YAPAY SİNİR AĞLARI İLE KARAKTER TABANLI PLAKA TANIMA

Transkript

1 YAPAY SİNİR AĞLARI İLE KARAKTER TABANLI PLAKA TANIMA Cemil ÖZ 1, Raşi KÖKER 2, Serap ÇAKAR 1 1 Sakara Üiversiesi Mühedislik Fakülesi Bilgisaar Mühedisliği Bölümü, Eseepe, Sakara 2 Sakara Üiversiesi Tekik Eğiim Fakülesi Elekroik ve Bilgisaar Eğiimi Bölümü, Eseepe, Sakara Öze Bu çalışmada kamera ile alımış araba plakalarıı apa siir ağı ile değerledirilip aıması sağlamışır Plakaları aıması geellikle çoğu güvelik ve korol sisemleride öemlidir Bu makalede apa siir ağları (YSA) açıklamışır ve aıma içi kullaıla görüü işleme algorimaları souçlarıla birlike verilmişir Fooğrafı çekile bir plaka bir akım görüü işleme ekikleri soucuda siah beaz görüü halie geirilmekedir Belirlee bir eşik sevieside küçük olalar siah 0 büük ola okalar ise beaz okalar 1 olarak alımışır Bu çalışmada ağ modeli olarak çok kamalı ağ, öğreme kuralı olarak geişleilmiş dela kuralı ve öğreme sraeisi olarak da eğiicili öğreme kullaılmışır Model YSA girişi 209 olarak seçilmişir 209 bir karakeri 0 ve 1 lerde oluşa karakerleridir Plaka üzeride olabilecek harfleri ve rakamları amamı ise 36 olarak belirlemişir Plakadaki harfler arı arı dosalaarak ek ek ağa verilmekedir Bölece aıa karakerler a aa dizilerek plaka aımış olacakır Aahar Kelimeler: YSA, Araç plakası aıma, Görüü işleme Giriş Kamera ile alıa bir plakaı apa siir ağları ile aıması birçok güvelik ve rafik sisemleri içi öemlidir[1,2,3,4] Elde edile görüüdeki aracı plaka umarasıı aıması görüü işleme ekiklerii ugu kullaımıı gerekirir[4,5] Yapa siir ağları, so zamalarda bilgisaar görüşüde çok kullaıla öemlerde birisidir[6] Yapa siir ağı aklaşımıda aa fikir isa bei i işleişide fadalaarak bir olaı öğreebilmekir YSA larda verile girişler ve isee çıkışlarla bir problemi çözümü öğreilir YSA öğreildike sora farklı girişlere doğru cevaplar verebilecek bir apıa kavuşur Bu makalei amacı gerçek zamalı ugulamalarda apa siir ağları kullaılarak plakaı aımasıdır Bu çalışmada kullaıla YSA modeli kısaca aıılmışır İleri Besleme Ağı Çok kamalı bir ileri besleme ağı Şekil 1 de verilmişir Burada, kamalar girişe ilerie doğru L0 (giriş kamaı), L1 (Gizli kama), L2 (çıkış Kamaı) olarak umaraladırılmışır Ağırlıklar ise giriş kamaı ile gizli kama arasıdaki ağırlıklar W 1,i, gizli kama ile çıkış kamaı arasıdaki ağırlıklar W 2, olarak göserilmişir i1,2, giriş öroları, 1,2,,m gizli kama öroları, 1,2,,k çıkış kamaı örolarıdır Örek olarak 1,2 gizli kamaı 2 örou çıkışıdır Bir basi örou aımıda ararlaarak her bir kama soudaki çıkışlar şu şekilde azılabilir

2 I 1 I 2 I w 1,m2 w 1,12 w 1,21 w 1,22 w 1,2 w 1,m1 w 1,11 w 1,1 w 1,m 1,m 1,1 w 2,11 w 2,121 w 2,21 1,2 w 2,22 w 2,2m w 2,k1 w 2,1m w 2,k2 w 2,km Şekil 1 Çok Kamalı İleri Beslemeli Ağ Yapısı 2,1 2,2 2,k miimumlaşırılması amacı ile ağ ağırlık paramerelerii eileme işlemie gerie aılım olarak aımlaır Haa ε (3) H A 2, 2, Çıkış ile gizli kama arasıdaki ağırlıkları eilemesi; δ ) ε f ( NET 2, (4) Gizli kama: w 2, ηδ (5) 1, + α w 1 2, NET1, 1, f Çıkış kamaı: NET 2, 2, k w i 1 1, i [ ] 1,2,, m f NET1, I i (1) m w2, 1, i 1 (2) [ ] 1,2,, k NET 2, 1 w 2, w2, + w2, (6) formülleri ile gerçekleşirilir Burada, ieraso saısı, η öğreme kasaısı, α momeum kasaısıdır Gizli kama ile giriş kamaı arasıdaki ağırlıkları eilemesi ise k 2, δ 1 w δ (7) 2, Burada Y NET ler akivaso foksioudur [7] Geri Yaılım Algoriması w 1, i ηδ (8) 0, i + α w 1 1, i Bir model ağı eğimekeki amaç, bir giriş seie karşılık olarak özel bir foksioel karekerisiği elde edebilmek içi çıkışlar oluşurmak üzere ağırlıkları aarlamakır Eğimei am olabilmesi içi her bir giriş vekörüe karşılık isee çıkış vekörüü gösere bir hedef çıkış vekörü olmalıdır Bu giriş ve hedef çıkışı vekörleri bir eğiim çifi oluşurur Eğiilmiş bir ağdaki hedef çıkı ile ağ çıkısı eşi olmalıdır Eşilik olmadığı durumda, aralarıdaki fark haadır Bu haaı 1 w 1, i w1, i + w1, i (9) formülleri ile gerçekleşirilir Bu basamaklar ağdaki oplam haaı isee belli bir sıır değerii alıa düşücee kadar ekrar edilir Bu haa limii elde edildiğide ise ağ apılacak işi öğredi deilir Toplam haa Deklem 12 ile hesaplaır Ağ bir kere öğreildiği zama elde edile ağırlık değerleri sapaır ve bu

3 ağırlık değerleri ağı ihiacı durumuda ekrar kullaılır Ağ daha soraki ugulamalarda öğreile bu ağırlıkları kullaacakır (Richard, 1987; Abulafa, 1995) Fooğrafı çekile bir plaka bir akım görüü işleme ekikleri soucuda siah beaz görüü halie geirilmekedir (Şekil 2) E 1 2 k 1 ε (10) 2 Bu çalışmada ağ modeli olarak çok kamalı ağ, öğreme kuralı olarak geişleilmiş dela kuralı ve öğreme sraeisi olarak da eğiicili öğreme kullaılmışır Geişleilmiş dela kuralıa göre öğreme aşağıdaki aşamalarda gerçekleşir 1- Ağı apısı belirleir Giriş (öro) saısı Çıkış (öro) saısı Gizli kama saısı ve gizli kamadaki öro saıları 2- Ağ ı başlagıç paramereleri belirleir Başlagıç ağırlıkları Öğreme kasaısı Momeum kasaısı 3- Giriş ve çıkış verileri ağı değerledirebileceği şekilde düzeleir (ormalize edilir) 4- İleri beslemeli ağ apısıa göre ağ çıkıları hesaplaır 5- Ağ çıkısı ile gerçek çıkı arasıdaki haa buluur 6- Haa miimum ise ağ problemi öğredi Öğremei durdur 7- Haa miimum değilse; gerie aılım ağ apısıa göre haaı miimize edecek şekilde ağırlıklar hesaplaır 8- Adım 3 e gidilerek işleme devam edilir Plaka İşlemleri Şekil 2 Plakası aıacak arabaı siah beaz görüüsü Belirlee bir eşik sevieside küçük olalar, siah, 0 büük ola okalar ise beaz, 1 olarak alımışır Burada plaka üzerideki rakamlar 11 süü, 19 saır ile karakerize edilmişir Bölece bir harf 209 parçaa bölümekedir Şekil 1 de plaka üzerideki bir karaker marisi verilmişir Şekil 3 Bir plakadaki harf Plaka üzeride olabilecek rakamları amamı bu şekilde elde edilmişir Bu rakamları ve harfleri amamı 36 olarak belirlemişir Modelleme Plaka üzeride karşılaşabileceğimiz karakerlere ai marisler elde edildike sora bu YSA ile aıabilmeleri içi ekbir bir karaker aıabile bir YSA modeli oluşurmak üzere işlemler diza

4 edilmişir Her bir harf YSA eğiimi içi 209 giriş eşkil edecek şekilde bir saır marisi çıkışlar ise 36 olarak belirlemişir Bu saı bizim plaka üzeride olabilecek karaker saısı kadardır Çıkışa her bir karaker içi bir süü belirlemiş girişeki karakere göre çıkışa o karakere ai süü 1 diğerleri sıfır olacak şekilde bir kodlama gerçekleşirilmişir Tablo 1 de giriş dosası, Tablo 2 de ise çıkış dosası verilmişir karakerleri karşılığı ola rakam çıkısı içi 1, diğer rakam çıkıları içi 0 ola Tablo deki kodlama gerçekleşirilmişir Elde edile girdi ve çıkı dosaları Model YSA eğiimide kullaılarak ağ eğiimi gerçekleşirilmişirgerçekleşirile siseme ilişki blok diagramı Şekil 4 de verilmişir Karaker marisi (209 elemalı) Karaker aıma sisemi Haa Tablo 1 YSA Eğiimi içi giriş dosası bilgileri ablosu Karaker marisi (209 elemalı) Model YSA Harf içi Giriş dosasıa azılacak kodlama Harf H(1,1),H(1,2),,H(19,1),H(19,2),,H(19,11) A 1 B Tablo 2 YSA eğiimi içi çıkış dosası bilgileri Şekil 4 Model YSA Ağ eğiimi Bölece elimizde girişie verdiğimiz bir karakeri başarı ile aıa bir model YSA elde edilmişir Acak bir plakada çok saıda karaker bulumakadır Böle oluca plakadaki harfler arı arı dosalaarak ek ek ağa verilmeke bölece aıa karakerler şekil de de görüleceği üzere a aa dizilerek plaka aımış olacakır Harf A B C D E F G H Plaka üzerideki karakerleri aımak amacı ile eğiile model YSA Şekil 3 de verile ileri beslemeli ağ olarak eide düzelemişir Plaka aıma proseside bu model kullaılmışır Model 209 giriş, 36 çıkış ve 120 gizli öroda oluşmakadır Yapıla bu çalışmada Model YSA girişi 209 olarak seçilmişir 209 bir karakeri 0 ve 1 lerde oluşa karakerleridir Giriş dosasıa plaka da elde edilmiş 36 harfi düzgü ve bozuk kodlamaları 209 elemalı bir saır vekörü olarak al ala sıra ile girilmişir Çıkış dosasıda ise giriş dosasıdaki Giriş Kamaı Gizli Kama Çıkış Kamaı Şekil 5 Eğiim aımladıka sora kullaıla ileri beslemeli ağ

5 209 İleri Beslemeli Model Şekil 6 Plakaı karaker bazlı aıması Şekil 6 da ise plaka aıma sisemii blok şeması verilmişir Kamera görüüleride çeşili görüü işleme ekikleri soucu elde edile plaka karaker karaker bölümleir ve bu karakerler sırası ile model ileri beslemeli YSA a ugulaır ve elde edile karakerler dizilir Bu işlem plaka resmideki karakerler biee kadar devam eirilir Bu işlemi souda araç plakası aımış olmakadır Gelişirile programa ai bir görüü Şekil 7 de verilmişir Şekil 7 Plaka aımaa öelik gelişirile programı araüzü Souçlar ve Öeriler 34 JM çıkış Yapıla bu çalışmada Şekil 7 de verile sisem ardımı ile kamera ile alıa bir aracı plakası doğru bir şekilde aımlaabilmişir Sisem gerçek zamalı olarak diza edilmekle birlike gerçek zamalı olarak deemişir Normal deemelerde %100 e vara başarılar gösermişir Bu çalışma gerçek zamalı olarak gerçekleşirilebilir ve güvelik sisemleri, araç korol vb prosesler içi aa vea ardımcı öem olarak kullaılabilir Sisem malie açısıda kolaca ugulaabilir durumdadır Kaakça 1- AA Mohamed, Evaluaig he Improvemes i Traffic Operaios a a Real-life Toll Plaza wih Elecroic Toll Collecio, Maser s hesis, Uivers of ceral Florida, Orlado,1995, Florida 2- MLZarrilla, AE Raduva, HM Aldeek, Modellig Traffic Operaios a Elecroic Toll Collecig ad Traffic Maageme Ssems, Compuers Id Egg Vol 33, pp ,1997, Progma 3- PGraoi, g Poii, ML Rosello, Experimeal se-up for he characeriaio of auomaed umber-pae recogizers, Measureme, vol 26, pp , 1999, Elsevier 4- MSAkso, G Çağıl, AK Türker, Number-plae recogiio usig iducive learig, Roboics ad Auoormous Ssems, vol 33, pp , 2000, Elsevier 5- CÖz, RKöker, Vehicle Licece Plae Recogiio Usig Arificial eural Neworks, ELECO 2001, Bursa,Turke 6- RKöker, CÖz, T Çakar, Obec Recogiio Based o Mome Ivarias Usig Neural Nework,IMS,2001, Sakara, Turke 7- Naredra, KS Adapive Corol Usig Neural Neworks i Miller, WT, Suo, RS, ad Werbos,PJ(Eds), Neural Neworks for Corol, 3 rd priig 1992 MIT, 1990

6