8
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Derin öğrenme ve ses tabanlı duygu tanıma
Duygu, bireyin ruh halinde içsel ve çevresel faktörlerin etkileşiminden doğan kompleks psikofizyolojik bir değişimdir. Duygular, insanların dış dünyayla olan etkileşimlerinde, aldığı kararlarda ve eylemlerinde önemli bir rol oynar. Dolayısıyla duygu tanıma ve yorumlama özellikle insan bilgisayar etkileşimi için önemlidir ve bilgisayarları mantıksal işlem yapan makinelerin ötesine taşımaktadır. Duyguların tespit edilmesinde görsel, işitsel, dokunsal ve diğer biyometrik sinyaller kullanılmaktadır. Bu sinyaller arasında insanlar arasındaki iletişimin en yaygın aracı olan konuşma önemli bir yere sahiptir. Bu durum konuşma tabanlı duygu tanıma uygulamalarının, giderek artan bir ilgiyle ilerletilen bir araştırma alanı olmasına imkân tanımıştır. Bu tez çalışmasında ses işleme tabanlı duygu tanıma uygulaması gerçekleştirilmiştir. SAVEE, RML ve RAVDESS olmak üzere 3 farklı veri seti kullanılmıştır. Mevcut ses dosyalarına ön işlem ve özellik çıkarımı uygulandıktan sonra Uzun- Kısa Süreli Bellek Ağları ile sınıflandırılmıştır. Sistemin duygu tanıma doğruluk oranları SAVEE veri seti için %72,13 RML veri seti için %70,35, RAVDESS veri için %68,8 olarak bulunmuştur
Üç fazlı üç seviyeli T-tipi inverterden beslenen sürekli mıknatıslısenkron motorun vektör kontrolü
Endüstri ve ev uygulamalarında çok geniş bir kullanıma sahip olan ac motorlarının kontrolü, hem motorun tahrik ettiği sistemin çalışması hem de elektrik enerjisinin verimli kullanılması açısından çok önemlidir. Bununla birlikte bu motorlarının daha verimli bir şekilde kontrol edilmesi ancak iyi bir sürücü kullanılması ile mümkün olmaktadır. Son yıllarda üç fazlı üç seviyeli T-Tipi inverter alçak gerilim, küçük ve orta güçlü motor sürücü uygulamaları için popüler hale gelmiştir. Bu çalışmada üç fazlı üç seviyeli T-Tipi inverterden beslenen bir SMSM'nin alan yönlendirmeli vektör kontrolörünün benzetimi yapılmıştır. Benzetimde MATLAB/Simulink ve Simscape blokları kullanılmıştır. Üç seviyeli T-Tipi inverterin kontrolü için Uzay Vektör DGM yöntemi tercih edilmiştir. Benzetimlerde SMSM, yüklü ve yüksüz çeşitli hız referanslarında çalıştırılmıştır. Motora ait hız, moment, rotor konum, d-q akımlarının ve stator akımlarının değişimleri, inverterin ürettiği fazlar arası gerilimler ve inverter DC-hat gerilimlerinin değişimlerini gösteren şekiller verilmiştir. Elde edilen bütün benzetim sonuçları üç fazlı üç seviyeli T-Tipi inverter tabanlı SMSM sürücünün iyi bir dinamik performansa sahip olduğunu göstermektedir.
Orman yangınlarının görüntü işleme ile tespiti
Kamera görüntülerinden veya videolardan yangın/alev tespiti, erken yangın uyarı sistemleri için oldukça önemlidir. Bu sayede yangınlara erken müdahale edilebilir ve yangınlar büyümeden söndürülebilir. Son zamanlarda görüntü işleme ve makine öğrenmesi tabanlı erken yangın uyarı sistemleri bir hayli ilgi çekmiş ve konu ile alakalı birçok çalışma yayımlanmıştır. Bu çalışmalar genellikle renk uzayı tabanlı görüntü bölütleme uygulamalardır. Verilen görüntüler önce farklı bir renk uzayına aktarılır ve renk bölütlemesi ile alev/yangın bölgeleri belirlenir. Bu tür çalışmaların en büyük dezavantajı birçok parametrenin ayarlanması gerekliliğidir. Derin öğrenme mimarilerinin gelişmesiyle birlikle, derin ağlar görüntü bölütleme uygulamalarında da kullanılmaya başlandı. Bu çalışmada, derin ağ mimarisi kullanan yeni bir alev/yangın bölütleme yöntemi önerilmiştir. Önerilen yöntem Dikkat Kapısı Modülünün (DKM) entegre olduğu bir SegNet yapısıdır. DKM'ler, minimum bilgi işlem yükü ile standart Evrişimsel Sinir Ağları (ESA) mimarilerine kolayca entegre edilebilir ve ayrıca model hassasiyeti ve tahmine dayalı doğruluk artırılabilir. Önerilen yöntemde, derin ağ mimarisinin başarım değerlendirilmesi için zar (dice), tversky ve fokal tversky kaybı fonksiyonları kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda 500 adet görüntü içeren bir veri seti, 5 katlı çapraz geçerlilik kriterine uygun olarak kullanılmış ve elde edilen başarım ortalama Dice ve Jaccard benzerlik ölçütlerine bağlı olarak sunulmuştur. Hesaplanan ortalama Dice ve Jaccard değerleri sırası ile 0.8755 ve 0.7870' dir. Elde edilen bu sonuçlar, literatürde var olan bazı sonuçlar ile kıyaslanmış ve önerilen yöntemin daha başarılı sonuçlar ürettiği görülmüştür.
Güneş ve rüzgâr enerji santrallerinde üretim değerlerinin iklim parametrelerine bağlı olarak yapay zekâ yöntemleri ile tahmini ve güneş enerjisi fizibilite yazılımının geliştirilerek üretim tahmininin yapılması
Elektrik enerjisi depolanamayan, üretildiği anda tüketilmesi gereken, arz talep dengesi sistem tarafından sürekli olarak korunan bir enerji türüdür. Bu dengenin korunması ciddi bir planlama gerektirmektedir. Söz konusu denge, üretim, iletim ve tüketimin her an koordinasyonu ile sağlanabilir. Bu nedenle elektrik üretiminin tahmini büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş ve rüzgâr enerji santrallerinin meteorolojik ve jeolojik verilere bağlı olarak üretim verilerinin tahmini yapılarak Güneş Enerji Santrali Fizibilite Yazılımı geliştirilmiştir. Üretim tahmininin yapılabilmesi için yapay zekâ uygulamalarından olan doğrusal olmayan modellerin tahminindeki başarısı nedeniyle ileri beslemeli geri yayılımlı Yapay Sinir Ağı (YSA), Uyarlamalı Ağ Tabanlı Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) ve derin öğrenme modeli Uzun Kısa Süreli Bellek (Long/Short Term Memory-LSTM) kullanılmıştır. Tahmin edilen üretim güç değerlerinin (MWh) gerçek üretim güç değerlerine çok yakın değerler aldığı görülmüştür. YSA, ANFIS ve LSTM' in tahminleri karşılaştırılmıştır. Gelecekte yapılacak tahmin çalışmalarında geleneksel yöntemlere alternatif olarak yapay zekâ uygulamalarının başarılı bir şekilde uygulanabileceği gösterilmiştir. Seçilen bir konum için güneş enerjisi kurulumu analizi yapabilecek Güneş Enerji Santrali Fizibilite Yazılımı ile seçilen konumun güneş enerjisi yatırımına uygun olup olmadığı analiz edilebilmekte, panel ve inverter sayıları hesaplanarak maliyet analizi yapılabilmektedir.Geliştirilen yazılım ile MATLAB yazılımı üzerinden derin öğrenme modeli olan LSTM ile üretim tahmini yapılmıştır. Yapılan üretim tahminleri diğer güneş enerji santrali üretim tahmini yapan programlarla karşılaştırılmıştır. LSTM ile yapılan tahminin diğer tahmin programlarından daha iyi tahmin yaptığı görülmüştür.
Konuşma olmayan sinyallerin evrişimsel sinir ağları tabanlı yaklaşımlar ile sınıflandırılması
Makine öğrenmesi algoritmalarının gelişmesi ile birlikte her geçen sene değişik türdeki verilerin otomatik sınıflandırılması ve tanınması üzerine olan ilgi artmıştır. Bu ilgi alanları arasında yer alan konuşma olmayan sesler ve biyomedikal işaretlerin, arka plan sesi ve gürültüden dolayı sınıflandırılması zordur. Literatürde, bu tür sınıflandırma problemleri genellikle, akustik öznitelikler ve geleneksel sınıflandırma algoritmaları kullanan yöntemler ile aşılmaya çalışılmıştır. Bu çalışmada, konuşma olmayan seslerin ve biyomedikal işaretlerin sınıflandırma problemi, son zamanlarda popüler hale gelen ve derin öğrenmenin alt alanı olan Evrişimsel Sinir Ağları (ESA) temelli yaklaşımlar ile çözülmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda akciğer sesleri, kalp sesleri, EMG sinyalleri ve çevresel sesleri içeren kullanıma açık veri setleri üzerinde deneysel çalışmalar yapılmıştır. Önerilen yöntemlerde, genel olarak derin öznitelikler tabanlı ve transfer öğrenme tabanlı yaklaşımlarla çalışmalar yapılmıştır. Derin öznitelikler tabanlı yaklaşımın, transfer öğrenme tabanlı yaklaşıma ve aynı veri setini kullanan diğer geleneksel yöntemlere göre daha iyi bir sınıflandırma performansı verdiği görülmüştür. Ayrıca tezin son bölümünde, derin öznitelikler çıkarmak için büyük görüntü verileriyle eğitilmiş ESA modelleri kullanmak yerine çevresel sesler ile eğitilmiş olan ve mimarisi kullanıcı tarafından ayarlanabilen bir ESA modeli önerilmiştir. Bu modelin çevresel sesleri sınıflandırmada, hem önceden eğitilmiş ESA modelleriyle derin öznitelik çıkarma yaklaşımına hem de aynı veri setini kullanan diğer yöntemlere göre daha iyi sınıflandırma performansı verdiği görülmüştür.
Demiryolları katener sistemlerinin kontrolü ve arıza tespiti için görüntü işleme temelli robot tasarımı
Bu araştırmada, katener sistemlerinin kontrolü için robot tasarımı yapılmıştır. Mevcut durumda katener sistemlerinin bakımı tren trafiği kesilerek daha çok gece bakımları şeklinde yapılmaktadır. Bu durum hem kısa zaman aralıklarında çalışma hem de anlık müdahale yönünden dezavantajdır. Tasarlanan robot sayesinde sürekli kontrol işlemleri yapılabilecektir. Robot kullanılacak alana yönelik küçük değişiklerle hattın karakteristiğine uygun hale getirilerek kullanımı kolay, düşük maliyetli ve geliştirilebilir şekilde dizayn edilmiştir. Robot dış ortamda çalışacağından tasarım aşamasında rüzgâr ve sıcaklık faktörleri göz önünde bulundurulmalıdır. Geliştirilmesi durumunda görüntü almanın yanı sıra hat temizleme, hatta takılı kalan yabancı cisimlerim uzaklaştırılmasında da kullanılabilecektir.
Müzecilikte, vitrin içerisinde sergilenen eserlerin niteliklerine göre otomatik ayarlanabilen aydınlatma sistemi tasarımı
Bu çalışmada, müze vitrinlerinde eserin yanlış aydınlatmadan kaynaklı zarar görmesinin engellenmesinin yanı sıra aynı vitrindeki farklı renk ve boyutlardaki eserlerin diğer literatürlerde yer alan çalışmalardan farklı olarak tek renk ve şiddette aydınlatma yaparak değil her eser için farklı renk ve şiddette aydınlatma yapılması ile eserin gerçek renginin ortaya çıkması sonucu ziyaretçilerin gerçek algılarını artırmaya yönelik tasarım yapılmıştır. Bu tasarımda; vitrin içerisine yerleştirilen mini elektroray üzerine tasarlanan aydınlatma armatürü yerleştirilmiştir. Eserler vitrin içerisine yerleştirilen eserlerin yapı, renk ve boyut gibi bilgileri tasarladığımız el terminaline girilmiştir. Girilen referans değerler ile birlikte el terminali üzerinde bulunan ışık şiddeti ve ışık rengi algılayıcıları sayesinde el terminali, kablosuz geri beslemeli kapalı çevrim bir sistem ile referans değere getirilmiştir. Aydınlatma sistemi sayesinde eserlerin yüksekliklerinden kaynaklı fazla parıltının engellendiği, ışık şiddeti ve farklı renk ışık kaynaklarından kaynaklı renk solmasının da önüne geçildiği ortaya koyulmuştur.
Modelling and characterization of the spoof surface plasmon polariton waveguides and reconfigurable components for terahertz integrated systems
The demand in ultrawideband (UWB) communications, high-resolution imaging, and high-mobility systems attracted interest of researchers in the last decades. The novel terahertz technologies have the potential for solving UWB communications and high-resolution imaging problems providing a bandwidth wider than a few Giga-Bit-per-Second and a resolution in milli-meter scale. In spite of the fact that the researchers have presented a high number of on-chip terahertz circuit solutions, which enable the development of highly-mobile terahertz systems, the severe terahertz attenuation that the integrated circuits experience due to the lossy and large scale conventional planar terahertz waveguides, the state-of-the-art terahertz integrated circuit technology is far behind the industrial standards which are crucial for demonstration of a high-performance wireless network with high bit-error-ratio (BER), signal-to-noise ratio (SNR), and detectable power in long-range wireless data transmission for communications or radar imaging applications. In the last two decades, the Spoof Surface Plasmon Polaritons waveguides (SSPP WGs), which are single-conductor waveguides attracted interest of researchers with their high electromagnetic wave confinement and low loss properties as a potential solution for overcoming signal integrity, interchannel interference, and high radiation loss challenges that tackle the high-performance terahertz integrated circuits. This thesis work is dedicated to examining the planar terahertz SSPP WGs (SSPP WGs), which are easy to fabricate, in different aspects to investigate their potential for high-performance terahertz integrated circuits, that may enable novel, high-mobility terahertz systems. First, the first example of a closed-form mathematical formulation of the effective dielectric constant for the planar SSPP WGs in the literature is presented. The proposed mathematical model reaches an error rate lower than 20 different devices at three different frequencies at the frequency band of 0.25 to 0.3 THz with respect to the measurement results. The formulation is also employed for a rapid demonstration of a 2-bit terahertz phase-shifter at 0.3 THz and 1 THz. The measurement results at 0.3 THz not only reaches a near zero error rate between the measurements, simulations, and the ideal phase-states of the proposed phase-shifter, but also can be considered to be the first measurement-based evidence for the SSPP WGs providing high lateral confinement and hence occupation of smaller chip area. The experimental verification of the 2-bit SSPP phase-shifter at 1 THz will be presented in a near future. The thesis also examines the performance of the proposed idea that employs the closed form mathematical formulation in the design in comparison with the performance of eigenmode simulations at 7.15 GHz. The proposed designs show that the proposed mathematical calculation-based design approach and eigenmode analysis result in a very close error rate with each other verifying that the proposed idea is superior over the time consuming eigenmode simulations. The thesis work also examines the SSPP WGs to investigate their real-potential for minimizing the insertion-loss-per-unit-length for a planar terahertz waveguide. The proposed results not only achieved the record-low-insertion-loss-per-unit-length but also the record-high-figure-of-merit, i.e., (°/dB) performance in accordance with the measurement data. Above all, the proposed results are also employed for developing a systematic methodology without needing any preliminary simulation for selecting the SSPP WG dimensions for optimum performance. The algorithm is based on entirely mathematical calculations of the dispersion diagrams of different SSPP WGs and comparison with each other. The thesis also introduces the first-time mathematical calculation-based design approach of the mode-converters, namely the transitions between the conventional waveguides, the coplanar waveguide for measurement purposes for this case. The proposed results show that the calculation of the guided-wavenumbers at the input and the output of the transition enables the determining the corrugation dimensions by using the effective dielectric constant formulation for a tapered conversion of the guided-wavenumber from input to the output of the transition. Furthermore, the thesis work also investigates the relationship between the dimensions of an SSPP antenna and the guided-wavelength at the frequency of operation and preliminary results are presented paving way to the further analysis on the SSPP antennas with higher performance. Additionally, a group of fundamental circuits that are commonly employed in photonic integrated circuits is presented. The proposed designs include SSPP WG bending circuits, power splitters, and a Mach-Zehnder-Interferometer at 1 THz, whose measurement results are expected to be presented in a near future. In addition to all the above-mentioned theory and applications, the nano-electro-mechanical-system (NEMS) reconfigurable SSPP delay lines are designed and fabricated for demonstrating a 1-bit 90° phase-shifter at 0.3 THz, which is real-time controllable for demonstrating adaptive systems. The measurement results of the NEMS reconfigurable SSPP delay lines are expected to present in a near future.