物联网技术的开发使各种传感器可以集成到移动设备中。基于传感器数据的人类活动识别（HAR）已成为机器学习和无处不在计算领域的积极研究主题。但是，由于人类活动的频率不一致，人类活动数据集中的每个活动的数据量都会失衡。考虑到有限的传感器资源和手动标记的传感器数据的高成本，人类活动识别面临着高度不平衡的活动数据集的挑战。在本文中，我们建议平衡传感器数据生成的对抗网络（BSDGAN），以生成少数人类活动的传感器数据。所提出的BSDGAN由生成器模型和鉴别模型组成。考虑到人类活动数据集的极端失衡，使用自动编码器来初始化BSDGAN的训练过程，并确保可以学习每个活动的数据特征。生成的活动数据与原始数据集结合在一起，以平衡人类活动类别的活动数据量。我们在两个公开可用的人类活动数据集WISDM和UNIMIB上部署了多个人类活动识别模型。实验结果表明，提出的BSDGAN可以有效地捕获真实人类活动传感器数据的数据特征，并生成逼真的合成传感器数据。同时，平衡的活动数据集可以有效地帮助活动识别模型提高识别精度。

以时间序列形式出现的信号测量是医疗机学习应用中使用的最常见数据类型之一。这样的数据集的大小通常很小，收集和注释昂贵，并且可能涉及隐私问题，这阻碍了我们培训用于生物医学应用的大型，最先进的深度学习模型的能力。对于时间序列数据，我们可以用来扩展数据集大小的数据增强策略套件受到维护信号的基本属性的限制。生成对抗网络（GAN）可以用作另一种数据增强工具。在本文中，我们提出了TTS-CGAN，这是一种基于变压器的条件GAN模型，可以在现有的多级数据集上进行训练，并生成特定于类的合成时间序列序列的任意长度。我们详细介绍了模型架构和设计策略。由我们的模型生成的合成序列与真实的序列无法区分，可以用来补充或替换相同类型的真实信号，从而实现了数据增强的目标。为了评估生成的数据的质量，我们修改小波相干度量指标，以比较两组信号之间的相似性，还可以进行案例研究，其中使用合成和真实数据的混合来训练深度学习模型用于序列分类。与其他可视化技术和定性评估方法一起，我们证明TTS-CGAN生成的合成数据类似于真实数据，并且我们的模型的性能优于为时间序列数据生成而构建的其他最先进的GAN模型。

轴承是容易出乎意料断层的旋转机的重要组成部分之一。因此，轴承诊断和状况监测对于降低众多行业的运营成本和停机时间至关重要。在各种生产条件下，轴承可以在一系列载荷和速度下进行操作，这会导致与每种故障类型相关的不同振动模式。正常数据很足够，因为系统通常在所需条件下工作。另一方面，故障数据很少见，在许多情况下，没有记录故障类别的数据。访问故障数据对于开发数据驱动的故障诊断工具至关重要，该工具可以提高操作的性能和安全性。为此，引入了基于条件生成对抗网络（CGAN）的新型算法。该算法对任何实际故障条件的正常和故障数据进行培训，从目标条件的正常数据中生成故障数据。所提出的方法在现实世界中的数据集上进行了验证，并为不同条件生成故障数据。实施了几种最先进的分类器和可视化模型，以评估合成数据的质量。结果证明了所提出的算法的功效。

从文本描述中综合现实图像是计算机视觉中的主要挑战。当前对图像合成方法的文本缺乏产生代表文本描述符的高分辨率图像。大多数现有的研究都依赖于生成的对抗网络（GAN）或变异自动编码器（VAE）。甘斯具有产生更清晰的图像的能力，但缺乏输出的多样性，而VAE擅长生产各种输出，但是产生的图像通常是模糊的。考虑到gan和vaes的相对优势，我们提出了一个新的有条件VAE（CVAE）和条件gan（CGAN）网络架构，用于合成以文本描述为条件的图像。这项研究使用条件VAE作为初始发电机来生成文本描述符的高级草图。这款来自第一阶段的高级草图输出和文本描述符被用作条件GAN网络的输入。第二阶段GAN产生256x256高分辨率图像。所提出的体系结构受益于条件加强和有条件的GAN网络的残留块，以实现结果。使用CUB和Oxford-102数据集进行了多个实验，并将所提出方法的结果与Stackgan等最新技术进行了比较。实验表明，所提出的方法生成了以文本描述为条件的高分辨率图像，并使用两个数据集基于Inception和Frechet Inception评分产生竞争结果

类别不平衡发生在许多实际应用程序中，包括图像分类，其中每个类中的图像数量显着不同。通过不平衡数据，生成的对抗网络（GANS）倾向于多数类样本。最近的两个方法，平衡GaN（Bagan）和改进的Bagan（Bagan-GP）被提出为增强工具来处理此问题并将余额恢复到数据。前者以无人监督的方式预先训练自动化器权重。但是，当来自不同类别的图像具有类似的特征时，它是不稳定的。后者通过促进监督的自动化培训培训，基于蒲甘进行改善，但预先培训偏向于多数阶级。在这项工作中，我们提出了一种新颖的条件变形式自动化器，具有用于生成的对抗性网络（CAPAN）的平衡训练，作为生成现实合成图像的增强工具。特别是，我们利用条件卷积改变自动化器，为GaN初始化和梯度惩罚培训提供了监督和平衡的预培训。我们所提出的方法在高度不平衡版本的MNIST，时尚 - MNIST，CIFAR-10和两个医学成像数据集中呈现出卓越的性能。我们的方法可以在FR \'回路截止距离，结构相似性指数测量和感知质量方面综合高质量的少数民族样本。

生成对抗网络（GAN）是最受欢迎的图像生成模型，在各种计算机视觉任务上取得了显着进度。但是，训练不稳定仍然是所有基于GAN的算法的开放问题之一。已经提出了许多方法来稳定gan的训练，其重点分别放在损失功能，正则化和归一化技术，训练算法和模型体系结构上。与上述方法不同，在本文中，提出了有关稳定gan训练的新观点。发现有时发电机产生的图像在训练过程中像歧视者的对抗示例一样，这可能是导致gan不稳定训练的原因的一部分。有了这一发现，我们提出了直接的对抗训练（DAT）方法来稳定gan的训练过程。此外，我们证明DAT方法能够适应歧视器的Lipschitz常数。 DAT的高级性能在多个损失功能，网络体系结构，超参数和数据集上进行了验证。具体而言，基于SSGAN的CIFAR-100无条件生成，DAT在CIFAR-100的无条件生成上实现了11.5％的FID，基于SSGAN的STL-10无条件生成的FID和基于SSGAN的LSUN卧室无条件生成的13.2％FID。代码将在https://github.com/iceli1007/dat-gan上找到

In biomedical image analysis, the applicability of deep learning methods is directly impacted by the quantity of image data available. This is due to deep learning models requiring large image datasets to provide high-level performance. Generative Adversarial Networks (GANs) have been widely utilized to address data limitations through the generation of synthetic biomedical images. GANs consist of two models. The generator, a model that learns how to produce synthetic images based on the feedback it receives. The discriminator, a model that classifies an image as synthetic or real and provides feedback to the generator. Throughout the training process, a GAN can experience several technical challenges that impede the generation of suitable synthetic imagery. First, the mode collapse problem whereby the generator either produces an identical image or produces a uniform image from distinct input features. Second, the non-convergence problem whereby the gradient descent optimizer fails to reach a Nash equilibrium. Thirdly, the vanishing gradient problem whereby unstable training behavior occurs due to the discriminator achieving optimal classification performance resulting in no meaningful feedback being provided to the generator. These problems result in the production of synthetic imagery that is blurry, unrealistic, and less diverse. To date, there has been no survey article outlining the impact of these technical challenges in the context of the biomedical imagery domain. This work presents a review and taxonomy based on solutions to the training problems of GANs in the biomedical imaging domain. This survey highlights important challenges and outlines future research directions about the training of GANs in the domain of biomedical imagery.

Classification using supervised learning requires annotating a large amount of classes-balanced data for model training and testing. This has practically limited the scope of applications with supervised learning, in particular deep learning. To address the issues associated with limited and imbalanced data, this paper introduces a sample-efficient co-supervised learning paradigm (SEC-CGAN), in which a conditional generative adversarial network (CGAN) is trained alongside the classifier and supplements semantics-conditioned, confidence-aware synthesized examples to the annotated data during the training process. In this setting, the CGAN not only serves as a co-supervisor but also provides complementary quality examples to aid the classifier training in an end-to-end fashion. Experiments demonstrate that the proposed SEC-CGAN outperforms the external classifier GAN (EC-GAN) and a baseline ResNet-18 classifier. For the comparison, all classifiers in above methods adopt the ResNet-18 architecture as the backbone. Particularly, for the Street View House Numbers dataset, using the 5% of training data, a test accuracy of 90.26% is achieved by SEC-CGAN as opposed to 88.59% by EC-GAN and 87.17% by the baseline classifier; for the highway image dataset, using the 10% of training data, a test accuracy of 98.27% is achieved by SEC-CGAN, compared to 97.84% by EC-GAN and 95.52% by the baseline classifier.

Generative adversarial networks (GANs) provide a way to learn deep representations without extensively annotated training data. They achieve this through deriving backpropagation signals through a competitive process involving a pair of networks. The representations that can be learned by GANs may be used in a variety of applications, including image synthesis, semantic image editing, style transfer, image super-resolution and classification. The aim of this review paper is to provide an overview of GANs for the signal processing community, drawing on familiar analogies and concepts where possible. In addition to identifying different methods for training and constructing GANs, we also point to remaining challenges in their theory and application.

Supervised classification methods have been widely utilized for the quality assurance of the advanced manufacturing process, such as additive manufacturing (AM) for anomaly (defects) detection. However, since abnormal states (with defects) occur much less frequently than normal ones (without defects) in the manufacturing process, the number of sensor data samples collected from a normal state outweighs that from an abnormal state. This issue causes imbalanced training data for classification models, thus deteriorating the performance of detecting abnormal states in the process. It is beneficial to generate effective artificial sample data for the abnormal states to make a more balanced training set. To achieve this goal, this paper proposes a novel data augmentation method based on a generative adversarial network (GAN) using additive manufacturing process image sensor data. The novelty of our approach is that a standard GAN and classifier are jointly optimized with techniques to stabilize the learning process of standard GAN. The diverse and high-quality generated samples provide balanced training data to the classifier. The iterative optimization between GAN and classifier provides the high-performance classifier. The effectiveness of the proposed method is validated by both open-source data and real-world case studies in polymer and metal AM processes.

Wearable sensor-based human activity recognition (HAR) has emerged as a principal research area and is utilized in a variety of applications. Recently, deep learning-based methods have achieved significant improvement in the HAR field with the development of human-computer interaction applications. However, they are limited to operating in a local neighborhood in the process of a standard convolution neural network, and correlations between different sensors on body positions are ignored. In addition, they still face significant challenging problems with performance degradation due to large gaps in the distribution of training and test data, and behavioral differences between subjects. In this work, we propose a novel Transformer-based Adversarial learning framework for human activity recognition using wearable sensors via Self-KnowledgE Distillation (TASKED), that accounts for individual sensor orientations and spatial and temporal features. The proposed method is capable of learning cross-domain embedding feature representations from multiple subjects datasets using adversarial learning and the maximum mean discrepancy (MMD) regularization to align the data distribution over multiple domains. In the proposed method, we adopt the teacher-free self-knowledge distillation to improve the stability of the training procedure and the performance of human activity recognition. Experimental results show that TASKED not only outperforms state-of-the-art methods on the four real-world public HAR datasets (alone or combined) but also improves the subject generalization effectively.

许多活动分类段数据中的固定窗口大小以进行特征提取和分类。但是，动物行为的各种持续时间与预定的窗口大小不符。密集的标签和密集的预测方法通过预测每个点的标签来解决此限制。因此，通过追踪起点和终点，我们可以知道所有发生的活动的时间位置和持续时间。尽管如此，严格的预测可能会出现未对准问题的嘈杂。我们修改了U-NET和条件生成对抗网络（CGAN），并具有自定义的损失功能，作为减少破碎和其他未对准的训练策略。在CGAN中，歧视者和发电机像对抗性竞争一样相互训练。发电机产生密集的预测。在我们的情况下，鉴别器作为高级一致性检查，促使发电机以合理的持续时间预测活动。接受CGAN训练的模型在牛，Pig和UCI Hapt数据集中表现出更好或可比的性能。与以前的密集预测工作相比，pgan训练的UNET训练的U-NET从92.17％提高到94.66％，猪数据的猪数据数据集从90.85％提高到90.85％到93.18％。

数据通常以表格格式存储。几个研究领域（例如，生物医学，断层/欺诈检测），容易出现不平衡的表格数据。由于阶级失衡，对此类数据的监督机器学习通常很困难，从而进一步增加了挑战。合成数据生成，即过采样是一种用于提高分类器性能的常见补救措施。最先进的线性插值方法，例如洛拉斯和普罗拉斯，可用于从少数族裔类的凸空间中生成合成样本，以在这种情况下提高分类器的性能。生成的对抗网络（GAN）是合成样本生成的常见深度学习方法。尽管GAN被广泛用于合成图像生成，但在不平衡分类的情况下，它们在表格数据上的范围没有充分探索。在本文中，我们表明，与线性插值方法相比，现有的深层生成模型的性能较差，该方法从少数族裔类的凸空间中生成合成样本，对于小规模的表格数据集中的分类问题不平衡。我们提出了一个深厚的生成模型，将凸出空间学习和深层生成模型的思想结合在一起。 Convgen了解了少数族类样品的凸组合的系数，因此合成数据与多数类的不同。我们证明，与现有的深层生成模型相比，我们提出的模型Convgen在与现有的线性插值方法相当的同时，改善了此类小数据集的不平衡分类。此外，我们讨论了如何将模型用于一般的综合表格数据生成，甚至超出了数据不平衡的范围，从而提高了凸空间学习的整体适用性。

随着深度学习生成模型的最新进展，它在时间序列领域的出色表现并没有花费很长时间。用于与时间序列合作的深度神经网络在很大程度上取决于培训中使用的数据集的广度和一致性。这些类型的特征通常在现实世界中不丰富，在现实世界中，它们通常受到限制，并且通常具有必须保证的隐私限制。因此，一种有效的方法是通过添加噪声或排列并生成新的合成数据来使用\ gls {da}技术增加数据数。它正在系统地审查该领域的当前最新技术，以概述所有可用的算法，并提出对最相关研究的分类法。将评估不同变体的效率；作为过程的重要组成部分，将分析评估性能的不同指标以及有关每个模型的主要问题。这项研究的最终目的是摘要摘要，这些领域的进化和性能会产生更好的结果，以指导该领域的未来研究人员。

以时间序列形式出现的信号测量是医疗机学习应用中使用的最常见数据类型之一。但是，这样的数据集通常很小，使深度神经网络体系结构的培训无效。对于时间序列，我们可以用来扩展数据集大小的数据增强技巧套件受到维护信号的基本属性的限制。生成对抗网络（GAN）生成的数据可以用作另一个数据增强工具。基于RNN的GAN遭受了这样一个事实，即它们无法有效地模拟具有不规则时间关系的长序列数据点。为了解决这些问题，我们介绍了TTS-GAN，这是一种基于变压器的GAN，可以成功生成与实际长度相似的任意长度的现实合成时间序列数据序列。 GAN模型的生成器和鉴别网络均使用纯变压器编码器体系结构构建。我们使用可视化和降低降低技术来证明真实和生成的时间序列数据的相似性。我们还将生成数据的质量与最佳现有替代方案进行了比较，即基于RNN的时间序列GAN。

我们研究了GaN调理问题，其目标是使用标记数据将普雷雷尼的无条件GaN转换为条件GaN。我们首先识别并分析这一问题的三种方法 - 从头开始​​，微调和输入重新编程的条件GaN培训。我们的分析表明，当标记数据的数量很小时，输入重新编程执行最佳。通过稀缺标记数据的现实世界情景，我们专注于输入重编程方法，并仔细分析现有算法。在识别出先前输入重新编程方法的一些关键问题之后，我们提出了一种名为INREP +的新算法。我们的算法INREP +解决了现有问题，具有可逆性神经网络的新颖用途和正面未标记（PU）学习。通过广泛的实验，我们表明Inrep +优于所有现有方法，特别是当标签信息稀缺，嘈杂和/或不平衡时。例如，对于用1％标记数据调节CiFar10 GaN的任务，Inrep +实现了82.13的平均峰值，而第二个最佳方法达到114.51。

本文提出了一种用于处理不平衡高光谱图像分类的新型多假进化生成的对抗网络（MFEGAN）。它是一种端到端的方法，其中在发电机网络中考虑了不同的生成目标损失，以改善鉴别器网络的分类性能。因此，通过将分类器网络嵌入识别函数的顶部，相同的鉴别器网络已被用作标准分类器。通过两个高光谱空间光谱数据集验证了所提出的方法的有效性。同样的生成和鉴别者架构已经与两个不同的GAN目标用于与所提出的方法进行公平的性能比较。从实验验证中观察到所提出的方法优于最先进的方法，具有更好的分类性能。

在过去的几十年中，数据科学领域已经存在着激烈的进展，而其他学科则不断受益于此。结构健康监测（SHM）是使用人工智能（AI）的那些领域之一，例如机器学习（ML）和深度学习（DL）算法，用于基于所收集的数据的民用结构的条件评估。 ML和DL方法需要大量的培训程序数据;但是，在SHM中，来自民间结构的数据收集非常详尽;特别是获得有用的数据（相关数据损坏）可能非常具有挑战性。本文使用1-D Wasserstein深卷积生成的对抗网络，使用梯度惩罚（1-D WDCGAN-GP）进行合成标记的振动数据生成。然后，通过使用1-D深卷积神经网络（1-D DCNN）来实现在不同级别的合成增强振动数据集的结构损伤检测。损伤检测结果表明，1-D WDCAN-GP可以成功地利用以解决基于振动的民用结构的损伤诊断数据稀缺。关键词：结构健康监测（SHM），结构损伤诊断，结构损伤检测，1-D深卷积神经网络（1-D DCNN），1-D生成对抗网络（1-D GAN），深卷积生成的对抗网络（ DCGAN），Wassersein生成的对抗性网络具有梯度惩罚（WAN-GP）

系外行星的检测为发现新的可居住世界的发现打开了大门，并帮助我们了解行星的形成方式。 NASA的目的是寻找类似地球的宜居行星，推出了开普勒太空望远镜及其后续任务K2。观察能力的进步增加了可用于研究的新鲜数据的范围，并且手动处理它们既耗时又困难。机器学习和深度学习技术可以极大地帮助降低人类以经济和公正的方式处理这些系外行星计划的现代工具所产生的大量数据的努力。但是，应注意精确地检测所有系外行星，同时最大程度地减少对非外界星星的错误分类。在本文中，我们利用了两种生成对抗网络的变体，即半监督的生成对抗网络和辅助分类器生成对抗网络，在K2数据中检测传播系外行星。我们发现，这些模型的用法可能有助于用系外行星的恒星分类。我们的两种技术都能够在测试数据上以召回和精度为1.00的光曲线分类。我们的半监督技术有益于解决创建标签数据集的繁琐任务。

组织病理学分析是对癌前病变诊断的本金标准。从数字图像自动组织病理学分类的目标需要监督培训，这需要大量的专家注释，这可能是昂贵且耗时的收集。同时，精确分类从全幻灯片裁剪的图像斑块对于基于标准滑动窗口的组织病理学幻灯片分类方法是必不可少的。为了减轻这些问题，我们提出了一个精心设计的条件GaN模型，即hostogan，用于在类标签上合成现实组织病理学图像补丁。我们还研究了一种新颖的合成增强框架，可选择地添加由我们提出的HADOGAN生成的新的合成图像补丁，而不是直接扩展与合成图像的训练集。通过基于其指定标签的置信度和实际标记图像的特征相似性选择合成图像，我们的框架为合成增强提供了质量保证。我们的模型在两个数据集上进行评估：具有有限注释的宫颈组织病理学图像数据集，以及具有转移性癌症的淋巴结组织病理学图像的另一个数据集。在这里，我们表明利用具有选择性增强的组织产生的图像导致对宫颈组织病理学和转移性癌症数据集分别的分类性能（分别为6.7％和2.8％）的显着和一致性。