22
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
Uzaktan algılama verilerinin yersel ölçümlerle entegrasyonu ile toprak tuzluluk haritalaması; Aşağı Seyhan Ovası, Adana, Türkiye
To properly respond to the global changes, which challenge the scientific community to make available the data for a decade or continuous data in order to monitor the changes of atmosphere, ocean, and land, the remote sensing science can be helpful. Only remote sensing from space, can provide the global, repeatable, continuous observations of processes, needed to understand the Earth system as a whole. Remote sensing data can be used in several applications such as, meteorological data collection, change detection and land cover mapping, disaster monitoring and so on. One of the important applications of remote sensing is to detect and monitor the soil salinity level in agricultural areas. Saline soils are present in many areas of the world. Moderate to severe salinity, which is more or less visible in the landscape, reduces the annual yields of most crops. In the lower Seyhan plate of Adana district in Turkey, soil salinity problem can be mentioned as one of the growing problems in the area. In this study the soil salinity detection of Seyhan plate from years, 2009 to 2010 were analyzed using remote sensing methods. Multitemporal data were acquired from LANDSAT 7-ETM+ satellite in four different dates (19-April-2009, 12-October-2009, 21-March-2010, 31-October-2010). The field electrical conductivity (EC) measuremnts, collected by Landscape Planning Department of Cukurova University during the years 2009 to 2010 were used as a ground-truth data together with the Landsat images. In the introduction part of the study, definition of remote sensing and a brief summary of the topic are given. In the second chapter, as an principles of remote sensing, the electromagnetic spectrum and radiation and electromagnetic interaction with Earth's features, spectral reflectance are explained. In the third chapter, general information about soil salinity and the role of remote sensing in soil salinity detection are provided alongside some literatures related to soil salinity detection using remote sensing. In the fourth chapter, different remote sensing satellites, which are suitable for soil salinity mapping, sensors and their characteristics, are given. In the fifth chapter, digital image is defined and main image processing steps and methods are explained. In the application chapter, the study area and the data used including satellite data and field EC measuremnts are defined. In this study, it is aimed to evaluate the soil salinity level in the study area, using the field EC measurements and remote sensing technology; and to produce the soil salinity map of Seyhan plate of Adana district. With regard to the above objectives, the following processing steps were applied. First, the map projection of all Landsat 7 ETM+ images used, were changed to European 50 in order to be compatible with the projection of field collected data. Then the radiometric correction was done in order to extract the top of atmosphere (TOA) value of each band. Different salinity and vegetation indices were applied to analyze the changes of salinity level in different soil conditions. Then in order to predict the soil salinity, the correlation between field EC measurements and remote sensing data were calculated. Correlation of EC value with DN or TOA value of each band and correlation of EC value with different indices were taken in to consideration in two regression models, the simple linear regression (SLR) and multiple linear regression (MLR). In simple linear regression, the correlation of EC value with DN or TOA of each band of satellite in sampled location was calculated, whereas in multiple regression, the correlation of EC value with DN or TOA value of all bands was computed. In the third approach, the combination of satellite bands and different vegetation and salinity indices were used as independent variables. Since the results of simple linear regression did not yield satisfactory results, the highest correlation (78.40%) was achieved using MLR method. In this correlation the all bands of satellite image dated on 21st March, 2010 and EC value was calculated. Finally the satellite data which shows the highest correlation (21st March, 2010) was chosen for producing the soil salinity map. In the final chapter, the results obtained in the application phase and the efficiency of remote sensing in soil salinity detection and mapping are discussed. Besides, some recommendations for the future research and the problems which encountered during analysis are outlined.
Yeni bir ultra geniş bandlı mikroşerit anten tasarımı
Demands for high rate and broad band communication technologies have been increased in recent years. These requirements lead organization such as FCC to define a new frequency range and standards to fulfill the needs. One of these standards today known as Ultra Wideband (UWB). The following thesis focused on this technology and tried to present a practical design of antenna supporting UWB systems. UWB technology is clearly presented in the second chapter and explains different approaches used to cover its requirements. The technology itself, without its implementation would be meaningless; therefore, methods of implementation and main applications of this technology will be described briefly. Methods of implementing UWB technology on microstrip substrate antenna disscussed in chapter three. A short introduction about the history of antennas will be good start for this chapter. The key to understand an antenna and its functioning is electromagnetic radiation. Despite prevalent believes, there is no need to be specialist in integro-differential equations to understand electromagnetic radiation. In order to grasp the concepts of electromagnetic radiation, one only needs to understand the electricity and magnetism. Researches in these fields, goes back to nearly two thousand years. Great scientists worked in these fields to deliver the great results to James Clerk Maxwell, who is the most known person in electromagnetic fields for what are currently called the Maxwell equations. In this chapter, it's tried to cover all the materials might be required for design procedure. Different feeding techniques that are used in microstrip antennas are also described. Last part of chapter three presents different techniques for widening the bandwidth. In chapter 4, a new heptagon shape microstrip antenna is presented. The antenna is fed using probe feeding technique with uniform ground plane. Proper slots have been employed to enhance the bandwidth. The antenna is designed and fabricated on the substrate of FR4 which will decreases the cost of fabrication as an important factor in industry. All the simulations have been done using HFSS software.
Sayılabilir sonsuz sıralı dizeylerde çokdeğişkenliliği yükseltilmiş çarpımlar okuçlulandırımlı dizey gösterilimleri (ÇYÇODG)
Bu çalışmada, Sobol'ca önerilen ve bilimcil yazında, artık, önemli bir konumda olan ve ingilizcesi "High Dimensional Model Representation (HDMR)" olan "Yüksek Boyutlu Biçe Gösterilim (YBBG)" yaklaşımının Demiralp ve topluluğunca önerilen ve genişletilmiş biçimi olan "Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Gösterilimi (ÇYÇG)" yöntemi araç olarak alınmıştır. ÇYÇG'nin özyineleyişli biçimi olarak çok yakınlarda geliştirilmiş olan üçköşegenleştirim amaçlı yeni bir olgu da, özel olarak, sayılabilir sonsuz sayıda yatay ve düşey sıraları olan dizeylerin okuçlu (ing: arrowheaded) dizey çekirdekli çarpımcıl ayrıştırıma götürülebilişine olanak sağlayacak biçimde uyarlanmış ve böylece yeni bir alanda yeni ve özgün bir gösterilim elde edilmiştir. Ortaya çıkan yeni yönteme "Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Okuçlulandırımlı Dizey Gösterilimi" adı verilmiştir. ÇYÇG böl–yönet düşüncesine dayanan bir toplamcıl ayrıştırımdır. Çokdeğişkenli işlevlerin destek işlevi adı verilen, her biri değişik tek bir değişkene bağımlı yapılar yardımıyla daha az değişkenli işlevlerin çokdeğişkenliliği asıl işlevinkine eşdeğer olan çarpımcıl terimlerin toplamı türünden anlatımında kullanılır. Her bir toplananda (ing: summand), sırasıyla, değişmez, tek değişkenli, iki değişkenli ve bu biçimde ilerleyerek sonunda odak işlevinkine eşdeğer çok değişkenlilikte işlevlerden biri bilinmeyen çarpan olarak görünür. Her bir çarpımcıl toplanan, çokdeğişkenlilik düzeyi odaktaki işlevinkine eşdeğer olacak biçimde destek işlevi çarpanı içermek durumundadır. Çokdeğişkenliliğin yükseltimi olgusu bu gerçeği yansıtmaktadır. Gösterilimde toplamcıl terimler arasında, odaktaki işlevin içinde uzandığı Hilbert uzayını tanımlayan iççarpım altında, toplamcıl terimlerin aralarında dikgen oldukları kanıtlanmış bir ilerisürümdür (ing: conjecture). Bu dikgenlik kullanılarak oluşturulan nitelik ölçenleri ile açılımdaki her bir toplamcıl terimin gösterilimdeki katkısı incelenebilmektedir. ÇYÇG yönteminin özel durumlar için geliştirilmiş birçok türü vardır. Özdüzeyce baskın dizeyler için geliştirilen Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Üçköşegencil Dizey Gösterilimi de bunlardan biridir. Herhangi bir dizey ÇYÇÜDG ile üçköşegencil duruma getirilip, dizey yaklaştırımı elde edilebilir. Bir dizey, özel olarak yalnızca dışçarpımlardan oluştuğunda, ÇYÇÜDG yöntemine benzer olarak geliştirilen ve savın asıl konusu olan, Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Okuçlulandırımlı Dizey Gösterilimi kullanılmaktadır. Savdaki özgün görüşün çıkış konumu bu düşünceye dayanmaktadır. Savın ana bölümü olan dördüncü bölümde, ÇYÇODG ayrıntılı olarak anlatılmış, yöntemin özel durumlarına yer verilmiştir. Okuçlu bir dizeyin ÇYÇÜDG yardımıyla üçköşegencil duruma getirilişi ve iki yöntem arasındaki geçiş gösterilmiştir. Savın beşinci bölümünde, yöntemlerin üzerinden uygulayışlar gerçekleştirilerek, alınan sonuçların geliştirilen yöntemin betikler aracılığıyla etkinliği incelenmiş ve çok destekleyici görünümler elde edilmiştir. Sonuçlar bölümünde, savdaki bulgu ve başarımların incelenimi sonucunda elde edilen durumlara ve yorumlara yer verilmiştir.
Arazi örtüsü/kullanımının Landsat 5 TM verileri ve indisler yardımıyla analizi
Land cover and land use of earth has significantly been changed by natural and non-natural reasons throughout time and the amount of this change, which has increased by the passing years, were determined by various studies. The areas most affected by this change are countries and the metropolitan cities, which are under pressures due to an unprecedented increase in population growth and developments as the result of urbanization and industrialization. There are several studies about the change of land cover in big cities through the years and different methodologies for detecting these change were performed. Istanbul is among the cities that have undergone a large amount of land cover changes because of various factors specifically urbanization and population growth. Urbanization phenomena with all its advantages for people, causes the large portion of land cover and land use change in big cities such as in Istanbul. Besides the urbanization, there are so many other factors, which should be considered and controlled carefully. Vegetation reduction in the areas, which occurred due to the development of city and new constructions, is one of the consequences of the global land surface change in highly urbanized countries and cities. Remotely sensed images and especially Landsat images with their long-term archive are the main sources in analyzing the changes happening both in the urban areas and vegetation covers. Classification of Landsat images are the mostly used and simple methodology for detecting the changes and checking the amounts of increase and decrease in the urban and vegetation classes. Vegetation indices are commonly applied intermediates for emphasizing the specific feature on the land cover such as vegetation, urban areas and soil environment. In this study, temporal changes occurred in the vegetation cover and built-up areas in mega city of Istanbul were determined by using the potential of the remotely sensed data and utilizing Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) and Built-up area Index (BU). Benefiting by pre-determined changed areas, in 150 changed areas (points) the relation between indices values were analyzed. Landsat 5 TM data images of Istanbul in June of 1984, 2002, 2007, 2009 and 2011 were used in this study. Land cover/use changes through the entire metropolitan area were determined. According to analysis in the built –up area between 1984 and 2011, the vegetation cover of the completed infrastructural residential areas increased considerably in last two years, 2009 and 2011, compared to 2007. This can be because of the reorganization of the vegetation cover with built-up areas. As the result of study, it can be asserted that indices generated by utilizing the multispectral feature of Landsat 5TM, which has the long-term archive of satellite images, can be used for determining the land cover/use changes. In addition, it is shown that various analyses can be done by exploring the relation between indices.
Katmanlı sinir ağları kullanılarak göğüs radyografilerinde göğüs tüpü tespiti için bir yaklaşım
We propose an approach to train a Convolutional Neural Network (CNN) to detect chest tubes present on radiographs. To better detect the chest tube skeleton as the final output, non-uniform rational B-spline (NURBS) curves are used to automatically fit to the CNN output. This is the first study conducted to automatically detect artificial objects in the lung region of chest radiographs. Other automatic detection schemes work on the mediastinum. According to our initial tests, we decided to use the Gradient Descent and Cross-Entropy algorithms with a sigmoid activation function with 5 layers. Our final CNN architecture contains 2, 32, 32, 128, and 1 nodes for the successive layers. Between layers, there are 32, 16, 128, and 1 links for each node in the layers. After a series of tuning tests, the learning rate was selected as 0.1. We evaluated the performance of the model using a pixel-based ROC analysis. Each true positive, true negative, false positive and false negative pixel is counted and used for calculating average accuracy, sensitivity, and specificity percentages. The results were 99.99 % accuracy, 59 % sensitivity, and 99.99 % specificity.
Çok yönlü dizilerin çokdeğişkenliliği yükseltilmiş çarpımlar gösterilimi aracılığıyla ayrıştırımı ve uygulamaları
Bu savın düzenlenim aşamasında, günümüzde yüksek boyutlu veri analizinde ve işleyişinde sıklıkla kullanılan çok yönlü dizi yapılarının ayrıştırımı için Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Gösterilimi (ÇYÇG) tabanlı ayrıştırım yönteminin uygulanım olanakları araştırılmıştır. Çok yönlü dizi, 1-yönlü dizi olarak tanımlayabileceğimiz yöneylerin (vektörler) ve 2-yönlü dizi olarak tanımlayabileceğimiz dizeylerin (matrisler) genelleştirilmiş durumudur. Çok yönlü dizi ayrıştırımı ise dizey ayrıştırımında olduğu gibi, N-yönlü bir diziyi her biri özüne özgü değişik nitelikleri taşıyacak biçimde öğelere ya da bileşenlere ayırmaktır. Genel olarak N-yönlü dizilerin ayrıştırımı için çokludoğrusal cebir (ing: multilinear algebra) tabanlı yöntemler kullanılmaktadır. Sav kapsamında gündeme alınan ayrıştırım yöntemleri ise sayıtçıl (istatistiksel) bir açılım yöntemi olan ÇYÇG'ni taban almaktadır. Bir N-yönlü dizi için ÇYÇG ise N sayıda destek yöneyi ve bunların dışında bir değişmez bileşen, N sayıda 1-yönlü bileşen, {N(N-1)}/{2} sayıda 2-yönlü bileşen ve bu biçimde gittikçe artan yönlülüğü olan 2^N sayıda bileşenden oluşmaktadır. Kuşkusuz, uygulamalarda bu düzeyde çok bileşen ile çalışmak sayısal bir indirgeyiş sağlamayacağından bu gösterilimi kesimcil uygulayarak ilgili çok yönlü diziyi en iyi biçimde anlatabilen sayıda bileşen kullanılmaktadır. Sav düzenleyişi kapsamında ÇYÇG ile çok yönlü dizilerin ayrıştırımı dışında ÇYÇG tabanlı 3 değişik ayrıştırım yöntemi türetilmiştir. Bunlardan ilki olan İndirgeyimcil ÇYÇG (İ-ÇYÇG), ÇYÇG'nin sayıtçıl (istatiksel) özelliklerinin yanısıra izgecil özellikler de taşıdığından melez bir yöntem olarak görülebilir. Bu yöntemde, erekteki (hedefteki) çokludizi, iki çarpanlı toplamlar yapısında ayrıştırılır. Çarpımdaki toplam yön sayısı değişmemek koşuluyla, çarpanların her birinde istenilen sayıda yön alınabilir. Ancak, ilk çarpanlarda hep eş sayıda yön bulunmalıdır. Buradaki uygulamalarda, çarpanlardan biri yöney (bir yönlü dizi) alınmış ve böylece diğer çarpanda yön sayısı 1 düşürülebilmiştir. Savda, bu biçimdeki İndirgeyimcil ÇYÇG çok yönlü dizi yaklaştırımında uygulanmış ve sonuçları uygulama bölümünde verilmiştir. Yönlerin iki çarpana dağıtımı olgusu eşsiz değildir. Üstelik, ardışık olarak yön değişimlerine yol açabilen seçimler de gündeme getirilebilmiş ve yaklaştırım niteliği olumlu etkilenebilmiştir. Öbür açılım yöntemlerinden biri olan Küçük Ölçeklerde ÇYÇG (KÖ- ÇYÇG) ise veri küme'sini altkesimlere ayırarak her bir altkesimde ÇYÇG yöntemini uygulayış görüşüne dayanmaktadır. KÖ-ÇYÇG yöntemi daha küçük bir uzamcıl alanda (geometrik bölgede) ÇYÇG'nin daha iyi yakınsayış sağlayacağını kanıtlar niteliktedir. Ayrıca bu ileri sürümün doğruluğu görüntü geri çatma (ing : image reconstruction) gibi gerçek yaşam uygulayışları üzerinde gösterilmiştir. Bu yöntem köklerini Sav Danışmanı olan Metin Demiralp'in önderliğindeki Bilişim Enstitüsü Bilgisayım Bilimi ve Yöntemleri Topluluğu (BEBBYT) araştırımlarında yer alan '' Sıfır Oylumda ÇYÇG'' inceleyişlerinden almaktadır. Bu ise '' Sıfır Oylumda YBBG (Yüksek Boyutlu Biçe Gösterilim, ing: High Dimensional Model Representation-HDMR)'' inceleyişlerinin ÇYÇG uyarlanışıdır. Bu araştırımlarda, YBBG ya da ÇYÇG'nin üzerine kurulduğu uzamcıl (geometrik) bölgenin uygun bir biçimde ölçeklendiğinde ve, ölçeğin bölgeyi noktaya dönüştüreceği biçimde sıfıra götürülüşün de, değişmezliğin sonsuz baskınlığa erişeceği gösterilmiştir. Yazarın da bu doğrultuda bir yazısı bulunmaktadır. Bu baskınlık, '' Sıfır Oylum Yaklaştırımı'' olarak adlandırılan bir çizemin (ing: scheme) ÇYÇG uygulanışlarında kullanılabileceğini akla getirmiş ve savda bu doğrultuda da adımlar atılmıştır. Savda kullanılan ve ÇYÇG'nden türetilmiş üçüncü yöntem olan Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Üçköşegencil Dizey Gösterilimi (ÇYÇGÜDG) ise her ne düzeyde ÇYÇG tabanlı olsa da özüne özgü özyineleyişli bir yapı olarak ortaya çıkmıştır. Dizeylerin dördül (kare) de olsalar dikdörtgen de olsalar, üçköşegencil (ing: tridiagonal) bir yapıya dönüştürülüşleri için geçerli olan ve işlerlik düzeyi yüksek olan bir araç olarak yapılandırılmıştır. ÇYÇÜDG'nin çok yönlü dizi ayrıştırım yöntemi olarak başarımı görüntü geri çatış ve yüz görüntüsü irdeleyiş (ing : face image retrieval) sistemi çalışmalarında gözlemlenmiştir. Savda bu doğrultuda yeterince bildirim verilmektedir. Bu çalışma kapsamında üretilen her bir yöntem özgün olup her birinin değişik alanlardaki başarımı ilgili çok yönlü dizinin nicel ve nitel özelliklerine bağlı olduğu düzeyde kullanılan ayrıştırım yönteminin niteliğine de bağlıdır. Bu nedenle, çok yönlü dizi biçiminde anlatılabilen bir veri küme'sinin ayrıştırımının nasıl yapılacağı sorusu da aslında bu ayrıştırımın bileşenlerinin ya da tümünün ne amaçla kullanılacağı ile ilintilidir. Savda, olgunun bu yanına da özen gösterimi için ilgi çekici bir anlatım sergilemine çabalanmıştır.
Spot 6 uydu görüntüleri üzerinde uzaktan algılama sınıflandırma yöntemleriyle orman arazisinde azalma tespiti
İstanbul Boğazı'nda yapılan 3. Boğaz Köprüsü projesi ile İstanbul Kuzey Ormanları'nda ortaya çıkan küçülme, bölgenin en güncel ve ciddiyet kazanmış coğrafi sorunları arasında belki de başı çekmektedir. Bölgedeki ağaç sayısındaki azalmanın coğrafi temellere dayanarak tespiti, birçok beşeri bilim dalında yapılacak çalışmalara bilimsel kaynak sağlamakla birlikte, haberleşme ve görüntü işleme alanlarında da geliştirilmeye açık bir uygulama problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışması, literatürde bulunan birçok görüntü sınıflandırma ve nesne tanıma yöntemlerinin incelenmesi, pan-keskinleştirilmiş orto rektifiye optik uydu görüntüleri uygulanması ve karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Fransız Ulusal Uzay Araştırmaları Ajansı (CNES) 'na ait olan SPOT 6 uydu görüntüleri, bahsi geçen güncel problemde kullanılmak üzere yüksek derecede elverişli verilere sahiptir. Bu nedenle çalışmada,orman/ağaç tanıma yöntemleri SPOT 6 uydusu 1,5 metre mekânsal çözünürlüklü pan-keskinleştirilmiş görüntüler üzerinde uygulanmış ve başarımları karşılaştırılmıştır. Üzerinde çalışılan görüntüler, İstanbul Teknik Üniversitesi Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Uygulama Araştırma Merkezi'nden temin edilmiştir. SPOT 6 uydusundan ham olarak, pan-kromatik ve multispektral olarak elde edilen görüntüler, bu merkezde pan-keskinleştirme yöntemleriyle birleştirilmiş ve farklı tarihli uydu görüntüleri eş koordinatlara oturtularak (orto retrifikasyon) çalışmaya elveşirli hale getirilmiştir. Bu çalışmadaki görüntü sınıflandırma yöntemleri, piksellerin bant değerlerinin dik kesişimlerinin oluşturduğu geometrik bir temel üzerinde gerçekleştirilmektedir. Farklı bantlardaki tüm olası renk değerlerinin oluşturduğu çok boyutlu uzayda, her bir piksel spektral özelliklerine göre oluşan gruplardan birine yerleşir. Sınıflandırma, eğitimsiz ve eğitimli sınıflandırma olarak ikiye ayrılır. Aralarındaki fark; sınıflandırma sisteminin arazi bilgisine daha önceden sahip olup olmamasına bağlıdır. Eğitimsiz sınıflandırma yöntemleri olarak çalışmada, K-ortalamalar algoritması ve ISODATA yöntemleri, eğitimli sınıflandırma yöntemleri olarak da istatistiksel sınıflandırma yöntemleri olan Paralelyüzlü Sınıflandırma Yöntemi, En Yakın Komşuluk ve En Yüksek Olasılık yöntemleri incelenmiş ve uygulanmıştır. Uygulanan sınıflandırma yöntemlerinin yüzde skalasındaki sonuçları, aynı coğrafyada öncül bir çalışma yapılmadığı için elle yapılmış olan sınıflandırma bilgileriyle karşılaştırılmıştır. Elle sınıflandırma, bilgisayar ortamında Adobe Photoshop ve MATLAB programları üzerinde gerçekleştirilmiştir ve İstanbul Kuzey Ormanları'ndaki küçülmenin literatüre girebilecek tek göstergesidir. Karşılaştırmada, sınıflandırma algoritmaları, kendileriyle aynı matematiksel temellere dayanan, En Küçük Kareler Yaklaşımı, Q Görüntü Kalite İndisi ve Korelasyon Katsayısı yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçlarına göre algoritmaların bir kısmının, ilgili bölümde de görülebileceği gibi, elle sınıflandırmaya yeterince yakın sonuçlar verdiği söylenebilir. Bu sonuçların ışığında, aynı coğrafyanın daha ileri sınıflandırma yöntemleriyle de karşılaştırılması amaçlanmış ve ileriye dönük çalışmalar arasında planlanmıştır.
Meme tümörünün mikrodalga ile görüntülenebilmesi için anten ve ölçüm sistemi
With the increasing demand for better medical imaging technologies, different medical screening procedures become a research topic for scientific community. One of the important challenges in today's medical imaging is surely the early detection of breast cancer. The breast cancer is one of the very dangerous health threat for women. This disastrous illness is observed approximately one in eight women by the age of ninety years old. The likelihood of successful treatment increases with early detection of breast cancer increases. Up to now, X-ray tomography is the golden standard for characterizing and detecting the breast cancer. In contrast to this fact, X-ray mammography has significant disadvantages. These disadvantages trigger a search for different imaging modalities, which can be integrated with currently available imaging technologies. Microwave imaging is one of those newly emerging solutions. The use microwaves in the early detection of breast cancer is motivated by several reasons. First of all, it is shown that the electrical properties of the malignant and normal tissues are substantially different, which can be easily revealed by microwave imaging. Moreover, microwaves can easily penetrate into breast tissue at a few GHz ranges. Considering that the dimensions of the breast is comparable with the wavelength at those frequencies, the malignancies can be detected from the scattered field by means of nonlinear inverse scattering algorithms. Nowadays, there are many different studies to design microwave imaging systems for the early detection of the breast cancer. An inevitable part of these systems is the nonlinear imaging methods. With the recent developments in computer technology and the newly introduced efficient algorithms, these methods are now employed in any microwave imaging system. However, the quality of reconstructed images produced by these methods is closely connected with the scattered field data that is acquired by the microwave antennas. Hence, one of the most important parts of the microwave imaging systems is the transceiving antennas. It is shown that, regardless of the method in the hand, the resolution of the produced images increases with the increasing signal-to-noise ratio (SNR) and with the increasing sampling density of the field. To increase SNR, the designed antenna must have higher gain levels together with a lower back-to front ratio level; whereas the sampling density of the field increases when the dimensions of the antenna gets smaller. Furthermore, the microwave imaging methods require certain preprocessing steps, which accept only a single polarization of the incident field as input. Thus, the designed antennas must be highly linearly polarized. Finally, the microwave imaging of the malignancies is a highly ill-posed inverse problem. Thus, the frequency diversity in the scattered field data must be as high as possible. Consequently, today's microwave breast cancer imaging systems require high gain, linearly polarized, wide-band and compact antennas as their scattered field sensors. In this context, the first contribution of this thesis is the design of a cavity-backed Vivaldi antenna (CBVA) for microwave breast measurements. The design criteria for the antenna is shaped by the requirements of the free-space measurement scenario where the receiving and the transmitting antennas are rotated by a mechanical scanner. Later, various breast phantom measurements is conducted with the CBVA to reveal its feasibility for microwave tomography. As the second contribution, a novel Corrugated Vivaldi antenna (CVA) is proposed. The main idea is opening corrugations on the edge of the antenna to decrease the induced currents, which can degrade the performance. Doing so a design with better properties such as higher gain, smaller beam width, lower back-to-front ratio is obtained. The characteristics of the obtained CVA is measured in a detailed manner. Furthermore, the imaging performance of the introduced design is compared with a generic Vivaldi antenna (VA) of the same size. For this purpose, several experimental configurations are prepared in an anechoic environment and scattering parameter (S-parameter) measurements are obtained for those setups by means of the both antennas. Acquired S-parameters are then employed in a recently proposed qualitative imaging method, the S-parameter based Linear Sampling Method (S-LSM), which is a more suitable form of Linear Sampling Method (LSM) for real world applications. Experimental results show that the proposed design performs better than VA in such real world microwave imaging problems.
Çokdeğişkenliliği yükseltilmiş çarpımlar üçköşegencil dizey gösterilimi ile görüntü işleme uygulamaları
Çalışmada incelenen problem, sayısal görüntü işleme konusu içerisinde yer almaktadır. Görüntülerin elde edilmesi, aktarılması veya bir başka sebepten dolayı üzerlerinde oluşan gürültüler problemin tanımını, çözüm yolunu ise Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımlar Üçköşegencil Dizey Gösterilimi (ÇYÇÜDG) yöntemi oluşturmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde, yaklaştırım yöntemlerinin daha iyi anlaşılabilmesi için Tekil Değer Ayrışımı (TDA), Yüksek Boyutlu Model Gösterilimi (YBMG) ve Çokdeğişkenliliği Yükseltilmiş Çarpımsal Gösterilim (ÇYÇG) yöntemlerinin tanımları yapılmıştır. Bu yöntemlerden YBMG ve ÇYÇG yöntemleri aynı zamanda ÇYÇÜDG'nin de temelini oluşturmaktadır. Bir sonraki bölümde, sayısal görüntülerin kapsamındaki dizey (matris) yapılarından bahsedilmiş, görüntü türlerine değinilmiş ve hata ölçümlerinin tanımı yapılmıştır. Ayrıca, görüntülerin daha az sayıda bileşenler ile ifade edilebildiği görüntü sıkıştırmaya giriş yapılmış hem ÇYÇÜDG hem de TDA yöntemi ile uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise görüntü onarımı işlenmiştir. Görüntülerdeki gürültü sebepleri ortaya konulmuş, bir kısmının tanımı yapılmış ve gerçek hayattakine benzer şekilde gürültüler görüntüler üzerine eklenmiştir. Çalışmanın ana hedefini oluşturan görüntülerdeki gürültülerin giderilmesi maksadıyla ÇYÇÜDG ve TDA kullanılmıştır. TDA'nın kullanım amacı, ÇYÇÜDG'nin güçlü ve zayıf yanlarının karşılaştırmalı olarak vurgulanmasıdır. Uygulamalar sonucunda bu bölümde elde edilen görüntülerdeki gürültüler istenilen anlamda giderilememiş ve kullanılan iki yönteme ek olarak bazı özel süzgeçlemelerden de faydalanılmıştır. ÇYÇÜDG'nin verimlilik ve geliştirilebilirlik anlamında, bundan sonraki çalışmalara yol açabilecek şekilde başlagıç koşullarının etkisi gösterilmiştir.
Kentsel dönüşümün mekansal boyutunda CBS tabanlı entropi yaklaşımı
Termodinamiğin ikinci yasası olan entropi, evrendeki her enerji dönüşümüyle birlikte enerjinin niteliğinin azaldığı ve bu azalan niteliğin geri çevrilemez bir şekilde artık ısıl enerjiler olarak evrene salındığını ortaya koymaktadır. Dolayısıyla 19. yy'den itibaren evrenin bir alt kümesi olan Dünya'nın sürekli entropisinin artığı ve kaotik süreçle birlikte çöküşe doğru gittiği düşüncesi kabul görmektedir. Kapalı sistem Dünya'nın da alt kümesi olan kentler, dinamik yapılarıyla açık bir sistem oluşturmakta ve Dünya'nın entropi artışında büyük rol oynamaktadır. Bu nedenle entropiden kaynaklanan çöküşün mekana ilk yansıdığı yerler kentsel yerleşmeler olmuş ve kentsel müdahalelerin hepsini kapsayan üst kavram olan kentsel dönüşüm trendlerini doğurmuştur. 1948'e kadar daha çok fizik biliminin kullandığı entropi kavramının istatistik ile ilişkinin kurulması üzerine, entropi birçok bilim dalı uygulamalarında yer almaya başlamıştır. Kentsel ölçekte entropi kavramına daha çok Shannon entropisi odaklı yaklaşılmış ve termodinamik sistemler ile bütünlüğü yeterli düzeyde sağlanamamıştır. Çalışmanın amacı entropi kavramını kentsel ölçekte değerlendirip, termodinamik sistemlerde makroskobik düzeyden mikroskobik düzeye doğru bir bütün olarak ilişkilendirmek, ısıl artışın ve madde kaosunun mekana yansıdığı kent ölçeğinde, kentsel entropi ve kentsel negentropi kavramını ortaya koymaktır. Bu amaçla, kentsel dönüşüm kavramı altında kentsel entropiye neden olan etkenler belirlenip, uzman kişilerin değerlendirdiği Analitik Hiyerarşi Proses yöntemiyle bu etkenlerin etki derecesi saptanmış, Coğrafi Bilgi Sistemleri yardımıyla örneklem alan olarak seçilen Bağcılar İlçesinin yapı adası bazlı mekansal analizleri yapılmıştır. Çalışmanın özgün yöntemi olan entropi tabanlı mekansal karar destek matrisi kurulup yapı adalarının kentsel entropi değerleri hesaplanıp, kentin sahip olduğu entropi değer bilgisi Shannon entropi formülü ile ölçülmüş ve kentsel entropi kavramı ilk kez görselleştirilerek haritası hazırlanmıştır. Çalışma kentsel dönüşüm kavramının yüksek yapılı kent üretme fikrine indirgemesine karşı bir duruş sergilemekte ve doğal kaynakların korunduğu, yenilenebilir enerji kaynaklarının desteklendiği kentsel müdahaleler fikrini savunmaktadır.