Yapay zeka tabanlı drone optimizasyonu
Artificial intelligence based drone optimization
Yazar: ENES CENGİZ
Danışman: PROF. DR. CEMAL YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda derin öğrenme algoritmalarının kullanımında önemli bir artış göze çarpmaktadır. Uygulamalarda derin öğrenme modellerinden konvolüsyon sinir ağı (CNN) özellikle görüntü işlemede insanlar ve araçlar gibi önemli nesneleri diğer nesnelerden ayırmak için sıklıkla kullanılmaktadır. 2012'de ImageNet Büyük Ölçekli Görsel Tanıma Yarışması'ndan (ImageNet Large Scale Visual Recognition Competition, ILSVRC) sonra, uygulamalarda CNN kullanımı oldukça yaygınlaşmaktadır. Görüntü işleme donanımlarının gelişmesiyle görüntü işleme süreci önemli ölçüde azaltılmaktadır. Bu gelişmeler sayesinde derin öğrenme üzerine yapılan çalışmaların performansı artmaktadır. Kuş bakışı farklı yüksekliklerden drone ile çekilen görüntülerden nesne tespiti oldukça zor olmaktadır. Bu çalışmada, dronlar tarafından çekilen videoda nesneleri (insan, otomobiller, bisikletler ve motosikletler) tespit etmek için bir sistem geliştirilmiştir. Sinir ağının eğitimi ve test edilmesi için, farklı yüksekliklerden kuş bakışı çekilen görüntülerden oluşan bir veri seti hazırlanmıştır. Çalışmada 2015 yılında ImageNet yarışmasında birinci olan Residual Networks (ResNet-50) ağırlıkları kullanılan RetinaNet modeli tercih edilmiştir. Sinir ağını eğitmek için, kullanıcılarına Nvidia Tesla K80 GPU desteği sunan Google'ın açık kaynak ortamı Google Colabratory kullanılmıştır. Bu ortamda, sinir ağının eğitim ve test süreçleri hızlı bir şekilde tamamlanmıştır. Eğitilmiş modelde, nesnelerin tespit işlemi için farklı eşik değerleri kullanılarak performans karşılaştırması yapılmıştır. Bu tez çalışmasının sonuçlarına göre, belirlenen nesnelerin tespitinde f1 skor değeri, 0.4 eşik değeri kullanılarak 0.906 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
It has attracted attention that significant increase in the use of deep learning algorithms recently. Convolutional neural network (CNN) from deep learning models is frequently used in applications, particularly in image processing to distinguish significant objects such as people and vehicles from other objects. After ImageNet Large Scale Visual Recognition Competition (ILSVRC) at 2012, usage of CNNs in applications has become notably widespread. Image processing process has been significantly reduced with the development of image processing equipment. Thanks to these developments, the performance of studies on deep learning have increased. Object detection has been quite difficult since bird's eye view images are taken by drone from different altitudes. In this study, a system has developed to detection objects (human, automobiles, bicycles and motorcycles) in video taken by drones. A dataset consisting of a bird's eye images taken from different altitudes has prepared in order to the training and testing of the neural network. In the study, the RetinaNet model, in which uses weights of Residual Networks (ResNet-50) was the first in the ImageNet competition in 2015, has preferred. Google Colabratory, the open source platform of Google, which offers Nvidia Tesla K80 GPU support to its users, is used to train the neural network. In this platform, training and testing procedures of the neural network have completed quickly. In the trained model, performance comparison is made by using different threshold values for objects detection process. According to results from this thesis study, f1 score value in specified objects detection is determined as 0.906 by using of 0.4 threshold value.