LEE- Bilgisayar Bilimleri-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "video compression" ile LEE- Bilgisayar Bilimleri-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeTek sahneli sıkıştırılmış videoda anomali tespiti(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-14) Çavaş, Sümeyye ; Töreyin, Behçet Uğur ; 704181019 ; Bilgisayar BilimleriSürekli olarak gelişen dünyamız sağladığı birçok kolaylık ile birlikte bunların bir sonucu olarak ortaya çözülmesi gereken yeni problemler çıkarmaktadır. Bu durum, teknolojinin sürekli olarak gelişmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu teknolojik gelişmenin bir parçası olarak, günden güne gelişen, yeni özelliklere sahip olan, giderek daha küçük bir boyuta sığdırılan ve erişebilirliği tüm dünyayı kapsamış olan kameraları gözümüzü çevirdiğimiz her tarafta görebilmekteyiz. Bu kadar etrafımızda olan kameralardan her bir gün veri kaydının gerçekleştirildiğini düşündüğümüzde, kaydolan bu veri miktarının muazzam seviyelere ulaşabileceğini çok rahat bir şekilde söyleyebiliriz. Ortaya çıkan bu verilerin insanlar tarafından sürekli olarak takip edilip kontrol altına alınması mümkün değildir. Bu noktada, çözüm olarak birçok sektörde insandan bağımsız akıllı sistemler geliştirilmiştir ve halen geliştirilmeye devam edilmektedir. Örnek olarak, pazarlama sektöründe bir ürüne olan talebin daha çok nasıl artırılabileceği gibi yada sağlık sektöründe bir hastalık için daha doğru karar veren sistemlerin nasıl geliştirilebileceği gibi yada savunma sektöründe daha güvenli sistemlerin nasıl oluşturulabileceği ve yolunda gitmeyen birşeyler olduğunda nasıl farkedilebileceği gibi çeşitli sorulara akıllı cevaplar sunan sistemler düşünülebilir. Bu tezde, kameralardan toplanan veriler üzerinde akıllı bir çıkarım yapma çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu çıkarım, kameradan alınan bir video verisinin, normal seyrinde hareket edip etmediğini veya anormal herhangi bir durum içerip içermediğini tespit etmek şeklindedir. Bu çalışma, bir videonun çerçeve bazlı düzenlilik değerini grafik üzerinde gösterme ve tüm test videolarını kapsayacak şekilde modelin performansını değerlendirme şeklinde oluşturulmuştur. Videoda anomali tespiti üzerine şuana kadar birçok çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmayı diğerlerin ayıran en önemli özellik, çalışmanın sıkıştırılmış video alanında ortaya çıkan hareket vektörleri kullanılarak gerçekleştirilmiş olmasıdır. Video sıkıştırma üzerine birçok standart geliştirilmiştir. Bu çalışmada, günümüzde yaygın olarak kullılan video sıkıştırma standartlarından biri olan H.265 standardına göre sıkıştırılmış olan videolar kullanılmıştır. Çalışma boyunca veri kümesi olarak, UCSD Pedestrian veri kümesi kullanılmıştır. Bu veri kümesinde, yaya yolu üzerindeki iki ayrı kameradan elde edilen videolar çerçeveler halinde sunulmuştur. Bu çerçeveler üzerindeki hareket vektörlerini çıkarabilmek için çeşitli işlemler gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, bu çerçeveler bir araya getirilerek videolar oluşturulmuştur. Daha sonra her bir videonun sıkıştırılması amaçlanmıştır. Bunun için International Telecommunication Union (ITU) tarafından paylaşılan açık kaynak kod kullanılmıştır. Bu kaynak kodun derlenmesi sonucunda ortaya çıkan çalıştırılabilir dosya kullanılarak videolar üzerinde sıkıştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Sıkıştırma işleminden sonra, H.265 standardında, diğer bir ismi ile High Efficiency Video Coding (HEVC) standardında oluşmuş, .hevc uzantılı video verileri elde edilmiştir. Sıkıştırılan .hevc uzantılı videolar yine açık kaynak kodlu, GitlHevcAnalyzer analiz aracı kullanılarak incelenmiştir. Bu analiz aracı sıkıştırılmış videoya ait çeşitli bilgileri videonun çerçeveleri üzerinde göstermektedir. Ayrıca bu çerçeveleri üzerinde yer alan bilgiler ile indirmeye olanak sağlamaktadır. Bu araç sayesinde, sıkıştırılmış video üzerindeki hareket vektörleri videonun çerçeveleri üzerinde gösterilip, hareket vektörlerinin yer aldığı çerçeveler indirilerek kullanılmak üzere dışarıdaki bir ortama aktarılabilmektedir. Ayrıca bu araç açık kaynak kodlu olduğu için geliştirilip özelleştirilebilir hale getirilebilmesi de mümkündür. Örnek olarak, araç tarafından her bir çerçevenin tek tek indirilmesi mümkündür. Bizim çalışmamızda kullandığımız veri kümesinde ise 9210 tane çerçeve yer almaktadır. Bunların hepsinin araç üzerinden tek tek indirilmesi oldukça zahmetli ve uzun süren bir iş olacaktır. Bu süreci kolaylaştırmak amacıyla, bir videonun tüm çerçevelerini üzerindeki bilgiler ile birlikte tek seferde indirip dış ortama aktaracak kod geliştirilmiştir. GitlHevcAnalyzer aracı bu şekilde özelleştirilerek veri çıkarma sürecinin kolaylaşması sağlanmıştır. Hareket vektörlerini içeren çerçeveler model tarafından kullanılabilir hale gelmesi için çeşitli önişleme adımladından geçirilmiştir. İlk olarak sıkıştırma sonucunda hareket vektörlerinin asıl ortaya çıktığı 8 ve 8'in katı olan çerçeveler seçilmiştir. Diğer çerçeveler elenerek veri kümesine dahil edilmemiştir. Sonrasında, çerçeveler üzerindeki hareket vektörlerinin daha net bir şekilde görünmesi için, çerçevelerin yükseklik ve genişliği 480x720 olacak şekilde artırılmıştır. Daha sonra, hareket vektörleri dışındaki pikseller beyaz olacak şekilde tüm çerçeveler düzenlenmiştir. Böylece, çerçeveler üzerinde sadece hareket vektörleri bilgisinin yer alması sağlanmıştır. Son olarakta görüntüler grayscale formatına getirilmiştir. Bu işlem ile birlikte çerçeveler üzerindeki önişlemeler tamamlanarak model tarafından kullanılabilir hale getirilmiştir. Videoda anomali tespiti gerçekleştirmek için varyasyonel otomatik kodlayıcı tabanlı model kullanılmıştır. Bu varyasyonel otomatik kodlayıcıya, hareket vektörlerini içeren çerçeveler üçerli gruplar halinde verilmiştir. Böylece modelin geçmiş çerçevelerden de öğrenebilmesi sağlanmıştır. Varyasyonel otomatik kodlayıcının ilk katmanlarını konvolüsyonel katmanlar oluşmaktadır. Bu sayede, video çerçevelerindeki uzamsal bilgilerin öğrenilmesi amaçlanmıştır. Sonraki katmanlarını ise konvolüsyonel LSTM katmanlarından oluşmaktadır. Bu sayede ise, video çerçeveleri arasındaki zamansal bilgilerin öğrenilmesi amaçlanmıştır. Böylece, videodaki anomalinin, uzam-zamansal bir öğrenme gerçekleştiren varyasyonel otomatik kodlayıcının temelinde yer alan yeniden oluşturma hatasına dayalı olarak tespit edilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak, tamamen normal videolardan oluşan eğitim kümesi ile model eğitilmiştir. Sonrasında, gerçekleştirilen eğitim sonucunda oluşan yeniden oluşturulma hatasının dağılımından yararlanılarak eşik değer seçimi yapılmıştır. Çerçeve bazlı anomali tespiti yaparken bu eşik değer kullanılmıştır. Model performansını değerlendirmek için iki farklı yöntem kullanılmıştır. İlk olarak, her bir test videosu için çerçeve bazlı düzenlilik skoru grafiği çıkarılmıştır. Bu grafik sayesinde videonun hangi çerçevesinden itibaren anormal bir durum gerçekleştiği, hangi çerçevelerden itibaren normale dönüldüğü gözlemlenebilmektedir. Test veri kümesinde normal ve anormal olacak şekilde çerçeve bazlı bir etiketleme mevcuttur. Bu çalışmada da, test veri kümesinde yer alan her bir videonun çerçeveleri için seçilen eşik değere göre tahminleme yapılmıştır. Böylece, ikinci olarak da, model tarafından yapılan tahminleme ile gerçek veri etiketleri kullanılarak modelin çerçeve bazlı tahminleme performansı değerlendirilmiştir. Oluşturulan düzenlilik skoru grafikleri incelendiğinde video akışına göre genel olarak tutarlı sonuçlar gösterdiği gözlemlenmiştir. Çerçeve bazlı etiketlemenin sonuçaları incelendiğinde ise, UCSD Ped1 veri kümesinde anormal çerçevelerin %60'lık kısmının, UCSD Ped2 veri kümesinde ise anormal çerçevelerin %78'lik kısmının tespit edilebilidiği görülmüştür. Sonuç olarak, bir videonun çerçevelerindeki tüm bilgileri kullanmak yerine, sadece bu çerçevelerdeki hareket vektörleri kullanılarak yapılmış olan bu çalışmanın etkin sonuçlar çıkardığı görülmüştür.