MEH535 Örüntü Tanıma

Benzer belgeler
MEH535 Örüntü Tanıma. Karar Teorisi

İleri Örüntü Tanıma Teknikleri Ve Uygulamaları İçerik

MEH535 Örüntü Tanıma. 6. Boyut Azaltımı (Dimensionality Reduction)

VERİ MADENCİLİĞİ (Sınıflandırma Yöntemleri) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Büyük Veri İçin İstatistiksel Öğrenme (Statistical Learning for Big Data)

Mekatronik Mühendisliği Uygulamalarında Yapay Zekâ. Makine Öğrenmesi. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

Akış YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: CME 4410

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Orjinal Adı: Pattern Recognition

MEH535 Örüntü Tanıma

Örüntü Tanıma (COMPE 467) Ders Detayları

Hafta 09 -Topluluk Yöntemleri - Boyut Azaltma - Anomali Tespiti

Örüntü Tanıma (EE 448) Ders Detayları

Web Madenciliği (Web Mining)

K En Yakın Komşu Methodu (KNearest Neighborhood)

Uzaktan Algılama Uygulamaları

2.1 Gri Düzey Eş Oluşum Matrisi ( GLCM) Gri düzey eş oluşum matrisi Haralick tarafından öne sürülmüştür [1]. Đstatistiksel doku analizi yöntemidir.

Destekçi Vektör Makineleri. Destekçi Vektör Makineleri(Support Vector Machines)

Büyük Veri ve Endüstri Mühendisliği

CBS ve Coğrafi Hesaplama

QUANTILE REGRESYON * Quantile Regression

2015/2016 Bahar Yarıyılı Bitirme Çalışması Konuları. (Doç.Dr. M. Kemal GÜLLÜ)

YZM 3217 YAPAY ZEKA DERS#10: KÜMELEME

MEH535 Örüntü Tanıma

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: CSE 6003

Mekatronik Mühendisliği Uygulamalarında Yapay Zekâ. Ders 1- Yapay Zekâya Giriş. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

Dijital Görüntü İşleme Teknikleri

2.1 Bir Sınıfı Örneklerinden Öğrenme Vapnik-Chervonenkis (VC) Boyutu Olası Yaklaşık Doğru Öğrenme... 21

Hafta 01 - Giriş. BGM Siber Güvenlik için Makine Öğrenme Yöntemleri. Yüksek Lisans Programı. Dr. Ferhat Özgür Çatak

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2018/2019 GYY BİTİRME ÇALIŞMASI ÖNERİ FORMU. (Doç.Dr. M.

2015/2016 Bahar Yarıyılı Bitirme Çalışması Konuları. (Doç.Dr. M. Kemal GÜLLÜ)

MEH535 Örüntü Tanıma. Örneklerden Sınıf Öğrenme

Kümeleme Algoritmaları. Tahir Emre KALAYCI

Sponsorlar için detaylı bilgi, ekte sunulan Sponsor Başvuru Dosyası nda yer almaktadır.

Veri Madenciliği. Yrd. Doç. Dr. Mustafa Gökçe Baydoğan. blog.mustafabaydogan.

Geliştirilmiş Fisher Ayraç Kriteri Kullanarak Hiperspektral Görüntülerde Sınıflandırma

Karaciğerde Oluşan Hastalıkların Tespitinde Makine Öğrenmesi Yöntemlerinin Kullanılması

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDSİLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM ÖĞRETİM YILI YENİ MÜFREDATI

Akış YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Eğiticili (supervised) öğrenme: Sınıflandırma (classification) Sınıf sayısı ve bir grup örneğin hangi sınıfa ait olduğu bilinir

YAPAY SİNİR AĞLARI. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ

Hafta 05 - Karar Ağaçları/Kümeleme

Kablosuz Sensör Ağlar ve Eniyileme. Tahir Emre KALAYCI. 21 Mart 2008

Büyük boyutun laneti (Curse of Dimensionality)

2. BASİT DOĞRUSAL REGRESYON 12

K-En Yakın Komşu Algoritması Parametrelerinin Sınıflandırma Performansı Üzerine Etkisinin İncelenmesi

Görüntü Sınıflandırma

Web Madenciliği (Web Mining)

EĞĠTĠM-ÖĞRETĠM PLANI

KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBIYAT FAKÜLTESİ İSTATİSTİK BÖLÜMÜ LİSANS PROGRAMI

İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Metin Sınıflandırma. Akış

Yapı Kredi Bankası Ar-Ge Çalışmaları Araştırma, Vizyon ve Uygulama. Eğitmen: Onur AĞIN

UYGULAMA 1 SPSS E GİRİŞ. SPSS; File, Edit, View, Data, Transform, Analyze, Graphs, Utilities, Window, Help adlı 10 adet program menüsü içermektedir.

ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MATEMATİK ANABİLİM DALI MATEMATİK PROGRAMI DERS LİSTESİ

Gözetimli & Gözetimsiz Öğrenme

Zeki Optimizasyon Teknikleri

EĞĠTĠM-ÖĞRETĠM PLANI

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Olcay Taner Yıldız. 2. Doğum Tarihi : Unvanı : Doç. Dr. 4. Öğrenim Durumu :

VERİ MADENCİLİĞİ (Veri Ön İşleme-2) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

BÜYÜK VERI UYGULAMALARı DERS 4. Doç. Dr. Yuriy Mishchenko

Concept Learning. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ. Yapay Zeka - Kavram Öğrenme

VERİ MADENCİLİĞİ (Karar Ağaçları ile Sınıflandırma) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

Bilgisayarla Görüye Giriş

VERİ MADENCİLİĞİ (Kümeleme) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

1. YIL 1. DÖNEM DERS KODU DERS ADI T+U+L KREDİ AKTS. Atatürk İlkeleri ve İnkılap Tarihi I

REGRESYON ANALİZİ VE UYGULAMA. Yrd. Doç. Dr. Hidayet Takcı

İş Zekası. Hafta 6 Kestirimci Modelleme Teknikleri. Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim CEBECİ

YAPAY ZEKA VE DERİN ÖĞRENMENİN GÜNÜMÜZDEKİ UYGULAMA ALANLARI

MÜHENDİSLİK VE TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2016/2017 ÖĞRETİM YILI 1. YARIYIL FİNAL SINAVI PROGRAMI 1. SINIF

Ekonometri I VARSAYIMLARI

EĞĠTĠM-ÖĞRETĠM PLANI

Kümeler arası. Küme içi. uzaklıklar. maksimize edilir. minimize edilir

1. SINIF GÜZ YARIYILI Y. YIL ÖN KOŞUL DERSİN KODU DERSİN ADI Z/S T U L TOPLAM KREDİ AKTS

BSM-767 MAKİNE ÖĞRENMESİ. Doğrusal Ayırıcılar (Linear Discriminants)

Muhammet Fatih AKBAŞ, Enis KARAARSLAN, Cengiz GÜNGÖR

İlk Yapay Sinir Ağları. Dr. Hidayet Takçı

3 KESİKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI

Kredi Onayı İçin Bir Sınıflandırma Algoritması Önerisi A Classification Algorithm Advice for Credit Approval

PARALEL VERİ MADENCİLİĞİ ALGORİTMALARI. BAŞARIM 09, Nisan 2009, ODTÜ, Ankara

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kamile ŞANLI KULA İletişim Bilgileri : Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Adres Matematik Bölümü, KIRŞEHİR

Bilgisayar Mühendisliği. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

Makine Öğrenmesi İle Duygu Analizinde Veri Seti Performansı

BÖLÜM-1.BİLİM NEDİR? Tanımı...1 Bilimselliğin Ölçütleri...2 Bilimin İşlevleri...3

SIRA İSTATİSTİKLERİ VE UYGULAMA ALANLARINDAN BİR ÖRNEĞİN DEĞERLENDİRMESİ

Matris Analizi (MATH333) Ders Detayları

Appendix C: İstatistiksel Çıkarsama

Çok fazla bilgiden gizli kalmış örüntüleri ortaya çıkarma sürecine Veri Madenciliği denir.

Kre di. Ders Kodu BIL-107. Açıklama Eşdeğer Akademik Araştırma ve EHB-119 Sunum I. MAT-151 Matematik I MAT-152 Matematik II

YTÜ İktisat Bölümü EKONOMETRİ I Ders Notları

Veri Madenciliği. Bölüm 5. Sınıflandırma 1. Doç. Dr. Suat Özdemir.

1. SINIF GÜZ YARIYILI Y. YIL ÖN KOŞUL DERSİN KODU DERSİN ADI Z/S T U L TOPLAM KREDİ AKTS

TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ. DERS TANITIM ve UYGULAMA BİLGİLERİ. Ders. Yarıyılı

VERİ MADENCİLİĞİ VE SOSYAL AĞ ANALİZİ ARAŞTIRMA LABORATUVARI

MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI

Otomatik Doküman Sınıflandırma

Endüstri Mühendisliği - 1. yarıyıl. Academic and Social Orientation Fizik I Physics I TR

(20/07/2017 tarih, 82 sayılı Senato toplantısının 18 nolu karar ekidir.)

Transkript:

MEH535 Örüntü Tanıma 1. Örüntü Tanımaya Giriş Doç.Dr. M. Kemal GÜLLÜ Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü web: http://akademikpersonel.kocaeli.edu.tr/kemalg/ E-posta: kemalg@kocaeli.edu.tr

Değerlendirme 2

İçerik 1. Giriş (Introduction) (Classification and Regression Basics, Review of Probability and Random Variables, Linear Algebra) 2. Karar Teorisi (Decision Theory) (Likelihood Ratio Test, Error Probability, Bayes Risk, Bayes, Maximum a Posteriori and Maximum Likelihood Criterions, Minimum Error Rule, Discriminant Functions) 3. Denetimli Öğrenme (Supervised Learning) (VC Dimension, Noise, Multiple Class Learning, Regression, Model Selection and Generalization, Dimensions) 4. Parametrik Yöntemler (Parametric Methods) (Maximum Likelihood Estimation, Estimator's Bias and Variance, Bayes Estimator, Parametric Classification and Regression, Tuning Model Complexity, Model Selection Procedures) 5. Çok Değişkenli Yöntemler (Multivariate Methods) (Multivariate Data, Parameter Estimation, Multivariate Normal Distribution, Multivariate Classification, Multivariate Regression) 6. Boyut Azaltımı (Dimensionality Reduction) (Subset Selection, Principal Component Analysis, Linear Discriminant Analysis) 7. Kümeleme (Clustering) (Mixture Densities, k-means Clustering, Expectation Maximization Algorithm, Hierarchical Clustering) 8. Parametrik Olmayan Yöntemler (Non-Parametric Methods) (Non-Parametric Density Estimation: Histogram Estimator, Kernel Estimator, KNN Algorithm, Non-Parametric Regression) 9. Doğrusal Ayrımsama (Linear Discrimination) (Linear Model and Geometry of Linear Discriminant, Support Vector Machines, Kernel Functions) 10. Karar Ağaçları (Decision Trees) (Univariate Trees, Pruning, Rule Extraction from Trees, Multivariate Trees) 3

Kaynaklar Ethem Alpaydın, "Introduction to Machine Learning, Second Edition", The MIT Press, ISBN: 978-0-262-01243-0, 2010. Richard O. Duda, Peter E. Hart, David G. Stork, "Pattern Classification, 2nd Edition", Wiley Interscience, ISBN: 978-0471056690, 2000. S. Theodoridis, K. Koutroumbas, Pattern Recognition, 4th Edition, Academic Press, ISBN: 9781597492720, 2008. Keinosuke Fukanaga, Introduction to Statistical Pattern Recognition, 2nd edition, Academic Press, ISBN: 9780122698514, 1990. Ders notları: http://ehm.kocaeli.edu.tr/dersnotlari_data/?dir=kgullu/oruntu%20tanima 4

Makine Öğrenme Nedir? Örnek veri ya da geçmiş deneyimlerden bir başarım ölçütünü en iyileme Verilerden bilgisayarların veya her türlü yapay zeka makinelerin öğrenmesi için gerekli algoritmaları, yöntemleri, geliştirme süreçlerini inceleyen bilim Denetimli öğrenme (supervised learning) Sınıflandırma (classification) Bağlanım (regression) u Denetimsiz öğrenme (unsupervised learning) Destekli öğrenme (reinforcement learning) - 5

Örüntü Tanıma Nedir? Fiziksel nesne ya da olayı, önceden belirlenmiş kategorilere atama (Duda & Hart). Yüksek boyutlu uzayda yoğunluk fonksiyonlarını kestirme ve uzayı kategori ya da sınıf bölgelerine bölme (Fukunaga). Karmaşık işaretlere verilen belli örnekler ve bunlara ait doğru kararları kullanarak, gelecek yeni örnek dizileri için otomatik karar verme (Ripley). Ölçümlerin sınıflandırılması ya da tanımlanması ile ilgilenen bilim (Schalkoff). mfetiketi x gözlemlerine ω ismi verme süreci (Schürmann). Örüntü Tanıma, Bu nedir? sorusuna yanıt verme ile ilgilenir (Mors). x D wi 6

İlgili Alanlar ve Uygulamalar Uyarlamalı işaret işleme Makine Öğrenme Yapay sinir ağları Robotik ve görü Bilişsel bilimler Matematiksel istatistik Doğrusal olmayan optimizasyon Araştırmacı veri analizi Bulanık ve genetik sistemler Algılama ve kestirim teorisi Biçimsel diller Yapısal modelleme İmge işleme/bölütleme Bilgisayar görü Konuşma tanıma : Otomatik hedef tespiti Optik karakter tanıma - Sismik analiz İnsan ve makine tanılama Biyometrik tanıma Endüstriyel denetleme Finansal tahmin Tıbbi tanı Biyomedikal işaret analizi Uzaktan algılama 7

Elyazısı okuma İlgili Alanlar ve Uygulamalar 8

Parmak izi tanıma İlgili Alanlar ve Uygulamalar 9

Otonom araçlar İlgili Alanlar ve Uygulamalar 10

İlgili Alanlar ve Uygulamalar Bitki örtüsü sınıflandırma: 11

Bina tespiti: İlgili Alanlar ve Uygulamalar 12

İlgili Alanlar ve Uygulamalar Bina tespiti ve değişim algılama: 13

Plaka tanıma: İlgili Alanlar ve Uygulamalar 14

İris tanıma: İlgili Alanlar ve Uygulamalar 15

Örüntü Tanıma Süreci # 17 + - Ina yjwtmkamerapjndynmieeke0iai@ln.s 4 P P tgramygma 16

Örüntü Tanıma Süreci Detaylı Gösterim at cx Emus ' F tfitimadamasi.to 17

nonexn x± w ) Wo FI "# # : Ny wy nz wo ws ( diiwnlilytrme ) hqularizatien Nt w, XN 5±

Öznitelik (Feature): Herhangi bir ayırt edici durum, nitelik ya da karakteristik özellik. Sembolik (örn; renk) Nümerik (örn; uzunluk) Öznitelik - tanımlar: Öznitelik ve Örüntü Yet d * * e u Özniteliklerin birleşiminden oluşan d-boyutlu sütun vektörü: öznitelik vektörü (feature vector) 18

Öznitelik ve Örüntü Öznitelik vektörü tarafından tanımlanan d-boyutlu uzay: öznitelik uzayı (feature space) Öznitelik uzayında nokta şeklinde nesne gösterimi: saçılım çizimi (scatter plot) 19

Öznitelik ve Örüntü Örüntü (Pattern): Bireye ait karakteristik özellikler ya da özniteliklerin birleşimi x ve ω değişkenlerinden oluşan çift x: gözlemler ya da özniteliklerin oluşturduğu öznitelik vektörü ω: gözlemlerin arkasındaki kavram (etiket) örüntü: {x,ω} o. 20

Öznitelik Vektörü Nasıl Olmalı? Örneği farklı sınıflardan ayıracak yeteneğe sahip olmalı Aynı sınıftaki Eta örnekler benzer özniteliklere sahip olmalı 21

Öznitelik Vektörü Nasıl Olmalı? Farklı saçılım çizimleri:. 22

Sınıflandırma Sınıflandırıcının amacı, öznitelik uzayını sınıf etiketli karar bölgelerine ayırmak ' " ' * #E 4e ; Karar bölgeleri arasındaki sınırlar: karar sınırı (decision boundary) x öznitelik vektörü hangi karar bölgesine ait ise, örnek o sınıfa atanır - 23

x öznitelik vektörü Sınıflandırma ayırtaç fonksiyonlarının tümünde en büyük değeri üreten ω i sınıfına atanır: - test a{ amasl qyrtaaforhiynbg, aaaeiegitzgtgektsri 24

Sınıflandırma Örneği-1. is 1 1 25

Sınıflandırma Örneği-2 Kredilendirme: okay Gelir ve birikime göre müşteriye risk atama Ayırtaç: IF income > θ1 AND savings > θ2 - THEN low-risk ELSE high-risk 26

Sınıflandırma Örneği-3 Balık paketleme fabrikasında kameralı somon/deniz levreği sınıflandırma sistemi: " Süreç Akış Yönü 27

Sınıflandırma Örneği-3 Algılayıcı: Sınıflandırma alanına giren balığın görüntüsünü alan kamera sistemi Ön İşleme: Parlaklık seviyesini ayarlama, gürültü giderimi, ön plan çıkartımı Öznitelik Çıkarımı: Balık uzunluğu Sınıflandırma: Her iki balık türünden örnekler topla K Sınıflar için uzunlun dağılımlarını hesapla Sınıflandırma hatasını en küçükleyecek karar sınırını belirle 28

Sınıflandırma Örneği-3 Sınıflandırma hatası %40 ın altına düşmüyor. Ne yapmalıyız? Öznitelik çıkarma işlemine geri dönmeliyiz! Balık pulunun parlaklığını öznitelik olarak alırsak: 29

Sınıflandırma Örneği-3 Çoklu Öznitelik Durumu: İki öznitelik birleştirildiğinde başarım ~ % 95 30

Sınıflandırma Örneği-3 Sınıflandırma Başarımı Maliyet? Örnekte hatalı sınıflandırma oranını en küçükleyecek karar sınırının bulunması amaçlanmıştı. Ancak bu her problem için geçerli değildir. Örneğin; Satış fiyatı ve lezzet farklılığından dolayı somonu levrek olarak sınıflandırmak müşteride memnuniyet oluşturabilirken; Levreği somun olarak sınıflandırmak müşteri memnuniyetsizliği oluşturabilmektedir 31

Çoklu Öznitelik Daha fazla öznitelik eklemek daima sonuçları iyileştirir mi? Güvenilmeyen öznitelikler! Mevcut öznitelikler ile ilinti! Ölçüm maliyeti! Ölçümdeki gürültü! Çok yüksek boyutta çalışmak! 32

Genelleştirme Eğitim ile oluşturulan karar mekanizmasının fabrikadaki bantta yüksek başarımda çalışabilmesi gerekir. Yapay Sinir Ağı (YSA) kullanılarak eğitim başarımı ~ %99.9 lara çekildiğinde oluşan karar sınırı: ± Fabrikada bantta YSA ile elde edilen sınıflandırıcı kullanıldığında hatalı sınıflandırma oranı ~ %35 oranına çıkmaktadır! Neden? 33

Genelleştirme Farklı bir karar sınırı iyi sonuç verebilir mi? Karmaşık modeller karmaşık sınırlar oluşturabilir Genelleme! Hesapsal yük! Bellek gereksinimi! * % % 34

Bağlanım Örneği 2. el araba fiyatı x: araç km Y: fiyat y = wx+w k 7 ' *E 0 y = g (x θ ) g ( ) model, θ: doğru parametreleri 35

Bağlanım Örneği in 36

Farklı polinom dereceleri: Genelleştirme 0, 37

Genelleştirme Neden genelleştirme? Verinin ortalaması 2. dereceden uydurulan polinom Örnek noktaları 38

Tasarım Süreci 39

Örüntü Tanıma Yaklaşımları İstatistiksel Özniteliklerin istatistiksel modellenmesi temelinde yapılan örüntü sınıflandırma Yapısal Yapısal benzerlik ölçütleri temelli sınıflandırma Bu yaklaşım betimleme için de kullanılır Sinirsel Sinir ağının giriş örüntüsüne verdiği yanıt temelli sınıflandırma 40

Örüntü Tanıma Yaklaşımları İstatistiksel Yaklaşımlar Sınıf koşullu olasılık yoğunluk fonksiyonları temelinde tanımlanır Yapısal Yaklaşımlar Yapı, biçimsel gramer ya da ilişkisel betimlemeler (çizgeler) ile gösterilir Tipik olarak, karmaşık örüntülerin hiyerarşik olarak basit alt örüntülerden betimlenmesi şeklindedir Sinirsel Yaklaşımlar Ağın yanıtı, sinaptik ağırlıkların kuvveti ve bağlanırlığı ile tanımlanır Önsel bilgiye pek gerek duymaz Yeterli katman ve sinir ile YSA karmaşık karar bölgeleri oluşturabilir 41

İstatistiksel Yaklaşım - Örnek Boyut Azaltımı Yoğunluk Kestirimi 42

Yapısal Yaklaşım - Örnek Cümle: isim cümleciği -> fiil cümleciği 43

Sinirsel Yaklaşım - Örnek 44