MEKANSAL PİRAMİT HAVUZLAMA TABANLI EVRİŞİMLİ SİNİR AĞI İLE OTOMATİK DRONE SINIFLANDIRMA

Hava sahalarının önemli olduğu bölgelerde dronları tespit etmek zorlu bir konu haline gelmiştir. Bu araçların kontrolsüz uçuşları ve konuşlanmaları da istenmeyen bölgelerde çeşitli güvenlik sorunlarına sebep olur. Bu çalışmada, dronları kuşlardan ayırarak etkili bir şekilde sınıflandırabilmek için bir evrişimli sinir ağı (ESA) modeli önerilmiştir. Önerilen model, ön eğitimli AlexNet ile mekansal piramit havuzlama (MPH) yapısı kullanılarak tasarlanmıştır. Böylece, ağın evrişimsel katmanlarından gelen yerel öznitelikler birleştirerek ağın nesne özelliklerini daha kapsamlı bir şekilde öğrenmesi sağlanmış ve önerilen modelin sınıflandırma performansı artırılmıştır. Ayrıca, eğitim görüntülerinde çevrimdışı veri artırma tekniği uygulanarak örnek sayısı artırılmıştır. Önerilen yöntemin performansı AlexNet, ShuffleNet, GoogLeNet ve DarkNet gibi sıklıkla kullanılan ön eğitimli ESA mimarileri ile karşılaştırılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda önerilen yöntemin doğruluk, kesinlik, duyarlılık, özgüllük ve F1-skor değerleri sırasıyla %98.89, %97.83, %100, %97.78 ve %98.90 olarak elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen tüm sonuçlar incelendiğinde, önerilen yöntemin farklı ortamlara ait drone görüntülerini kuşlardan ayırarak başarımı yüksek bir şekilde sınıflayabildiğini ortaya koymaktadır.

AUTOMATED DRONE CLASSIFICATION WITH A SPATIAL PYRAMID POOLING-BASED CONVENTIONAL NEURAL NETWORK

___

  • Anwar, M.Z., Kaleem, Z., Jamalipour, A., 2019. Machine Learning Inspired Sound-Based Amateur Drone Detection for Public Safety Applications. IEEE Trans. Veh. Technol. 68, 2526–2534. https://doi.org/10.1109/TVT.2019.2893615
  • Basak, S., Rajendran, S., Pollin, S., Scheers, B., 2022. Combined RF-Based Drone Detection and Classification. IEEE Trans. Cogn. Commun. Netw. 8, 111–120. https://doi.org/10.1109/TCCN.2021.3099114
  • Basbug, A.M., Sert, M., 2019. Acoustic Scene Classification Using Spatial Pyramid Pooling with Convolutional Neural Networks. 13th IEEE Int. Conf. Semant. Comput. ICSC 2019 128–131. https://doi.org/10.1109/ICSC.2019.00029
  • Coluccia, A., Fascista, A., Schumann, A., Sommer, L., Dimou, A., Zarpalas, D., Méndez, M., de la Iglesia, D., González, I., Mercier, J.-P., Gagné, G., Mitra, A., Rajashekar, S., 2021. Drone vs. Bird Detection: Deep Learning Algorithms and Results from a Grand Challenge. Sensors 21, 2824. https://doi.org/10.3390/s21082824
  • Coluccia, A., Parisi, G., Fascista, A., 2020. Detection and Classification of Multirotor Drones in Radar Sensor Networks: A Review. Sensors 20, 4172. https://doi.org/10.3390/s20154172
  • Dale, H., Baker, C., Antoniou, M., Jahangir, M., Atkinson, G., Harman, S., 2022. SNR‐dependent drone classification using convolutional neural networks. IET Radar, Sonar Navig. 16, 22–33. https://doi.org/10.1049/rsn2.12161
  • Grác, Š., Beňo, P., Duchoň, F., Dekan, M., Tölgyessy, M., 2020. Automated detection of multi-rotor UAVs using a machine-learning approach. Appl. Syst. Innov. 3, 1–23. https://doi.org/10.3390/asi3030029
  • Han, X., Zhong, Y., Cao, L., Zhang, L., 2017. Pre-trained alexnet architecture with pyramid pooling and supervision for high spatial resolution remote sensing image scene classification. Remote Sens. 9. https://doi.org/10.3390/rs9080848
  • Hassanalian, M., Abdelkefi, A., 2017. Classifications, applications, and design challenges of drones: A review. Prog. Aerosp. Sci. 91, 99–131. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2017.04.003
  • Huang, Z., Wang, J., Fu, X., Yu, T., Guo, Y., Wang, R., 2020. DC-SPP-YOLO: Dense connection and spatial pyramid pooling based YOLO for object detection. Inf. Sci. (Ny). 522, 241–258. https://doi.org/10.1016/j.ins.2020.02.067
  • Jamil, S., n.d. Malicious Drones Dataset [WWW Document]. URL https://www.kaggle.com/datasets/sonainjamil/malicious-drones
  • Kim, B.K., Kang, H.S., Lee, S., Park, S.O., 2021. Improved Drone Classification Using Polarimetric Merged-Doppler Images. IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 18, 1946–1950. https://doi.org/10.1109/LGRS.2020.3011114
  • Kılıç, R., Kumbasar, N., Oral, E.A., Ozbek, I.Y., 2022. Drone classification using RF signal based spectral features. Eng. Sci. Technol. an Int. J. 28, 101028. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.06.008
  • Lashgari, E., Liang, D., Maoz, U., 2020. Data augmentation for deep-learning-based electroencephalography. J. Neurosci. Methods 346, 108885. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2020.108885
  • Li, Z., Liu, F., Yang, W., Peng, S., Zhou, J., 2021. A Survey of Convolutional Neural Networks: Analysis, Applications, and Prospects. IEEE Trans. Neural Networks Learn. Syst. 1–21. https://doi.org/10.1109/tnnls.2021.3084827
  • Liu, J., Xu, Q.Y., Chen, W.S., 2021. Classification of Bird and Drone Targets Based on Motion Characteristics and Random Forest Model Using Surveillance Radar Data. IEEE Access 9, 160135–160144. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3130231
  • Lykou, G., Moustakas, D., Gritzalis, D., 2020. Defending Airports from UAS: A Survey on Cyber-Attacks and Counter-Drone Sensing Technologies. Sensors 20, 3537. https://doi.org/10.3390/s20123537
  • Oh, H.M., Lee, H., Kim, M.Y., 2019. Comparing Convolutional Neural Network(CNN) models for machine learning-based drone and bird classification of anti-drone system. Int. Conf. Control. Autom. Syst. 2019-Octob, 87–90. https://doi.org/10.23919/ICCAS47443.2019.8971699
  • Ouyang, X., Gu, K., Zhou, P., 2018. Spatial Pyramid Pooling Mechanism in 3D Convolutional Network for Sentence-Level Classification. IEEE/ACM Trans. Audio Speech Lang. Process. 26, 2167–2179. https://doi.org/10.1109/TASLP.2018.2852502
  • Seidaliyeva, U., Akhmetov, D., Ilipbayeva, L., Matson, E.T., 2020. Real-Time and Accurate Drone Detection in a Video with a Static Background. Sensors 20, 3856. https://doi.org/10.3390/s20143856
  • Singha, S., Aydin, B., 2021. Automated drone detection using YOLOv4. Drones 5. https://doi.org/10.3390/drones5030095
  • Taha, B., Shoufan, A., 2019. Machine Learning-Based Drone Detection and Classification: State-of-the-Art in Research. IEEE Access 7, 138669–138682. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2942944
  • Takahashi, R., Matsubara, T., Uehara, K., 2020. Data Augmentation Using Random Image Cropping and Patching for Deep CNNs. IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol. 30, 2917–2931. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2019.2935128
  • Tan, Y.S., Lim, K.M., Tee, C., Lee, C.P., Low, C.Y., 2021. Convolutional neural network with spatial pyramid pooling for hand gesture recognition. Neural Comput. Appl. 33, 5339–5351. https://doi.org/10.1007/s00521-020-05337-0
  • Uddin, Z., Altaf, M., Bilal, M., Nkenyereye, L., Bashir, A.K., 2020. Amateur Drones Detection: A machine learning approach utilizing the acoustic signals in the presence of strong interference. Comput. Commun. 154, 236–245. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.02.065
  • Walia, H., n.d. Bird vs Drone New Dataset [WWW Document]. URL https://www.kaggle.com/datasets/harshwalia/bird-vs-drone-new
  • Wojtanowski, J., Zygmunt, M., Drozd, T., Jakubaszek, M., Życzkowski, M., Muzal, M., 2021. Distinguishing Drones from Birds in a UAV Searching Laser Scanner Based on Echo Depolarization Measurement. Sensors 21, 5597. https://doi.org/10.3390/s21165597
  • Yee, P.S., Lim, K.M., Lee, C.P., 2022. DeepScene: Scene classification via convolutional neural network with spatial pyramid pooling. Expert Syst. Appl. 193, 116382. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.116382
  • YEŞİLAY, R.B., MACİT, A., 2020. DÜNYADA VE TÜRKİYE’DE DRONE EKONOMİSİ: GELECEĞE YÖNELİK BEKLENTİLER. Beykoz Akad. Derg. 8, 239–251. https://doi.org/10.14514/BYK.m.26515393.2020.8/1.239-251
  • Yue, J., Mao, S., Li, M., 2016. A deep learning framework for hyperspectral image classification using spatial pyramid pooling. Remote Sens. Lett. 7, 875–884. https://doi.org/10.1080/2150704X.2016.1193793
  • Zhang, X., Mehta, V., Bolic, M., Mantegh, I., 2020. Hybrid AI-enabled Method for UAS and Bird Detection and Classification. IEEE Int. Conf. Syst. Man Cybern. 2020-Octob, 2803–2807. https://doi.org/10.1109/SMC42975.2020.9282965
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

BİNALARDA ISI KAYBINA NEDEN OLAN YAPISAL SORUNLARIN TERMAL KAMERA GÖRÜNTÜLEME TEKNİĞİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Ali ELHUVEYDİ, Faruk ORAL

STABİLİZASYONDA KİREÇ VE TÜFLERİN BİRLİKTE KULLANIMININ BENTONİTİN DAYANIMINA ETKİSİ

Yasemin ASLAN

ORGANİK ATIKLARDAN ÜRETİLEN KOMPOZİT BİR MODİFİYE BİYOKÖMÜR KULLANILARAK SULU ÇÖZELTİDEN SAFRANİN T GİDERİMİ

Dilek GÜMÜŞ

MEKANSAL PİRAMİT HAVUZLAMA TABANLI EVRİŞİMLİ SİNİR AĞI İLE OTOMATİK DRONE SINIFLANDIRMA

Deniz KORKMAZ, Hakan AÇIKGÖZ

Taşkın Yayılım Haritalarında Arazi Kullanım Türü Ve Yüzeysel Akış Etkilerinin Değerlendirilmesi: Malatya İli Örneği

Burak ÇIRAĞ, Mahmut FIRAT

İKİ FARKLI POMZA AGREGASI İÇEREN CAM TOZU KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Ali CEYHAN, Ahmet Hayrullah SEVİNÇ, Yusuf URAS

DC MOTORA UYGULANAN LQR KONTROLCÜ İÇİN AĞIRLIK MATRİSLERİNİN NSGA-II TABANLI ÇOK AMAÇLI OPTİMİZASYONU

Ali Fazıl UYGUR

SPI ve SPEI ile Samsun İli Kuraklık Analizi

Mehmet İshak YÜCE, Hafzullah AKSOY, Ali AYTEK, Musa EŞİT, Fetihhan UĞUR, İslam YAŞA, Abdulselam ŞİMŞEK, İbrahim Halil DEGER

LİNEER OLMAYAN SİSTEMLERİN KİMLİKLENDİRİLMESİ İÇİN KELEBEK OPTİMİZASYON ALGORİTMASI KULLANILARAK İLERİ BESLEMELİ YAPAY SİNİR AĞININ EĞİTİMİ

Ceren BAŞTEMUR KAYA

MEMRAN TEKNOLOJİLERİ VE MEMBRAN TEKNOLOJİLERİNİN ELEKTROSPİNNİNG YÖNTEMİ İLE NANO LİF ÜRETİMİ ÜZERİNE LİTERATÜR TARAMASI

Abdullah GÜL, İsmail TİYEK