Research Article

Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi

Volume: 7 Number: 2 December 19, 2023
EN TR

Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi

Abstract

Hiperspektral Görüntüleme (HSG) verilerinin yüksek boyutlu olması, sınıflandırma performansını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle, birçok HSG sınıflandırma uygulamasında, yüksek boyutlu verilerle başa çıkmak için boyut indirgeme yöntemlerine başvurulmaktadır. Boyut indirgeme yöntemleri, kullanışlı özelliklerin elde edilmesini hedeflemektedir. Bu sürecin sonucunda veri boyutu azaltılmakta ve işlem maliyeti düşürülmektedir. Bu çalışmada, neonatal HSG sınıflandırma başarısını artırmak için veriler üzerine çeşitli boyut indirgeme yöntemleri uygulanmıştır. Hem uzamsal hem de spektral özelliklere erişebilen özel bir 3 boyutlu evrişimli sinir ağı (3B-ESA) modeli sınıflandırma için kullanılmıştır. Birçok boyut indirgeme yöntemi farklı performans değerlendirme ölçütleri kullanılarak değerlendirilmiş ve Temel Bileşenler Analizi (TBA) ile en iyi sonuca ulaşılmıştır. TBA, genel doğruluk oranı dışında boyut indirgeme süresi bakımından diğer yöntemlere kıyasla oldukça başarılı olmuştur. Bu sayede TBA, anlamlı spektral özelliklerin daha kısa bir sürede elde edilmesini sağlayarak hesaplama maliyetini düşürmüştür. Ayrıca, Negatif Olmayan Matris Ayrışımı (NOMA) ve Yerel Doğrusal Gömme (YDG) yöntemleri de başarılı sonuçlar vermiştir. t-Dağıtılmış Stokastik Komşu Gömme (t-SKG) yöntemi, iyi sonuçlar vermesine rağmen boyut indirme işleminde en fazla süreyi alan yöntem olmuştur. Sonuç olarak, bu çalışma neonatal hiperspektral görüntü sınıflandırmasında çeşitli boyut indirgeme yöntemlerinin başarılı sonuçlar elde edilmesini sağlayabileceğini göstermektedir. Bu tür tekniklerin kullanılması, yüksek boyutlu HSG verilerini daha işlenebilir hale getirerek sınıflandırma performansını artırmaktadır.

Keywords

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

122E021

Ethical Statement

Bu çalışmanın, özgün bir çalışma olduğunu; çalışmanın hazırlık, veri toplama, analiz ve bilgilerin sunumu olmak üzere tüm aşamalarından bilimsel etik ilke ve kurallarına uygun davrandığımızı; bu çalışma kapsamında elde edilmeyen tüm veri ve bilgiler için kaynak gösterdiğimizi ve bu kaynaklara kaynakçada yer verdiğimizi; proje kapsamında insanları içeren deneyler için 2013 yılında revize edilen Dünya Tıp Birliği Helsinki Bildirgesi'ne ve hayvan deneyleri için 2010/63/EU sayılı AB Direktifine uygun olarak gerçekleştirildiğimizi beyan ederiz.

Thanks

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK, proje numarası: 122E021) tarafından desteklenmiştir.

References

  1. [1] G. ElMasry and D. W. Sun, “Principles of hyperspectral imaging technology”. In Hyperspectral imaging for food quality analysis and control, Academic Press, pp. 3-43, 2010.
  2. [2] W. Wu, Z. Zhang, L. Zheng, C. Han, X. Wang, J. Xu, and X. Wang, “Research progress on the early monitoring of pine wilt disease using hyperspectral techniques,” Sensors, vol. 20, p. 3729, 2020.
  3. [3] Y. Q. Wan, Y. H. Fan, and M. S. Jin, “Application of hyperspectral remote sensing for supplementary investigation of polymetallic deposits in Huaniushan ore region, northwestern China,” Scientific Reports, vol. 11, p. 440, 2021.
  4. [4] J. Jia, Y. Wang, J. Chen, R. Guo, R. Shu, and J. Wang, “Status and application of advanced airborne hyperspectral imaging technology: A review,” Infrared Physics & Technology, vol. 104, p. 103115, 2020.
  5. [5] M. Cihan, and M. Ceylan, “KÇ3B-ESA: Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için Yeni 3B Evrişimli Sinir Ağı ve Uzaktan Algılama Uygulaması,” Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Ejosat Special Issue 2020 (ICCEES), pp. 65-71, 2020.
  6. [6] H., Pu, Q., Wei, and D. W. Sun, “Recent advances in muscle food safety evaluation: Hyperspectral imaging analyses and applications,” Critical Reviews in Food Science and Nutrition, vol. 63, pp. 1297-1313, 2023.
  7. [7] M. Cihan, M. Ceylan, and A. H. Ornek, “Spectral-spatial classification for non-invasive health status detection of neonates using hyperspectral imaging and deep convolutional neural networks,” Spectroscopy Letters, vol. 55, pp. 336-349, 2022.
  8. [8] C. Cucci, M. Picollo, L. Chiarantini, G. Uda, L. Fiori, B. De Nigris, and M. Osanna, “Remote-sensing hyperspectral imaging for applications in archaeological areas: Non-invasive investigations on wall paintings and on mural inscriptions in the Pompeii site,” Microchemical Journal, vol. 158, p. 105082, 2020.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Deep Learning, Evolutionary Computation

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

December 6, 2023

Publication Date

December 19, 2023

Submission Date

November 8, 2023

Acceptance Date

December 5, 2023

Published in Issue

Year 2023 Volume: 7 Number: 2

APA
Cihan, M., Çevik, M., Yılmaz, N., Konak, M., Soylu, H., & Ceylan, M. (2023). Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies, 7(2), 74-83. https://izlik.org/JA95EB84YR
AMA
1.Cihan M, Çevik M, Yılmaz N, Konak M, Soylu H, Ceylan M. Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi. IJMSIT. 2023;7(2):74-83. https://izlik.org/JA95EB84YR
Chicago
Cihan, Mücahit, Mahmut Çevik, Nezahat Yılmaz, Murat Konak, Hanifi Soylu, and Murat Ceylan. 2023. “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması Için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları Ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies 7 (2): 74-83. https://izlik.org/JA95EB84YR.
EndNote
Cihan M, Çevik M, Yılmaz N, Konak M, Soylu H, Ceylan M (December 1, 2023) Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies 7 2 74–83.
IEEE
[1]M. Cihan, M. Çevik, N. Yılmaz, M. Konak, H. Soylu, and M. Ceylan, “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”, IJMSIT, vol. 7, no. 2, pp. 74–83, Dec. 2023, [Online]. Available: https://izlik.org/JA95EB84YR
ISNAD
Cihan, Mücahit - Çevik, Mahmut - Yılmaz, Nezahat - Konak, Murat - Soylu, Hanifi - Ceylan, Murat. “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması Için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları Ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies 7/2 (December 1, 2023): 74-83. https://izlik.org/JA95EB84YR.
JAMA
1.Cihan M, Çevik M, Yılmaz N, Konak M, Soylu H, Ceylan M. Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi. IJMSIT. 2023;7:74–83.
MLA
Cihan, Mücahit, et al. “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması Için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları Ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies, vol. 7, no. 2, Dec. 2023, pp. 74-83, https://izlik.org/JA95EB84YR.
Vancouver
1.Mücahit Cihan, Mahmut Çevik, Nezahat Yılmaz, Murat Konak, Hanifi Soylu, Murat Ceylan. Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi. IJMSIT [Internet]. 2023 Dec. 1;7(2):74-83. Available from: https://izlik.org/JA95EB84YR