Research Article

Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi

Volume: 9 Number: 1 January 29, 2021
EN TR

Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi

Abstract

Günümüzde, iç mekan konumlandırma ve kişi takip sistemlerinin uygulama alanları her geçen gün artış göstermektedir. Özellikle, hasta, personel, cihaz ve müşteri takip sistemleri ile akıllı binalar ve kalabalık tahminleme gibi birçok alanda, kişilerin konumlarının veya mekan içerisinde bulunma durumlarının doğru tespiti büyük önem taşımaktadır. İç mekan konumlandırma sistemlerinde genellikle, hedef mobil varlığın üzerine periyodik olarak radyo sinyali gönderen küçük bir cihaz yerleştirilir ve bu cihazdan elde edilen sinyaller ile varlığın konumu belirlenir. Fakat bazı ortamlarda, üzerinde herhangi bir sinyal göndericisi taşımayan varlıkların konumlarının tespit edilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Dolayısıyla, mobil cihaz kullanılmayan radyo tabanlı takip sistemlerinde, radyo sinyallerinde meydana gelen dalgalanmalar analiz edilerek, ortamdaki hareketlilik tahmin edilmeye çalışılır. Bu sistemlerde, ortamın çeşitli noktalarına periyodik olarak radyo sinyalleri gönderen ve diğer cihazların gönderdiği sinyalleri alabilen cihazlar yerleştirilir. Ortamda bulunan herhangi bir nesnenin hareket etmesi durumunda, sinyal gücündeki dalgalanmalar analiz edilerek, ortamdaki hareketlilik ve yoğunluk tahmin edilebilir. Ancak bazı durumlarda, radyo sinyallerinde hareketten kaynaklanmayan, geçici ama nispeten şiddetli dalgalanmalar yaşanabilmektedir. Bu tür dalgalanmalar, yanlış tespitlere sebep olarak, sistemin hassasiyetini ve doğruluğunu düşürmektedir. Makine öğrenmesi tekniklerinin, veriler arasındaki gizli örüntü ve karmaşık ilişkileri ortaya çıkarmadaki başarıları sayesinde, makine öğrenmesi tekniklerine dayalı kişi tespit sistemleri, geleneksel yöntemlere göre doğruluğu daha yüksek tahminleme becerisi sunmaktadır. Dolayısıyla, bu çalışmada, kapalı ortamda kişi tespiti için makine öğrenmesi algoritmalarından yararlanılmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında, 10 farklı geleneksel (Naive Bayes, Çok Katmanlı Algılayıcı (MLP), Destek Vektör Makineleri (SVM) ve K-en Yakın Komşuluk (K-NN)) ve karar ağacı tabanlı (C4.5, Random Forest, Random Tree, REPTree, Decision Stump ve HoeffdingTree) sınıflandırma algoritmaları, kapalı ortamdaki 3 farklı telsiz duyarga düğümünden elde edilen ve 23585 kayıttan oluşan veri seti üzerinde ayrı ayrı uygulanmış, doğruluk oranı ve model oluşturma süresi performanslarına göre karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çalışmada uygulanan tüm algoritmaların kapalı alandaki kişi tespitinde %80’in üzerinde başarı performansı sunduğu ve en başarılı algoritmanın %99.68 doğruluk oranı ile Random Forest olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, geleneksel ve karar ağacı tabanlı sınıflandırma algoritmaları sağlamış oldukları ortalama doğruluk oranlarına göre kıyaslandığında ise karar ağacı tabanlı algoritmaların %95.78 ile daha yüksek tahminleme becerisi sunduğu görülmektedir.

Keywords

References

  1. [1]. F. Zafari, A. Gkelias, and K. K. Leung, “A survey of indoor localization systems and Technologies,” IEEE Commun., vol. 21, no 3, pp. 2568-2599, 2019. [2]. O. Dağdeviren and V.K. Akram, “TinyOS Tabanlı Telsiz Duyarga Ağları için Bir Konumlandırma ve k-Bağlılık Denetleme Sistemi,” Bilişim Teknolojileri Dergisi, vol. 10, no 2, pp. 139-152, 2017. [3]. P. Kriz, F. Maly, and T. Kozel, “Improving Indoor Localization Using Bluetooth Low Energy Beacons,” Mob. Inf. Syst., vol. 2016, pp. 1–11, 2016.
  2. [4]. N. Karimpour, B. Karaduman, A. Ural, M. Challenger, and O. Dagdeviren, “IoT based Hand Hygiene Compliance Monitoring,” in 2019 International Symposium on Networks, Computers and Communications (ISNCC), Istanbul, Turkey, 2019, pp. 1-6.
  3. [5]. S. Chakraborty, S. K. Ghosh, A. Jamthe, and D. P. Agrawal, “Detecting Mobility for Monitoring Patients with Parkinson’s Disease at Home using RSSI in a Wireless Sensor Network,” Procedia Comput. Sci., vol. 19, pp. 956–961, 2013.
  4. [6]. O. Kaltiokallio and M. Bocca, “Real-Time Intrusion Detection and Tracking in Indoor Environment through Distributed RSSI Processing,” in 2011 IEEE 17th International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications, Toyama, 2011, pp. 61-70.
  5. [7]. T. Teixeira and A. Savvides, “Lightweight People Counting and Localizing for Easily Deployable Indoors WSNs,” IEEE J Sel. Top. Signal Process., vol. 2, no. 4, pp. 493–502, 2008.
  6. [8]. M. Nakatsuka, H. Iwatani, and J. Katto, “A study on passive crowd density estimation using wireless sensors,” in 4th International Conference on Mobile Computing and Ubiquitous Networking, Miraikan, Tokyo Japan, 2008, pp. 1-6.
  7. [9]. S. Shukri, L. M. Kamarudin, G.C. Cheik, R. Gunasagaran, A. Zakaria, K. Kamarudin, and S.N. Azemi, “Analysis of RSSI-based DFL for human detection in indoor environment using IRIS mote,” in 3rd International Conference on Electronic Design (ICED), Phuket, Thailand, 2016, pp. 216-221.
  8. [10].A. Booranawong, N. Jindapetch, and H. Saito, “A System for Detection and Tracking of Human Movements Using RSSI Signals, “ IEEE Sens. J., vol. 18, no. 6, pp. 2531–2544, 2018.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

January 29, 2021

Submission Date

July 7, 2020

Acceptance Date

October 14, 2020

Published in Issue

Year 2021 Volume: 9 Number: 1

APA
Yıldırım Taşer, P., & Akram, V. (2021). Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi. Academic Platform - Journal of Engineering and Science, 9(1), 182-193. https://doi.org/10.21541/apjes.765795
AMA
1.Yıldırım Taşer P, Akram V. Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi. APJES. 2021;9(1):182-193. doi:10.21541/apjes.765795
Chicago
Yıldırım Taşer, Pelin, and Vahid Akram. 2021. “Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi”. Academic Platform - Journal of Engineering and Science 9 (1): 182-93. https://doi.org/10.21541/apjes.765795.
EndNote
Yıldırım Taşer P, Akram V (January 1, 2021) Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi. Academic Platform - Journal of Engineering and Science 9 1 182–193.
IEEE
[1]P. Yıldırım Taşer and V. Akram, “Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi”, APJES, vol. 9, no. 1, pp. 182–193, Jan. 2021, doi: 10.21541/apjes.765795.
ISNAD
Yıldırım Taşer, Pelin - Akram, Vahid. “Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi”. Academic Platform - Journal of Engineering and Science 9/1 (January 1, 2021): 182-193. https://doi.org/10.21541/apjes.765795.
JAMA
1.Yıldırım Taşer P, Akram V. Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi. APJES. 2021;9:182–193.
MLA
Yıldırım Taşer, Pelin, and Vahid Akram. “Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi”. Academic Platform - Journal of Engineering and Science, vol. 9, no. 1, Jan. 2021, pp. 182-93, doi:10.21541/apjes.765795.
Vancouver
1.Pelin Yıldırım Taşer, Vahid Akram. Kapalı Ortamlarda Gerçek Zamanlı Kişi Tespitinde Makine Öğrenmesi Algoritmalarının Karşılaştırmalı Başarım Analizi. APJES. 2021 Jan. 1;9(1):182-93. doi:10.21541/apjes.765795