Deep learning applied to remote sensing image sequence analysis
Uzaktan algılanmış görüntü dizgilerinin derin öğrenme ile çözümlenmesi
- Tez No: 731879
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCHAN APTOULA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Derin öğrenme, Görüntü analizi, Uzaktan algılama, Zaman serileri, Öğrenme teknikleri, Deep learning, Image analysis, Remote sensing, Time series, Learning techniques
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sensör teknolojilerindeki yenilikler ve veri politikalarındaki gelişmeler sayesinde uzaktan algılanmış görüntüler günbegün çoğalmaktadır. Bu artış, birçok farklı alandaki problemin çözümü için yeri doldurulamaz bilgi sağlayan bu görüntülerin, uygun şekilde çözümlenmesine yönelik ihtiyacı da beraberinde getirmektedir. Ancak, uzaktan algılanmış görüntülerin, kendine özgün karakteristiğinden en uygun faydayı sağlayacak şekilde çözümlenmesi hâlâ çözülememiş bir sorundur. Derin öğrenme teknikleri, birçok alanda bilinen en iyi başarı düzeyini sağladığı için bu görüntülerin çözümlenmesi için uygun bir tercih olarak öne çıkmaktadır. Ancak, uzaktan algılanmış görüntüler, karakteristiklerinden tam anlamıyla faydalanabilmek için özelleşmiş teknikleri gerektirir. Bu tez kapsamında, uzaktan algılanmış görüntü dizgilerinin bahsi geçen karakteristiğini dikkate alarak çözümlenmesi için özelleşmiş derin öğrenme teknikleri geliştirilmiştir. Bu amaçla, her biri bahsi geçen görüntülerin en az iki karakteristiğini ele alan dört derin öğrenme yaklaşımı önerilmiştir. İlk yaklaşımda piksel seviyesinde sınıflandırma için görüntünün pikselleri ölçek-serisi şeklinde ele alınarak bir Uzun Kısa Süreli Bellek ağı ile birlikte kullanılmıştır. İkinci yaklaşımda su kalitesinin kestirimi için etiketli ve etiketsiz veriyi bir arada kullanan bir çoklu-görev öğrenen model önerilmiştir. Üçüncü yaklaşım bahsi geçen görüntülerin çözümlenmesi için hiyerarşik ağaç tabanlı temsil ile çizge evrişimli sinir ağlarını bir araya getirmektedir. Son yaklaşımda bölütleme ağlarının temel bileşenlerinden biri olan havuzlama katmanı için bir alternatif önerilmiştir. Birinci ve ikinci yaklaşımın modelleri veri kümeleriyle eğitilip sınanmış ve alternatifleriyle karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda, ilk yaklaşımda su kalitesi kestiriminde belirgin bir başarım elde edilmiş ve etiketlenmemiş verilerden faydalanmanın kestirimi iyileştirdiği gösterilmiştir. İkinci yaklaşımda piksel seviyesinde sınıflandırmada alternatiflerine göre genelleme performansında kayda değer bir artış gözlemlenmiştir. Üçüncü ve dördüncü yaklaşım için önerilen yöntemler sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Advances in sensor technology and changes in data policy have led to an ever-increasing volume of remote sensing images. However, the optimal exploitation of remote sensing images for their analysis still remains a problem due to their characteristics. Deep learning techniques come as a prominent choice for such analyzes due to their state-of-the-art results in various domains. However, remote sensing images require adapted techniques to fully exploit their characteristic. This thesis investigates the development of adapted deep learning techniques for the analysis of remote sensing image sequences, taking into account the characteristics of these images. Four deep learning methods are proposed, each targeting at least two characteristics of remote sensing images for their analysis. The first approach proposes a multi-task learning model for water quality estimation using labeled and unlabeled data. The second approach treats pixels as scale series and couples them with an LSTM network for pixel-level classification. The third approach combines a hierarchical tree-based representation with graph convolutional neural networks for remote sensing image classification. The last method proposes an alternative pooling mechanism for segmentation networks. The models of the first and second approaches are trained and tested with their datasets and compared with their alternatives. The first approach achieved a substantial increase in estimation performance and demonstrated that harnessing the unlabeled data improves water quality estimation, while a significant increase in generalization performance for pixel-level classification was observed with the second approach compared to its alternatives. The proposed methods are presented for the third and fourth approaches.
Benzer Tezler
- Deep learning based road segmentation from multi-source and multi-scale data
Çok kaynaklı ve çok ölçekli veriyle derin öğrenme tabanlı yol bölütlenmesi
OZAN ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ZAFER ŞEKER
- Single-frame and multi-frame super-resolution on remote sensing images via deep learning approaches
Derin öğrenme yaklaşımlarıyla uzaktan algılama görüntülerinde tek çerçeve ve çok çerçeve süper çözünürlük
PEIJUAN WANG
Doktora
İngilizce
2022
İletişim Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF SERTEL
- Uzaktan algılama verileri kullanarak derin öğrenmeye dayalı arazi kullanımı ve arazi örtüsü haritalama modeli geliştirme
Developing a deep learning-based land use and land cover mapping model using remote sensing data
ŞAZİYE ÖZGE ATİK
Doktora
Türkçe
2021
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZHAN İPBÜKER
- Object detection from optical satellite images using deep learning techniques
Derin öğrenme tekniklerini kullanarak optik uydu görüntülerinden nesne tespiti
ESRA YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Jeodezi ve FotogrametriGebze Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAŞKIN KAVZOĞLU
- Derin öğrenme ve makine öğrenmesi ile uydu görüntülerinin sınıflandırılması
Classification of satellite images with deep learning and machine learning
CANBERK AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELDA GÜNEY