tag görüntü sınıflandırma
Bu sayfada görüntü sınıflandırma etiketi ile işaretlenmiş 2 yapay zeka kavramını bulabilirsiniz.
Görüntü sınıflandırma (image classification), bir bilgisayar görü görevidir ve modelin girdi görüntüsünü önceden tanımlanmış kategorilerden birine atamasını gerektirir. Nesne tespiti bölge koordinatları, bölütleme piksel maskeleri çıkarırken sınıflandırma yalnızca "bu görüntüde ne var?" sorusunu yanıtlar. 2012 yılında AlexNet'in ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC) yarışmasında derin evrişimli sinir ağlarını kullanarak top-5 hata oranını %26'dan %17'ye indirmesi alanın dönüm noktasıdır. Bunu VGGNet, GoogLeNet (Inception) ve 2015'te ResNet izledi; ResNet'in artık bağlantıları (residual connections) gradyan kaybını çözerek 152 katmanlı ağların eğitimini olanaklı kıldı. Bu gelişmeyle insan düzeyi doğruluğun (~%5 top-5 hata) altına inildi. Modern görüntü sınıflandırma ardışık düzeni şu adımları izler: ham pikseller evrişimli katmanlar aracılığıyla özellik haritalarına dönüştürülür; global havuzlama ile sabit boyutlu vektöre indirgenir; son katmanda Softmax fonksiyonu her sınıf için olasılık dağılımı üretir. Top-1 doğruluk (en yüksek olasılıklı sınıf) ve top-5 doğruluk (ilk beş tahmin içinde gerçek sınıfın bulunması) temel değerlendirme metrikleridir. Transfer öğrenme uygulamalarda belirleyici hâle gelmiştir: ImageNet'te ön eğitilmiş bir model alınarak son katmanları hedefe özgü sınıflar için ince ayar yapılır. Bu yöntem veri gereksinimini ve eğitim süresini önemli ölçüde azaltır. EfficientNet, bileşik ölçeklendirme ile doğruluk ve hesaplama verimliliğini birlikte optimize eden bir yaklaşım sunarken Vision Transformer (ViT), 2020'den itibaren saf dikkat mekanizmasıyla CNN tabanlı modellere kıyaslanabilir performans elde etmiştir. ConvNeXt ise Transformer tasarım ilkelerini CNN mimarisine taşıyarak 2022'de kıyaslama tablolarında üst sıralara yerleşmiştir. Tıbbi görüntüleme (radyoloji, patoloji), tarımsal zararlı ve hastalık tespiti, kalite kontrol sistemleri ve uydu görüntüsü analizi başlıca uygulama alanlarını oluşturmaktadır. Öte yandan, eğitim dağılımından farklı verilerle performansın dramatik düşmesi (dağılım kayması) ve önyargılı eğitim kümelerinden kaynaklanan adalet sorunları, uygulamalarda dikkat edilmesi gereken kritik kısıtlamalardır.
Image Classification (Görüntü Sınıflandırma)
Görüntü sınıflandırma (image classification), bir bilgisayar görü görevidir ve modelin girdi görüntüsünü önceden tanımlanmış kategorilerden birine atamasını gerektirir. Nesne tespiti bölge koordinatları, bölütleme piksel maskeleri çıkarırken sınıflandırma yalnızca "bu görüntüde ne var?" sorusunu yanıtlar. 2012 yılında AlexNet'in ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC) yarışmasında derin evrişimli sinir ağlarını kullanarak top-5 hata oranını %26'dan %17'ye indirmesi alanın dönüm noktasıdır. Bunu VGGNet, GoogLeNet (Inception) ve 2015'te ResNet izledi; ResNet'in artık bağlantıları (residual connections) gradyan kaybını çözerek 152 katmanlı ağların eğitimini olanaklı kıldı. Bu gelişmeyle insan düzeyi doğruluğun (~%5 top-5 hata) altına inildi. Modern görüntü sınıflandırma ardışık düzeni şu adımları izler: ham pikseller evrişimli katmanlar aracılığıyla özellik haritalarına dönüştürülür; global havuzlama ile sabit boyutlu vektöre indirgenir; son katmanda Softmax fonksiyonu her sınıf için olasılık dağılımı üretir. Top-1 doğruluk (en yüksek olasılıklı sınıf) ve top-5 doğruluk (ilk beş tahmin içinde gerçek sınıfın bulunması) temel değerlendirme metrikleridir. Transfer öğrenme uygulamalarda belirleyici hâle gelmiştir: ImageNet'te ön eğitilmiş bir model alınarak son katmanları hedefe özgü sınıflar için ince ayar yapılır. Bu yöntem veri gereksinimini ve eğitim süresini önemli ölçüde azaltır. EfficientNet, bileşik ölçeklendirme ile doğruluk ve hesaplama verimliliğini birlikte optimize eden bir yaklaşım sunarken Vision Transformer (ViT), 2020'den itibaren saf dikkat mekanizmasıyla CNN tabanlı modellere kıyaslanabilir performans elde etmiştir. ConvNeXt ise Transformer tasarım ilkelerini CNN mimarisine taşıyarak 2022'de kıyaslama tablolarında üst sıralara yerleşmiştir. Tıbbi görüntüleme (radyoloji, patoloji), tarımsal zararlı ve hastalık tespiti, kalite kontrol sistemleri ve uydu görüntüsü analizi başlıca uygulama alanlarını oluşturmaktadır. Öte yandan, eğitim dağılımından farklı verilerle performansın dramatik düşmesi (dağılım kayması) ve önyargılı eğitim kümelerinden kaynaklanan adalet sorunları, uygulamalarda dikkat edilmesi gereken kritik kısıtlamalardır.
Residual Attention Ağı (Artıksal Dikkat Ağı)
Residual Attention Ağı (Residual Attention Network — RAN), Fei Wang ve ekibinin CVPR 2017'de tanıttığı, ResNet'in artıksal öğrenme prensibiyle dikkat mekanizmasını harmanlayan bir evrişimli sinir ağı mimarisidir. Temel fikir, her dikkat modülünü iki paralel dalla çalıştırmaktır: özellik dönüşümü gerçekleştiren trunk branch ile bu özellikler üzerinde yumuşak uzamsal dikkat maskeleri üreten mask branch. Trunk branch standart evrişimsel katmanlardan oluşurken mask branch encoder-decoder yapısına sahiptir. Max-pooling ile özellik haritası aşamalı olarak küçültülür (downsampling); ardından bilinear üst örnekleme (upsampling) ile orijinal çözünürlüğe geri döner. Mask branch çıktısı sigmoid aktivasyonuyla [0,1] aralığına sıkıştırılarak yumuşak maske oluşturulur. Bu maske trunk çıktısıyla eleman çarpımı (element-wise multiplication) uygulanır: yüksek dikkat değeri taşıyan bölgeler güçlendirilirken düşük değerli gürültülü ya da alakasız bölgeler baskılanır. Artıksal bağlantı bu noktada kritik rol üstlenir: dikkat çıktısına orijinal trunk özelliği eklenir (H = F × M + F; burada F trunk özelliği, M ise maske). Bu formülasyon maskenin sıfıra yaklaştığı durumda bile ham trunk sinyalinin korunmasını güvence altına alır; dolayısıyla dikkat modülleri ağı degrade etmeden katman derinliği arttıkça birikimli dikkat öğrenilmesine izin verir. Orijinal çalışmada dikkat modülleri üç uzamsal çözünürlük aşamasında bağımsız olarak öğrenilir. Başarım açısından CIFAR-10'da %3.90, CIFAR-100'de %20.45 ve ImageNet Top-5 sınıflandırmasında %4.8 hata oranı elde edilerek dönemin referans sonuçlarının üzerine çıkılmıştır. Mimari etki açısından RAN, CBAM (Convolutional Block Attention Module, ECCV 2018), BAM (Bottleneck Attention Module) ve kanal dikkatini uzamsal dikkatle birleştiren birçok türev çalışmaya ilham vermiştir. Modern nesne tespiti mimarileri (YOLO serileri), U-Net türevi medikal görüntü segmentasyonu modelleri ve uydu görüntü işleme uygulamaları dikkat kapıları (attention gating) mekanizmasını doğrudan bu çalışmanın çizgisinden devşirmiştir. Türkiye'deki bilgisayarlı görü araştırma grupları patoloji görüntüsü analizi ve uzaktan algılama problemlerinde artıksal dikkat mimarilerini referans almaktadır.