Araştırma Makalesi

Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik

Sayı: 24 15 Nisan 2026
PDF İndir
EN TR

Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik

Öz

Otonom demiryolu sistemlerinin güvenli navigasyonu, ray hattının piksel hassasiyetinde ve kesintisiz olarak tespit edilmesine dayanmaktadır. Ancak demiryolu veri setleri, ray piksellerinin arka plana oranla çok küçük bir alanı kapladığı (~170:1) aşırı sınıf dengesizliği içermekte, bu da geleneksel metriklerin performansı hatalı değerlendirmesine yol açan "Doğruluk Paradoksu"nu ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışmada, evrişimli sinir ağı tabanlı U-Net (ResNet-34) ile görsel dönüştürücü tabanlı Segformer (B0-B5) mimarileri, bu zorlu görevin üstesinden gelme yetenekleri bakımından karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Sayısal sonuçlar, her iki modelin de %99,8’in üzerinde doğruluk elde ettiğini gösterse de piksel bazlı karmaşıklık matrisleri ve mikro-uzamsal hata analizleri, Segformer varyantlarının yama tabanlı yapısı nedeniyle ray hatlarında kopukluklar ve yüksek oranda yanlış pozitif (FP) gürültüsü ürettiğini kanıtlamıştır. Buna karşın U-Net (R34), 24,4 milyon parametre ile kendisinden 3,5 kat daha büyük olan Segformer-B5 ile istatistiksel olarak benzer (p>0,05) bir performans sergilemiş; uzamsal tümevarımsal yanlılığı sayesinde hat bütünlüğünü çok daha başarılı korumuştur. Deneyler sonucunda U-Net modeli 36,70 mIoU ve 40,72 HD95 skorlarıyla, donanımsal olarak çok daha ağır olan Segformer modellerini geride bırakmıştır. Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi sonuçları, U-Net'in düşük ölçekli ViT modellerine karşı üstünlüğünün istatistiksel olarak anlamlı olduğunu doğrulamaktadır. Çalışma sonucunda, ince-uzun yapıların segmentasyonunda model derinliğinden ziyade uzamsal sürekliliği koruyan mimari yapıların kritik öneme sahip olduğu ve parametre artışının bu görevde her zaman performans artışı sağlamadığı gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Çalışma herhangi bir destek almamıştır.

Etik Beyan

Bu çalışmada, insan veya hayvan denekler üzerinde gerçekleştirilen herhangi bir klinik, deneysel veya anket çalışması bulunmamaktadır. Çalışma kapsamında yalnızca Industrial-5i veri seti üzerinden yapay zeka algoritmaları analiz edildiğinden, TR Dizin kriterleri uyarınca "Etik Kurul İzni" alınmasına gerek yoktur. Çalışmanın tüm aşamalarında bilimsel araştırma ve yayın etiği kurallarına uyulmuştur.

Kaynakça

  1. [1] Ü. Ekici ve T. Ferşadoğlu, “Demiryolu taşımacılığının diğer taşımacılık modlarıyla karşılaştırılması ve sağladığı avantajlar”, Demiryolu Mühendisliği, sy 19, ss. 121-132, Oca. 2024, doi: 10.47072/demiryolu.1385217.
  2. [2] A. G. Seferoğlu ve F. Polat, “Kayseri’de otobüs ve tramvay hizmet kalitesi: Yolcu memnuniyetinin karşılaştırmalı bir analizi”, Journal of Innovative Engineering and Natural Science, c. 5, sy 2, ss. 884-900, Tem. 2025, doi: 10.61112/jiens.1694523.
  3. [3] M. A. Elmuhammedcebben, İ. Aydın, ve M. Sevi, “Demiryolu ortamında nesne tespiti için derin öğrenme yöntemlerinin geliştirilmesi ve zed kamerası ile mesafe ölçümü”, Demiryolu Mühendisliği, sy 22, ss. 10-24, Tem. 2025, doi: 10.47072/demiryolu.1645019.
  4. [4] C. Taştimur, “Efficient and real-time railway track fault classification using CNN integrated with convolutional block attention module”, Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 13, sy 2, ss. 351-356, Ara. 2025, doi: 10.18586/msufbd.1763332.
  5. [5] X. Wan vd., “Environmental suitability analysis integrating carbon emission evaluation for green railway alignment optimization”, International Journal of Rail Transportation, c. 14, sy 1, ss. 45-71, Oca. 2026, doi: 10.1080/23248378.2025.2474496.
  6. [6] C.-C. Chang, K.-H. Huang, T.-K. Lau, C.-F. Huang, ve C.-H. Wang, “Using deep learning model integration to build a smart railway traffic safety monitoring system”, Scientificit Reports, c. 15, sy 1, s. 4224, Şub. 2025, doi: 10.1038/s41598-025-88830-7.
  7. [7] Y. Weng, H. Xiang, X. Chen, C. Zhang, L. Jia, ve F. Chen, “MFD-UNet: a complex railway track boundary segmentation algorithm for drone vision based on multi-scale fusion and deformable pyramid blocks”, Measurement Science and Technology, c. 36, sy 1, s. 016198, Ara. 2024, doi: 10.1088/1361-6501/ad9cae.
  8. [8] T. Jiang vd., “RailSeg: Learning local–global feature aggregation with contextual ınformation for railway point cloud semantic segmentation”, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, c. 61, ss. 1-29, 2023, doi: 10.1109/TGRS.2023.3319950.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Otonom Araç Sistemleri

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

15 Nisan 2026

Gönderilme Tarihi

16 Mart 2026

Kabul Tarihi

15 Nisan 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Sayı: 24

Kaynak Göster

APA
Akkaya, A. (2026). Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik. Demiryolu Mühendisliği, 24. https://doi.org/10.47072/demiryolu.1910383
AMA
1.Akkaya A. Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik. Demiryolu Mühendisliği. 2026;(24). doi:10.47072/demiryolu.1910383
Chicago
Akkaya, Ahmet. 2026. “Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik”. Demiryolu Mühendisliği, sy 24. https://doi.org/10.47072/demiryolu.1910383.
EndNote
Akkaya A (01 Nisan 2026) Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik. Demiryolu Mühendisliği 24
IEEE
[1]A. Akkaya, “Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik”, Demiryolu Mühendisliği, sy 24, Nis. 2026, doi: 10.47072/demiryolu.1910383.
ISNAD
Akkaya, Ahmet. “Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik”. Demiryolu Mühendisliği. 24 (01 Nisan 2026). https://doi.org/10.47072/demiryolu.1910383.
JAMA
1.Akkaya A. Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik. Demiryolu Mühendisliği. 2026. doi:10.47072/demiryolu.1910383.
MLA
Akkaya, Ahmet. “Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik”. Demiryolu Mühendisliği, sy 24, Nisan 2026, doi:10.47072/demiryolu.1910383.
Vancouver
1.Ahmet Akkaya. Aşırı Sınıf Dengesizliği Altında İnce Doğrusal Yapıların Segmentasyonu: Demiryolu Veri Setlerinde Doğruluk Paradoksu ve Mimari Verimlilik. Demiryolu Mühendisliği. 01 Nisan 2026;(24). doi:10.47072/demiryolu.1910383