Bıyık Deseni Üretiminde Çekişmeli Üretici Ağların Performans Karşılaştırması
Performance Comparison of Generative Adversarial Networks in Synthetic Image Generation
Yazar: Şahin, Emrullah; Talu, Muhammed Fatih
Dergi: Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 10 No. 4, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; GANs,Synthetic image generation,Mustache pattern,Denim fabric ; Çekişmeli üretici ağlar,Sentetik görüntü üretimi,Bıyık deseni,Denim kumaş

Çekişmeli üretici ağlar (ÇÜA) yapay öğrenmede kullanılan özel bir sinir ağı türüdür. ÇÜA kendi içinde üretici ve ayırıcı olmak üzere iki farklı modül içerir. Yüksek boyutlu verileri düşük boyutlu örneklem uzayına yakınsayarak öğrenme gerçekleştirirler. Hiper uzayda gerçek veri manifolduna yakın örneklem oluşturmak isteğimizde bu modelleri sıkça kullanırız. Enerji bazlı model yapısından dolayı gerçek veri dağılımına yakın yapay veri sentezlemesinde üstün bir başarıya sahiptir. ÇÜA mimarileri oldukça güçlü üreticilere sahip olsalar bile doğası gereği dengesiz yakınsama gibi problemlerle karşılaşabilirler. Bu problemin en bariz örnekleri genellikle gerçek iş alanlarından alınan veriler üzerinde yapılan çalışmalarda görülmektedir. Bu çalışmada görüntüden görüntüye dönüşüm yapan çekişmeli üretici ağ mimarilerinin performans incelemesi yapılıp dengesiz yakınsama problemi karşısındaki başarımı değerlendirilmiştir. Bu modellerin kaliteli bir başarım değerlendirmesi için standartlaştırılmış veri kümeleri yerine gerçek iş alanından toplanılan denim2bıyık veri kümesi kullanılmıştır. Denim kumaşları üzerine çizilen bıyık desenleri lazer cihazıyla oluşturulmaktadır. Bu cihazın istenilen bıyık desenini oluşturabilmesi için uzmanlaşmış bir personel tarafından görsel düzenleme programları ile yaklaşık 2-3 saat süren bir çalışma yapması gerekir. Çalışmada kullanılan ÇÜA mimarileri Pix2Pix, CycleGAN, DiscoGAN ve AttentionGAN’dır. Her bir mimarinin denim2bıyık veri kümesindeki eğitim ve test verileri üzerinde bıyık deseni üretim başarım değerlendirmesi ve maliyet analizi yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, bıyık desen görseli üretim hızı bir saniyenin altına düşerken, üretim doğruluğu %86 seviyelerine çıktığı görülmektedir.

Generative adversarial networks (GANs) are a special type of neural network used in machine learning. GAN contains two different modules, namely generator, and discriminator. They learn by converging high-dimensional data to low-dimensional sample space. We frequently use these models when we want to create samples close to the real data manifold in hyperspace. Due to its energy-based model structure, it has superior success in synthesizing artificial data close to the real data distribution. Even though GAN architectures have very strong generators, they may encounter problems such as unbalanced convergence by nature. The most obvious examples of this problem are often seen in studies on data from real business areas. In this study, performance analysis of generative adversarial network architectures that translate from image to image is made and its performance against unbalanced convergence problem is evaluated. For a quality performance evaluation of these models, the denim2bıyık dataset from the real business area was used instead of standardized datasets. Mustache patterns drawn on denim fabrics are created with a laser device. For this device to create the desired mustache pattern, it is necessary to work with visual editing programs for approximately 2-3 hours by specialized personnel. GAN architectures used in the study are Pix2Pix, CycleGAN, DiscoGAN, and AttentionGAN. Mustache pattern production performance evaluation and cost analysis were performed on the training and test data in the denim2bıyık dataset of each architecture. As a result of the studies, it is seen that the production speed of the mustache pattern image drops below one second, while the production accuracy reaches 86%.