Araştırma Makalesi

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

Cilt: 7 Sayı: 2 19 Aralık 2023
PDF İndir
EN TR

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

122E021

Etik Beyan

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.

Teşekkür

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

Kaynakça

  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.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Derin Öğrenme, Evrimsel Hesaplama

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

6 Aralık 2023

Yayımlanma Tarihi

19 Aralık 2023

Gönderilme Tarihi

8 Kasım 2023

Kabul Tarihi

5 Aralık 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 7 Sayı: 2

Kaynak Göster

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, ve 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 (01 Aralık 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, ve M. Ceylan, “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”, IJMSIT, c. 7, sy 2, ss. 74–83, Ara. 2023, [çevrimiçi]. Erişim adresi: 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 (01 Aralık 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, vd. “Neonatal Hiperspektral Görüntü Sınıflandırması için 3 Boyutlu Evrişimli Sinir Ağları ile Boyut İndirgeme Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Analizi”. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies, c. 7, sy 2, Aralık 2023, ss. 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]. 01 Aralık 2023;7(2):74-83. Erişim adresi: https://izlik.org/JA95EB84YR