Yağ Gülü Hasat Durumunun Belirlenmesi için Siyam Sinir Ağları: Yeni Nesil Bir Bitki Tanıma Sistemi - Büyükarıkan, Birkan (Fırat University, 2024)
Bitki biliminde önemli bir alan olan yağ gülünün hasat durumunu belirlemek, doğal yaşamın anlaşılması ve korunmasında kritik bir rol oynar. Geleneksel yöntemlerle yağ gülünün hasat durumunun sınıflandırılması ve tanınması oldukça karmaşıktır. Bu problemi çözmek amacıyla Evrişimsel Sinir Ağı (ESA) tabanlı yaklaşımlar, yağ gülünün hasat durumunu belirlemede başarılı sonuçlar sergilemiştir. Ancak, veri setindeki görüntü sayısının az olması, ESA yaklaşımlarının istenilen performans seviyesine ulaşmalarını engellemektedir. ESA’nın bir türü olan Siyam Sinir Ağları (SSA), bu zorluğa yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. SSA, her bir görüntüyü tanımlayan benzersiz özellik vektörlerini çıkartmakta ve daha sonra bu özellik vektörleri bir mesafe ölçütü kullanılarak karşılaştırılmaktadır. Sonuç, benzerlik veya farklılık skoruna göre değerlendirilmektedir. Çalışmanın amacı, SSA ile yağ gülü bitkisinin hasat durumunun belirlenmesidir. Çalışmada modellerin değerlendirilmesinde önceden eğitilmiş VGG16 ve VGG19 modelleriyle birlikte farklı kayıp fonksiyon modelleri ile optimizasyon yöntemlerinin kombinasyonları değerlendirilmiştir. Çalışmada Kosinüs benzerliği mesafe ölçütü olarak kullanılmıştır. Deneyler, herkese açık bir veri seti olan Isparta Gulu (Rosa Damascena Mill.)’nde gerçekleştirilmiştir. Yağ gülü hasat durumu sınıflandırma doğruluğu en yüksek, önerilen SSA-VGG19, Karşılaştırmalı kayıp fonksiyonu ve RMSprop optimizasyon modelindedir. Önerilen bu modelin doğruluk değeri 0,986 ve eğri altında kalan alan (AUC) değeri 0,990 oranlarındadır. Deneyler, yağ gülü hasat durumunun tespitinde önerilen modelin etkili olduğu göstermektedir.

Determining the harvest status of oil roses, an important area of botany, plays a critical role in understanding and conserving natural life. Traditional methods for classifying and detecting the harvest status of oil roses are quite complex. To solve this problem, Convolutional Neural Network (CNN)-based approaches have shown successful results in determining the harvest status of oil roses. However, the small number of images in the data set prevents CNN approaches from achieving the desired level of performance. Siamese Neural Networks (SNN), a type of CNN, provides an innovative solution to this challenge. SNNs extract unique feature vectors describing each image and then compare these feature vectors using a distance metric. The result is evaluated based on a similarity or difference score. The aim of this study is to use SNNs to determine the harvest status of the oil rose plant. In this study, different combinations of pre-trained VGG16 and VGG19 models with different loss function models and optimization methods were evaluated. Cosine similarity was used as the distance metric. The experiments were conducted on the publicly available Isparta Gulu (Rosa Damascena Mill.) data set. The highest accuracy for the classification of the harvest status of oil roses was achieved with the proposed SSN-VGG19, Contrastive loss function and RMSprop optimization model. The accuracy of the proposed model is 0.986 and the area under the curve (AUC) is 0.990. The experiments indicate that the proposed model is effective in detecting the harvest status of oil roses.
Siamese Neural Networks for Determining Oil Rose Harvest Status: A Next-Generation Plant Recognition System
Keywords: Deep Learning; Derin Öğrenme