   co n v o l u tio n   a n d   r ec u r r en t   n e two r k s   h elp s   t o   e x tr ac ad v a n ce d   f ea tu r es  f r o m   co m p lex   ac tiv ity   v id e o s .   T h d ee p er   ar ch itectu r o f   R esNet 5 0   h elp s   to   r ed u ce   v a n is h in g   i s s u es a n d   g en er ate  f ea tu r m atr i x   wh ich   is   f u r th e r   an aly ze d   with   B i - d ir ec tio n   L STM   ar ch itectu r f o r   im p r o v i s es  in   th d etec tio n   o f   ab n o r m ality   in   co m m o n   ar e as.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   it  i s   ex p l ain ed   th r esu lts   o f   r esear ch   an d   at  th s am tim e   i s   g iv en     th co m p r eh en s iv e   d is cu s s io n .   R esu lts   ca n   b p r esen ted   in   f ig u r es,  g r ap h s ,   tab les  an d   o t h er s   th at  m a k th e   r ea d er   u n d er s tan d   ea s ily   [ 1 4 ] [ 1 5 ] Simu latio n   o f   p r o p o s ed   co m b in atio n al  ar ch itectu r i m p lem en ted   o n   two   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 7 2 7 - 3736   3732   d iv er s an o m al y   d etec tio n   d a tasets   as  Un iv er s ity   o f   C en tr al  Flo r id ( UC F)  C r im [ 2 6 ]   an d   Sh an g h aiT ec h   C am p u s   d ataset  [ 2 7 ] .   Pro p er ti es o f   b en ch m ar k   a n o m aly   d ete ctio n   d atasets   ar d em o n s tr ate d   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   Data s et  in f o r m atio n   D a t a s e t   C l a s ses   A v g .   F r a m e s   Le n g t h   U C F   C r i me   14   7 2 4 7   1 2 8   h r   S h a n g h a i T e c h   13   2 4 4 1 5   1 3 0   h r       T h p r o p o s ed   a p p r o ac h   is   s im u lated   o n   PC   with   3 2   GB   R AM ,   GeFo r ce   R T 3 0 8 0 ,   an d   C o r i7   p r o ce s s o r .   T h m o d el  was  ex ec u ted   u s in g   Py th o n ' s   Ker as  p ac k ag an d   T en s o r Flo w.   E q u atio n s   ( 7 ),   ( 8 ),   an d   ( 9 )   ar u s ed   to   b u ild   ev alu atio n   m atr ices  s u ch   as  p r ec i s io n ,   r ec all ,   F1 - Sco r e,   a n d   ac cu r ac y   [ 2 8 ] .   T h e   s im u latio n   o f   th p r o p o s ed   s tu d y   h as  ac h iev ed   r em a r k ab le   p er f o r m a n ce   as  9 7 . 5 5 ac cu r ac y   f o r   th UC C r im d ataset  an d   9 1 . 9 4 ac cu r ac y   f o r   th Sh an g h aiT ec h   d ataset.   T h ac cu r ac y   an d   lo s s   g r ap h   o f   th e   p r o p o s ed   R esNet5 0   with   B iLS T ar ch itectu r is   illu s tr ated   in   Fig u r 4 .       =         +        ( 7 )       =         +        ( 8 )       =     +         +     +      +        ( 9 )                     Fig u r 4 .   Acc u r ac y   a n d   lo s s   g r ap h s   o f   th p r o p o s ed   m o d el  w ith   b o th   b en ch m a r k   d atasets     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   a n o ma ly  d etec tio n   p erfo r ma n ce   u s in g   R esN et5 0   a n d     ( Dip a R a m o liya )   3733   I n itially ,   ex p er im en ts   wer e   co n d u cte d   o n   th e   co r ar c h itectu r o f   co n v o lu tio n   a n d   r ec u r r en n etwo r k s   to   id e n tify   th p o t en tial  o f   an o m aly   d etec tio n   f o r   b o th   d atasets ,   as  d em o n s tr ated   in   T ab le  3 .   I m p lem en tatio n   o f   an o m aly   d etec tio n   u s in g   co r an d   s tate - of - t he - ar m o d els  f in d s   g o o d   ac cu r ac y ,   b u n o t   p r o m is in g   to   m ak th m o d el   m o r g en er alize d   an d   r o b u s t.  T h s im u latio n   o f   th s tu d y   u s es  co r ( 4 - lay er )   r ec u r r en t   n etwo r k   m o d els  s u ch   as  r ec u r r en n e u r al  n etwo r k   ( R NN) l o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   ( L STM ) ,   an d   g ated   r ec u r r en t   u n it   ( GR U)   [ 2 9 ] .   All  th is   r ec u r r e n a d d itio n   o f   th e   B iLST n etwo r k   im p r o v es  th r ec o g n itio n   r ate  o f   ab n o r m al  ac ti v ities   in   b o th   d atasets .       T ab le  3 .   R elativ an aly s is   o f   i n d iv id u al  d ee p   lear n in g   m eth o d s   f o r   an o m aly   d etec tio n   M o d e l   D a t a s e t     A c c u r a c y   C N N   U C F   9 0 . 6 1     S h a n g h a i T e c h   8 6 . 0 6   R N N   U C F   8 5 . 8 2     S h a n g h a i T e c h   7 4 . 3 7   LSTM   U C F   9 4 . 5 1     S h a n g h a i T e c h   8 9 . 7 6   G R U   U C F   9 4 . 7 8     S h a n g h a i T e c h   8 8 . 4 5   B i L S T M   UCF   9 5 . 2 2     S h a n g h a i T e c h   9 0 . 0 1       Simu latio n   o f   th p r o p o s ed   s tu d y   also   co m p ar e d   with   d i f f er en c o m b in atio n s   o v er   c o n v o lu tio n   m o d el  s u ch   as  v an illa  C NN,   Den s eNe t,  R e s Net5 0 /3 4 ,   an d   VGG1 6   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   T a b le   4   d em o n s tr ates  co m p ar ativ e   an aly s is   o f   t h S OT co n v o l u tio n   m o d el  with   th p r o p o s ed   Dee p   B iLST m o d el.   Simu latio n   o f   th p r o p o s ed   s tu d y   also   ex t en d s   to   an aly ze   th im p ac t o f   d if f er en t h y p er p ar am eter s   s u ch   as b atch   s ize,   s p lit   r atio ,   an d   lea r n in g   r ate.   Fig u r 5   illu s tr ates  t h im p a ct  o f   t h lear n i n g   r ate  a n d   tr ain - test   s p lit  r atio   f o r   b o th   d atasets .   T h s im u latio n   was  also   an aly ze d   with   d if f e r en t   n u m b er s   o f   ep o c h s   an d   lear n in g   lay er s   in   th e   p r o p o s ed   B iLST ar ch itectu r e.       T ab le  4 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   d if f er en t c o m b in atio n al  ar c h itectu r es f o r   a n o m aly   d etec tio n   M o d e l   P a r a ms   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   C N N + B i LST M   1 4 9 8 9   9 2 . 6 7   0 . 9 2   0 . 9 2   V G G 1 6   +   B i LST M   1 5 2 0 8   9 3 . 0 9   0 . 9 3   0 . 9 2   D e n seN e t   +   B i LS TM   1 7 5 9 4   9 5 . 9 1   0 . 9 5   0 . 9 6   R e sN e t 3 4   +   B i LS TM   1 6 2 4 8   9 4 . 2 8   0 . 9 4   0 . 9 4   R e sN e t 5 0   B i L S T M   1 8 4 6 4   9 7 . 5 5   0 . 9 7   0 . 9 7           Fig u r 5 .   C o m p a r ativ an aly s i s   o f   p r o p o s ed   ar c h itectu r wit h   d if f er e n t le ar n in g   p ar a m eter s       5.   DIS CU SS I O N   T h p r o p o s ed   s tu d y   an al y ze s   th d etec tio n   o f   ab n o r m al   ac tiv ity   f r o m   b e n ch m ar k   d atasets   lik UC cr im an d   Sh a n g h aiT ec h   u s in g   en h a n ce d   d ee p   lear n i n g   m o d els  s u ch   as  R esNet5 0   with   B iLST M.   Simu latio n   75,00% 80,00% 85,00% 90,00% 95,00% 100,00% 0.2 0.3 0.2 0.3 0.2 0.3 0.01 0.001 0.0001 Acc u ra cy Learn in g ra te wi th   d if f e re n s p lit - ra tio C o mp a r a t i v e   a n a l y si s w i t h   d i f f e r n t   l e a r n i n g   r a t e   a n d   sp l i t   r a t i o U CF S h an g h ai T e ch Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 7 2 7 - 3736   3734   o f   p r o p o s ed   a r ch itectu r f i n d s   r em ar k ab le  p e r f o r m an ce   w ith   9 3 . 8 1   an d   8 7 . 9 1 ac cu r a cy   f o r   b en ch m ar k   d atasets .   T h s im u latio n   s ec t io n   also   an aly ze s   th co m p a r is o n   with   d if f er en SOTA   m o d els  f o r   an o m aly   d etec tio n   an d   id en tifie s   th e   i m p ac o f   s tan d alo n e   co n v o lu tio n   an d   r ec u r r en n etwo r k s .   Simu latio n   o f   th e   p r o p o s ed   s tu d y   im p r o v es  r ec o g n itio n   ac c u r ac y   f o r   a b n o r m al   ac tiv ity   b y   c o m b in i n g   co n v o l u tio n   a n d   r ec u r r en ar ch itectu r e.   T h p er f o r m an c o f   th e   p r o p o s ed   a r ch itectu r f o r   u n s ee n   p r ed ictio n   d at is   illu s tr ated   in     Fig u r 6   as a   co n f u s io n   m atr ix   f o r   UC F c r im d atasets .           Fig u r 6 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   p r o p o s ed   ar ch itectu r e   o n   u n s e en   UC F d ataset       6.   CO NCLU SI O N   Vid eo   s u r v eillan ce   b ec o m e   e s s en tial  to   p r ev e n u n ex p ec ted   ac cid e n ts   in   p u b lic   p lace s .   Au to m atic  d etec tio n   o f   ab n o r m al   ac tiv ity   h elp s   to   r ed u ce   cr im e   an d   im p r o v e   cr it ical  ca r i n   th m ed ical  s ec to r .   T h e   p r o p o s ed   s tu d y   h elp s   to   im p r o v th d etec tio n   o f   a b n o r m al   ac tiv ity   f r o m   v id eo   s tr ea m s .   T h p r o p o s ed   s tu d y   u s es  co n v o l u tio n   an d   s eq u en ti al  ar ch itectu r e   to   en h a n ce   th e   ac cu r ac y   o f   an o m aly   d etec tio n .   Simu latio n   o f   th e   p r o p o s ed   h as  p r o v en   im p ac o f   th p r o p o s ed   ar ch itectu r o v er   two   b en c h m ar k   d atasets .   Simu latio n   h as  also   ex p lo r ed   th c o m p ass io n   o f   t h p r o p o s ed   a r ch itectu r with   s tate - of - th e - ar t   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   an o m aly   d etec tio n .   T h p r o p o s ed   co m b in atio n al  ar ch itect u r ca n   ac h iev r em ar k ab le  p e r f o r m an c with   9 7 . 5 5 an d   9 1 . 9 4 ac c u r ac y   f o r   UC an d   Sh an g h aiT ec h   d atasets   r esp ec tiv ely .   Simu latio n   h as  also   ex p lo r e d   th e   p er f o r m an ce   o f   d if f er en c o m b in atio n s   o f   s eq u en tial  m o d els  with   co n v o lu tio n   m o d els,  b u B iLST f in d s   p r o m is in g   r esu lts   co m p ar e d   t o   o th e r   s eq u en tial  m o d els  lik GR an d   L STM .   T h p r o p o s ed   s tu d y   ca n   b e   ex ten d ed   to   d etec ab n o r m al  a ctiv ity   f r o m   liv v id e o   f ee d s .   An   ex ten s io n   o f   th is   wo r k   ca n   b d esig n ed   with   r o b u s t a n d   ad v a n ce d   ar c h itectu r f o r   an o m aly   d etec tio n.       ACK NO WL E DG E M E NT S   W wo u ld   lik to   th an k   th C h ar o tar   Un iv er s ity   o f   Scien ce   an d   T ec h n o l o g y     C HARU SAT   f o r   ca r r y in g   o u t th is   r esear ch   an d   u tili zin g   r eso u r ce s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N     Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   a n o ma ly  d etec tio n   p erfo r ma n ce   u s in g   R esN et5 0   a n d     ( Dip a R a m o liya )   3735   AUTHO CO NT RI B UT I O NS  ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Dip ak   R am o liy a                               Am it Ga n atr a                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict   o f   in t er est.        E T H I CAL AP P RO V AL     T h co n d u cted   r esear ch   is   n o r elate d   to   eith er   h u m an   o r   a n i m al  u s e.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Der iv ed   d ata   s u p p o r tin g   th e   f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  f r o m   th e   co r r esp o n d i n g   a u th o r ,   DR ,   o n   r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   T a n ,   C .   H u ,   K .   Zh a n g ,   K .   Z h e n g ,   E .   A .   D a v i s,   a n d   J .   S .   P a r k ,   LST M - b a se d   a n o m a l y   d e t e c t i o n   f o r   n o n - l i n e a r   d y n a m i c a l   sy st e m,   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 0 3 3 0 1 1 0 3 3 0 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss.2 0 2 0 . 2 9 9 9 0 6 5 .   [ 2 ]   S .   G a r g   a n d   S .   B a t r a ,   A   n o v e l   e n se mb l e d   t e c h n i q u e   f o r   a n o ma l y   d e t e c t i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s v o l .   3 0 ,   n o .   1 1 ,   J a n .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / d a c . 3 2 4 8 .   [ 3 ]   M .   S a i d   E l sa y e d ,   N . - A .   Le - K h a c ,   S .   D e v ,   a n d   A .   D .   Ju r c u t ,   N e t w o r k   a n o m a l y   d e t e c t i o n   u si n g   LS TM   b a se d   a u t o e n c o d e r ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   1 6 t h   A C M   S y m p o s i u m   o n   Q o S   a n d   S e c u r i t y   f o W i rel e ss   a n d   Mo b i l e   N e t w o r k s ,   N o v .   2 0 2 0 .   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 4 1 6 0 1 3 . 3 4 2 6 4 5 7 .   [ 4 ]   H .   W e i ,   K .   Li ,   H .   Li ,   Y .   L y u ,   a n d   X .   H u ,   D e t e c t i n g   v i d e o   a n o ma l y   w i t h   a   st a c k e d   c o n v o l u t i o n a l   LST M   f r a mew o r k ,   i n   C o m p u t e r   Vi s i o n   S y st e m s ,   S p r i n g e r   I n t e r n a t i o n a l   P u b l i sh i n g ,   2 0 1 9 ,   p p .   3 3 0 3 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 3 4 9 9 5 - 0 _ 3 0 .   [ 5 ]   D .   M a n e ,   R e a l - t i me  a n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   v i d e o   s u r v e i l l a n c e :   A   ma t h e ma t i c a l   m o d e l i n g   a n d   n o n l i n e a r   a n a l y si p e r s p e c t i v e   w i t h   M o b i l e N e t   a n d   B i - LST M ,   C o m m u n i c a t i o n o n   A p p l i e d   N o n l i n e a r   An a l y si s ,   v o l .   3 1 ,   n o .   2 s,   p p .   3 0 6 3 1 9 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 5 2 7 8 3 / c a n a . v 3 1 . 6 5 1 .   [ 6 ]   E.   D u ma n   a n d   O .   A .   Er d e m,  A n o ma l y   d e t e c t i o n   i n   v i d e o u s i n g   o p t i c a l   f l o w   a n d   c o n v o l u t i o n a l   a u t o e n c o d e r ,   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   1 8 3 9 1 4 1 8 3 9 2 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 1 9 . 2 9 6 0 6 5 4 .   [ 7 ]   Y .   Zh u ,   N .   M .   N a y a k ,   a n d   A .   K .   R o y - C h o w d h u r y ,   C o n t e x t - a w a r e   a c t i v i t y   r e c o g n i t i o n   a n d   a n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   v i d e o ,   I E EE   J o u rn a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c i n   S i g n a l   P ro c e ssi n g ,   v o l .   7 ,   n o .   1 ,   p p .   9 1 1 0 1 ,   F e b .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / j st sp . 2 0 1 2 . 2 2 3 4 7 2 2 .   [ 8 ]   T.   N .   N g u y e n   a n d   J.  M e u n i e r ,   A n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   v i d e o   se q u e n c e   w i t h   a p p e a r a n c e - m o t i o n   c o r r e s p o n d e n c e ,   i n   2 0 1 9   I EEE/ C VF   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   ( I C C V) ,   O c t .   2 0 1 9 ,   p p .   1 2 7 3 1 2 8 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / i c c v . 2 0 1 9 . 0 0 1 3 6 .   [ 9 ]   P .   C h r i st i a n se n ,   L.   N i e l s e n ,   K .   S t e e n ,   R .   J ø r g e n s e n ,   a n d   H .   K a r s t o f t ,   D e e p A n o ma l y :   C o m b i n i n g   b a c k g r o u n d   s u b t r a c t i o n   a n d   d e e p   l e a r n i n g   f o r   d e t e c t i n g   o b st a c l e s   a n d   a n o ma l i e i n   a n   a g r i c u l t u r a l   f i e l d ,   S e n s o rs ,   v o l .   1 6 ,   n o .   1 1 ,   p .   1 9 0 4 ,   N o v .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 6 1 1 1 9 0 4 .   [ 1 0 ]   M .   S a b o k r o u ,   M .   F a t h y ,   a n d   M .   H o se i n i ,   V i d e o   a n o ma l y   d e t e c t i o n   a n d   l o c a l i s a t i o n   b a se d   o n   t h e   s p a r s i t y   a n d   r e c o n s t r u c t i o n   e r r o r   o f   a u t o e n c o d e r ,   E l e c t r o n i c s   L e t t e rs ,   v o l .   5 2 ,   n o .   1 3 ,   p p .   1 1 2 2 1 1 2 4 ,   J u n .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / e l . 2 0 1 6 . 0 4 4 0 .   [ 1 1 ]   S .   W .   K h a n   e t   a l . ,   A n o ma l y   d e t e c t i o n   i n   t r a f f i c   s u r v e i l l a n c e   v i d e o u si n g   d e e p   l e a r n i n g ,   S e n s o rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   1 7 ,   p .   6 5 6 3 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 2 1 7 6 5 6 3 .   [ 1 2 ]   V. - T.   Le   a n d   Y . - G .   K i m ,   A t t e n t i o n - b a se d   r e si d u a l   a u t o e n c o d e r   f o r   v i d e o   a n o m a l y   d e t e c t i o n ,   A p p l i e d   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   5 3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 2 4 0 3 2 5 4 ,   M a y   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 4 8 9 - 0 2 2 - 0 3 6 1 3 - 1.   [ 1 3 ]   D .   A v o l a   e t   a l . ,   A   n o v e l   G A N - b a se d   a n o ma l y   d e t e c t i o n   a n d   l o c a l i z a t i o n   met h o d   f o r   a e r i a l   v i d e o   s u r v e i l l a n c e   a t   l o w   a l t i t u d e ,   Re m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 6 ,   p .   4 1 1 0 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s1 4 1 6 4 1 1 0 .   [ 1 4 ]   M .   Za i g h a m   Za h e e r ,   J. - H .   Le e ,   M .   A st r i d ,   a n d   S . - I .   Le e ,   O l d   i g o l d :   R e d e f i n i n g   t h e   a d v e r sari a l l y   l e a r n e d   o n e - c l a ss   c l a ss i f i e r   t r a i n i n g   p a r a d i g m,   i n   2 0 2 0   I E EE/ C VF  C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n   ( C VP R) ,   Ju n .   2 0 2 0 ,     p p .   1 4 1 7 1 1 4 1 8 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / c v p r 4 2 6 0 0 . 2 0 2 0 . 0 1 4 1 9 .   [ 1 5 ]   Y .   T a n g ,   L .   Zh a o ,   S .   Zh a n g ,   C .   G o n g ,   G .   Li ,   a n d   J.   Y a n g ,   I n t e g r a t i n g   p r e d i c t i o n   a n d   r e c o n s t r u c t i o n   f o r   a n o mal y   d e t e c t i o n ,   Pa t t e r n   Re c o g n i t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   1 2 9 ,   p p .   1 2 3 1 3 0 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p a t r e c . 2 0 1 9 . 1 1 . 0 2 4 .   [ 1 6 ]   J.  T.   Z h o u ,   J.  D u ,   H .   Z h u ,   X .   P e n g ,   Y .   L i u ,   a n d   R .   S .   M .   G o h ,   A n o ma l y N e t :   A n   a n o mal y   d e t e c t i o n   n e t w o r k   f o r   v i d e o   su r v e i l l a n c e ,   I EE T r a n s a c t i o n o n   I n f o rm a t i o n   F o re n s i c a n d   S e c u ri t y ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 5 3 7 2 5 5 0 ,   O c t .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / t i f s. 2 0 1 9 . 2 9 0 0 9 0 7 .   [ 1 7 ]   B .   W a n ,   W .   J i a n g ,   Y .   F a n g ,   Z.   L u o ,   a n d   G .   D i n g ,   A n o ma l y   d e t e c t i o n   i n   v i d e o   se q u e n c e s :   A   b e n c h mark   a n d   c o m p u t a t i o n a l   mo d e l ,   I ET   I m a g e   Pro c e ss i n g ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 4 ,   p p .   3 4 5 4 3 4 6 5 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i p r 2 . 1 2 2 5 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 7 2 7 - 3736   3736   [ 1 8 ]   K .   D o s h i   a n d   Y .   Y i l ma z ,   T o w a r d i n t e r p r e t a b l e   v i d e o   a n o ma l y   d e t e c t i o n ,   i n   2 0 2 3   I EEE / C VF   W i n t e r   C o n f e re n c e   o n   Ap p l i c a t i o n o f   C o m p u t e Vi s i o n   ( WA C V) ,   J a n .   2 0 2 3 ,   p p .   2 6 5 4 2 6 6 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / w a c v 5 6 6 8 8 . 2 0 2 3 . 0 0 2 6 8 .   [ 1 9 ]   D .   R .   K o t h a d i y a ,   C .   M .   B h a t t ,   T.   S a b a ,   A .   R e h m a n ,   a n d   S .   A .   B a h a j ,   S I G N F O R M E R :   D e e p V i s i o n   t r a n sf o r m e r   f o r   si g n   l a n g u a g e   r e c o g n i t i o n ,   I EEE  Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   4 7 3 0 4 7 3 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 2 2 . 3 2 3 1 1 3 0 .   [ 2 0 ]   D .   K o t h a d i y a ,   C .   B h a t t ,   K .   S a p a r i y a ,   K .   P a t e l ,   A . - B .   G i l - G o n z á l e z ,   a n d   J .   M .   C o r c h a d o ,   D e e p s i g n :   S i g n   l a n g u a g e   d e t e c t i o n   a n d   r e c o g n i t i o n   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g ,   El e c t r o n i c s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 1 ,   p .   1 7 8 0 ,   J u n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 1 1 1 1 7 8 0 .   [ 2 1 ]   P .   R a m a c h a n d r a n ,   B .   Z o p h ,   a n d   Q .   V .   Le ,   S e a r c h i n g   f o r   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n s,   a rX i v : 1 7 1 0 . 0 5 9 4 1 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s / 1 7 1 0 . 0 5 9 4 1   [ 2 2 ]   L.   X u ,   X .   D i n g ,   D .   Zh a o ,   A .   X .   Li u ,   a n d   Z .   Z h a n g ,   A   t h r e e - d i me n s i o n a l   R e sN e t   a n d   t r a n sf o r mer - b a se d   a p p r o a c h   t o   a n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   mu l t i v a r i a t e   t e mp o r a l s p a t i a l   d a t a ,   E n t r o p y ,   v o l .   2 5 ,   n o .   2 ,   p .   1 8 0 ,   Ja n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e 2 5 0 2 0 1 8 0 .   [ 2 3 ]   K .   Y o u s a f   a n d   T.   N a w a z ,   A n   a t t e n t i o n   m e c h a n i sm - b a s e d   C N N - B i LST M   c l a ssi f i c a t i o n   mo d e l   f o r   d e t e c t i o n   o f   i n a p p r o p r i a t e   c o n t e n t   i n   c a r t o o n   v i d e o s ,   Mu l t i m e d i a   T o o l a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   8 3 ,   n o .   1 1 ,   p p .   3 1 3 1 7 3 1 3 4 0 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 4 2 - 0 2 3 - 1 6 7 2 7 - 6.   [ 2 4 ]   T.   C h e n ,   R .   X u ,   Y .   H e ,   a n d   X .   W a n g ,   I mp r o v i n g   s e n t i m e n t   a n a l y s i v i a   se n t e n c e   t y p e   c l a ssi f i c a t i o n   u si n g   B i LSTM - C R F   a n d   C N N ,   Ex p e r t   S y s t e m w i t h   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   7 2 ,   p p .   2 2 1 2 3 0 ,   A p r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 1 6 . 1 0 . 0 6 5 .   [ 2 5 ]   S .   C h e n ,   X .   Zh o n g ,   L.   L i ,   W .   L i u ,   C .   G u ,   a n d   L.   Z h o n g ,   A d a p t i v e l y   c o n v e r t i n g   a u x i l i a r y   a t t r i b u t e a n d   t e x t u a l   e mb e d d i n g   f o r   v i d e o   c a p t i o n i n g   b a s e d   o n   B i LS TM ,   N e u r a l   Pro c e ss i n g   L e t t e rs ,   v o l .   5 2 ,   n o .   3 ,   p p .   2 3 5 3 2 3 6 9 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 6 3 - 0 2 0 - 1 0 3 5 2 - 2.   [ 2 6 ]   W .   S u l t a n i ,   C .   C h e n ,   a n d   M .   S h a h ,   R e a l - w o r l d   a n o ma l y   d e t e c t i o n   i n   su r v e i l l a n c e   v i d e o s,   i n   2 0 1 8   I EEE / C V C o n f e re n c e   o C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   J u n .   2 0 1 8 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / c v p r . 2 0 1 8 . 0 0 6 7 8 .   [ 2 7 ]   W .   L i u ,   W .   L u o ,   D .   Li a n ,   a n d   S .   G a o ,   F u t u r e   f r a me   p r e d i c t i o n   f o r   a n o mal y   d e t e c t i o n   -   A   n e w   b a se l i n e ,   i n   2 0 1 8   I E EE/ C VF   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   Pa t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   J u n .   2 0 1 8 ,   p p .   6 5 3 6 6 5 4 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / c v p r . 2 0 1 8 . 0 0 6 8 4 .   [ 2 8 ]   D .   R a m o l i y a   a n d   A .   G a n a t r a ,   I n si g h t s   o f   d e e p   l e a r n i n g - b a se d   v i d e o   a n o m a l y   d e t e c t i o n   a p p r o a c h e s ,   i n   I n t e l l i g e n t   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g i e a n d   V i rt u a l   Mo b i l e   N e t w o rks ,   S p r i n g e r   N a t u r e   S i n g a p o r e ,   2 0 2 3 ,   p p .   6 6 3 6 7 6 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 99 - 1 7 6 7 - 9 _ 4 8 .   [ 2 9 ]   A .   S h e w a l k a r ,   D .   N y a v a n a n d i ,   a n d   S .   A .   Lu d w i g ,   P e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   o f   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s a p p l i e d   t o   s p e e c h   r e c o g n i t i o n :   R N N ,   LSTM   a n d   G R U ,   J o u r n a l   o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S o f t   C o m p u t i n g   Re s e a r c h ,   v o l .   9 ,   n o .   4 ,   p p .   2 3 5 2 4 5 ,   A u g .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 2 4 7 8 / j a i scr - 2 0 1 9 - 0 0 0 6 .   [ 3 0 ]   C .   Z h a n g   e t   a l . ,   R e sN e t   o r   D e n s e N e t ?   I n t r o d u c i n g   d e n se  s h o r t c u t t o   R e s N e t ,   i n   2 0 2 1   I EE Wi n t e C o n f e re n c e   o n   Ap p l i c a t i o n s   o f   C o m p u t e r V i si o n   ( W AC V) ,   Ja n .   2 0 2 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / w a c v 4 8 6 3 0 . 2 0 2 1 . 0 0 3 5 9 .   [ 3 1 ]   D .   Th e c k e d a t h   a n d   R .   R .   S e d a m k a r ,   D e t e c t i n g   a f f e c t   s t a t e s u si n g   V G G 1 6 ,   R e sN e t 5 0   a n d   S E - R e sN e t 5 0   n e t w o r k s ,   S N   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   1 ,   n o .   2 ,   M a r .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 2 9 7 9 - 0 2 0 - 0 1 1 4 - 9.       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Dip a k   Ra m o li y a           re c e iv e d   th e   B . En g g .   a n d   M . E n g g .   d e g re e in   c o m p u ter   e n g in e e rin g   fr o m   G u jara Tec h n o lo g ica Un iv e rsit y ,   G u jara t,   in   2 0 1 3   a n d   2 0 1 5   re sp e c ti v e ly .   Cu rre n tl y ,   h e   is  a n   a ss istan t   p ro fe ss o r   a t h e   De p a rtme n t   o Co m p u ter  S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g ,   Ch a ro tar  Un iv e rsit y   o S c ien c e   a n d   Tec h n o lo g y ,   C h a n g a ,   G u jara t.   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   m a c h in e   lea rn i n g ,   d e e p   lea rn i n g ,   c lo u d   c o m p u ti n g   a n d   h i g h - p e rfo rm a n c e   c o m p u ti n g .   He   h a e x p e rti se   i n   d a tab a se   sy ste m a n d   d a tab a s e   d e sig n s.  He   h a wo r k e d   o n   d a tab a se   d e sig n o v a rio u ERP a n d   a p p li c a ti o n s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il d ip a k ra m o l iy a . c e @c h a ru sa t. a c . in .         Am it  G a n a tr a           re c e iv e d   a   P h . D.  d e g re e   in   c o m p u ter  e n g i n e e rin g   fro m   Ka d S a rv a   Vish wa   Vid y a lay a   (KSV),   G a n d h in a g a r,   G u jara t,   In d ia.  He   h a b e e n   se rv in g   a th e   P r o v o st  o f   P a ru Un i v e rsity ,   Va d o d a ra   sin c e   Au g u st  2 0 2 2 .   Be fo re   t h a t,   h e   se rv e d   a th e   De a n ,   F a c u lt y   o f   Tec h n o l o g y - CHA RUSAT,   G u jara t.   His  a re a o in tere st  in c l u d e   a rti ficia in telli g e n c e ,   m a c h in e   lea rn in g   a n d   d e e p   lea rn i n g .   He   is   a n   a c ti v e   m e m b e o f   IE EE   (S r .   M e m b e r),   ACM   a n d   CS p ro fe ss io n a so c iety   c h a p te rs .   He   h a su p e rv ise d   ( g u i d e d )   m o re   th a n   1 5 0 +   i n d u stry   p ro jec ts  a th e   g ra d u a te  lev e a n d   1 0 0 +   d isse rtatio n a th e   g ra d u a te  lev e l.   1 5   P h . D .   S c h o lars   h a v e   c o m p lete d   t h e ir  P h . D.   u n d e h is   su p e r v isio n   a n d   c u rre n t ly ,   h e   is  su p e rv isi n g   (g u i d in g 0 8   re se a rc h   sc h o lars   a th e   P h . D.   lev e a n d   0 2   sc h o lars   a th e   P o std o c   l e v e l.   Ema il :   g a n a traa m it p @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.