Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Koleksiyonu

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.11779/1941

Browse

Now showing 1 - 16 of 16

A Bayesian Allocation Model Based Approach To Mixed Membership Stochastic Blockmodels
(Taylor and Francis Ltd., 2022) Kırbız, Serap; Hızlı, Çağlar
Although detecting communities in networks has attracted considerable recent attention, estimating the number of communities is still an open problem. In this paper, we propose a model, which replicates the generative process of the mixed-membership stochastic block model (MMSB) within the generic allocation framework of Bayesian allocation model (BAM) and BAM-MMSB. In contrast to traditional blockmodels, BAM-MMSB considers the observations as Poisson counts generated by a base Poisson process and marks according to the generative process of MMSB. Moreover, the optimal number of communities for BAM-MMSB is estimated by computing the variational approximations of the marginal likelihood for each model order. Experiments on synthetic and real data sets show that the proposed approach promises a generalized model selection solution that can choose not only the model size but also the most appropriate decomposition.
Citation - Scopus: 1
A Microwave Imaging Scheme for Detection of Pulmonary Edema and Hemorrhage
(IEEE, 2022) Ertek, Didem; Kucuk, Gokhan; Bilgin, Egemen
The microwave imaging systems have the potential to present a cost effective and less hazardous alternative to conventional medical imaging techniques. In this paper, a Contrast Source Inversion method based microwave imaging scheme is proposed and tested for the detection of pulmonary edema and hemorrhage. To this end, a realistic human torso phantom is used, and the electromagnetic parameters of the human tissues is determined via Cole-Cole model. The scattered field is simulated via Method of Moments at the operating frequency of 350 MHz, and a 50 dB white Gaussian noise is added to model a realistic measurement setup. The numerical tests performed with the proposed technique suggest that the method can be used to locate the pulmonary edema and hemorrhage, and it is capable of distinguishing these two medical conditions successfully.
Citation - Scopus: 1
An Fpga Implementation of Givens Rotation Based Digital Architecture for Computing Eigenvalues of Asymmetric Matrix
(IEEE, 2022) Köseoğlu, İlayda; Yalçın, Mustak Erhan; Öztürk, Elif; Ayhan, Tuba
This paper proposes the digital circuit design that performs the eigenvalue calculation of asymmetric matrices with realvalued elements. Eigenvalues are computed iteratively through the QR algorithm. In the QR algorithm, the input matrix is factorized into orthogonal Q and upper triangular R matrix, then the RQ product is calculated to obtain an iterated matrix. For a time-efficient QR decomposition process, the Givens Rotation (GR) Principle is utilized to benefit from the parallelization feature. Parallelization is managed by the Systolic Array (SA) architecture that is created by placing Givens Generation (GG) and Row Updates (RU) blocks in a triangle array. In this paper, 4×4 input matrix is used to create a TSA architecture including n-1 diagonal (GG), and (n ∗ (n−1))/2 off-diagonal (RU) modules. In the results section, Givens Rotation is compared with the Gram Schmidt algorithm used in our previous study [1] in terms of error, and area usage.
Çevrimde Imza Doğrulama için Fpga Üzerinde Gerçek Zamanlı Sistem Tasarımı
(2020) Ayhan, Tuba; Orak, Remzi
Bu proje kapsamında, çevrimde imza doğrulama sistemi gerçeklenmiştir. Sistem dokunmatik ekran üzerinden imza (paraf ya da el yazısı bir karakter) alıp, belleğindeki imza öznitelikleri ile karşılaştırarak imzanın iddia edilen kişiye ait olup olmadığını göstermektedir. Orjinal imza resimleri bellekte tutulmadığından sistem imza hırsızlığına karşı bir miktar dayanıklıdır. Sistem dokunmatik ekran, Zynq-7000 geliştirme kartı ve dokunmatik ekran kaleminden oluşur. İmza atıldıktan 0.13 s sonra doğrulama sonucu ekranda verilir. Kullanım rahatlığı açısından atılan imzanın resmi ekranda da gösterilmektedir. Sistemin test ortamında sınıflama başarımı yetenekli taklitçi için %60 dolayında kalsa da sıradan taklitçi için %100?ü bulmaktadır. Proje kapsamında oluşturulup araştırmacılara açılan veri kümesinde tasniflenmiş 500 imza bulunmaktadır. Projenin tüm kaynak kodları github üzerinden açılmıştır. Proje ile ilgili bilgiler, kodlar, veri kümesi ve kısa video da proje sayfası (https://sites.google.com/mef.edu.tr/imza) üzerinde yayındadır.
Çok Düşük Enerji Tüketen Taşınabilir Kullanıma Uygun Yapay Sinir Ağlarının Donanım Gerçeklemeleri
(2023) Kumbasar, Tufan; Altun, Mustafa; Ayhan, Tuba
Yapay sinir ağları (artificial neural networks, ANN) ile ilgili literatürde yer alan araştırmalar ve bunların endüstriyel uygulamaları son yıllarda hızlı bir şekilde artmaktadır. Buradaki temel motivasyon, geleneksel yöntemler ile yüksek doğruluklu olarak çözülmesi zor problemlerin ANN?ler ile çözülebilmesidir. Diğer taraftan, ANN?lerin kullanımı geleneksel yöntemlere göre, başta enerji olmak üzere, çok daha fazla donanımsal kaynak gerektirmektedir. Örnek vermek gerekirse, 16×16 boyutunda 256 adet piksel içeren oldukça küçük bir görüntünün her bir pikselinin ve ANN ağırlıklarının 8-bitlik girişler ile temsil edildiğini varsayalım. Bu durumda, tek bir yapay nöron, 256 adet 8-bitlik çarpma işlemi, bu çarpım sonuçlarının toplanması için minimum 16-bitlik 255 adet toplama işlemi ve bu toplam sonucunun normalize edilmesi için bir aktivasyon fonksiyonu gerektirir. Görece küçük büyüklükteki bir ANN?de bu nöronlardan yüzlerce olduğu düşünülürse, bu kadar ağırlığın bellekte tutulmasının ve yapılacak aritmetik işlemlerin, özellikle enerji tüketimi açısından, oldukça maliyetli olacağı açıktır. Bu durum ANN?lerin taşınabilir cihazlarda kullanılabilmelerini fazlasıyla kısıtlamaktadır ve bu çalışmanın temel motivasyonlarından biridir. Önerilen çalışmada, çok düşük enerji tüketen ANN?ler önerilen yeni sayı hibrit gösterimi kullanılarak tasarlanmıştır, donanım optimizasyonları yapılmıştır ve nesne takibi uygulamalarında kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar aşağıdaki üç ana başlıkta değerlendirilebilir. Bu üç ana başlık çalışmanın desteklediği 119E507 Nolu TÜBİTAK projesinde üç iş paketi olarak yer almaktadır. ? ANN enerji tasarrufu için yeni sayı gösterimlerinin sunulması ve devre bloklarının tasarımının yapılması. ? Enerji odaklı ANN donanım tasarımları ve optimizasyonunun yapılması. ? Nesne takibi yapan ANN tasarımlarının özel tümleşik devreler (application specific integration circuits, ASIC) ve alanda programlanabilir kapı dizileri (field programmable gate arrays, FPGA) tasarım platformlarında gerçeklenmesi.
İnsan-robot Dokunsal (haptik) Etkileşimi için Makine Öğrenme Tabanlı Admitans Kontrolü
(2021) Başdoğan, Çağatay; Patoğlu, Volkan; Niaz, Pouya Pourakbarian; Aydın, Yusuf; Necipoğlu, Serkan; Şirintuna, Doğanay; Çaldıran, Ozan
Yakın gelecekte, fabrika, ev, hastane gibi farklı ortamlarda, insanlar ve robotların birlikte çalışarak, fiziksel etkileşim gerektiren görevleri ortaklaşa yerine getirebilmeleri beklenmektedir. Fiziksel insan-robot etkileşimi konusundaki önemli araştırma konularından birisi, ortaklar arasında doğal bir iletişimin kurulmasıdır. İnsan-robot etkileşimi konusunda hali hazırda çeşitli sayıda çalışmalar bulunmasına rağmen, ortaklar arasındaki fiziksel etkileşimi, bilhassa dokunsal (haptik) tabanlı iletişimi inceleyen çalışmalar sınırlı sayıdadır ve bu tip sistemlerdeki etkileşim hala doğal insan-insan etkileşimine kıyaslandığında yapay kalmaktadır. Bu projede, insanla beraber ortak görevler yapabilecek işbirlikçi bir robot için kesir dereceli ve uyarlamalı (adaptif) bir admitans kontrolcü geliştirildi. Bilgimiz dahilinde kesir dereceli bir admitans kontrolcü insan-robot fiziksel etkileşimi için daha önce kullanılmamıştır. Kesir dereceli kontrolcülerin en önemli özelliği, tamsayı olmayan türev ve integralin kullanılabilmesidir ki bu da bize birleşik sistemin (insan-robot) dinamiğinin modellenmesinde ve denetlenmesinde, tam sayılı bir kontrolcüye göre, esneklik sağlamıştır. Ayrıca, kesir dereceli bir admitans kontrolcünün makine öğrenmesi algoritmaları vasıtasıyla uyarlanabilir şekilde kullanıldığına dair bir örnek literatürde mevcut değildir. Makine öğrenmesi algoritmaları, bizim görev sırasında insanın niyetini anlamamızı ve buna göre görev performansını optimize edecek şekilde kontrolcü parametrelerini seçmemizi sağladı. Projede geliştirilen yöntemlerin etkinliğini sınamak için laboratuvar ortamında, insan ve robot arasında fiziksel etkileşim gerektiren kontrollü deneyler 12 adet denekle yapıldı. Bu deneylerde, denekler, robot koluna bağlanmış bir matkap aracılığıyla dik ve düz tahta bir yüzey üzerinde delikler açtılar. Makina öğrenmesi teknikleri kullanılarak kullanıcın hangi alt-görevi (textit{Bekleme, Serbest Hareket, ve Temas}) yerine getirdiği gerçek zamanlı olarak tespit edildi ve buna göre kontrolcünün parametreleri uyarlandı. Bu sayede, robotun insan tarafından yönlendirilip delik açılacak noktaya yaklaştırılırken (textit{Serbest Hareket}) insana düşük direnç (şeffaflık), delme sırasında (textit{Temas}) ise oluşacak titreşimleri azaltarak sistemi daha kararlı ve güvenli hale getirecek şekilde yüksek direnç göstermesi sağlandı. Bu deneylerden elde edilen sonuçlar, insan-robot etkileşimi için, uyarlamalı ve kesir dereceli bir kontrolcünün tam sayılı ve sabit parametreli bir kontrolcüye göre, görev performanı açısından, çok daha etkili olduğunu gösterdi. Son olarak, projede geliştirilen sistemin endüstriyel ortamda geçerliliğini sınamak için, endüstriyel ortağımız olan As-Metal şirketinden 3 adet işçi laboratuvarımıza davet edildi ve eğrili (curved) bir tahta yüzeyde delik açma deneyleri yapıldı. İşçilerden yüzey üzerinde 3 farklı noktada ve 3 farklı açıda delik açmaları istendi. İşçiler bu görevi yerine getirirken hem işbirlikçi robotumuzdan hem de bir artırılmış gerçeklik arayüzünden destek aldılar. Deneylerden sonra, işçilerden geliştirilen sistem hakkında fikirlerini iletebilecekleri bir anket doldurmaları istendi. Bu anket ve işçilerle yapılan kişisel görüşmeler vasıtasıyla robotun güvenirliği, kullanım kolaylığı ve görevi gerçekleştirmesindeki katkısı ölçüldü. Bu anketten elde edilen sonuçlar bize geliştirilen bu insan-robot etkileşim sisteminin endüstriyel uygulamlar için uygun, kolay, ve etkili olduğunu gösterdi.
Integration and Management of Wi-Fi Offloading in Service Provider Infrastructures
(2016) Zeydan, Engin; Tan, A. Serdar
Integration of offloading technologies into mobile network operator's infrastructures that provide heterogeneous access services is a challenging task for mobile operators. A connectivity management platform is a key element for heterogeneous mobile network operators in order to enable optimal offloading. In this study, development and integration of a connectivity management platform that uses a novel multiple attribute decision making algorithms for efficient Wi-Fi Offloading in heterogeneous wireless networks is presented. The proposed platform collects several terminal and network level attributes via infrastructure and client Application Programming Interfaces (APIs) and decides the best network access technology to connect for requested users. Through experimentation, we provide details on the platform integration with service provider's network and sensitivity analysis of the multiple attribute decision making algorithm.
Citation - WoS: 4
Citation - Scopus: 5
Monitoring of Intracerebral Hemorrhage With a Linear Microwave Imaging Algorithm
(Springer, 2022) Dilman, Ismail; Dogu, Semih; Bilgin, Egemen; Akinci, Mehmet Nuri; Cosgun, Sema; Çayören, Mehmet; Akduman, Ibrahim
Intracerebral hemorrhage is a life-threatening condition where conventional imaging modalities such as CT and MRI are indispensable in diagnosing. Nevertheless, monitoring the evolution of intracerebral hemorrhage still poses a technological challenge. We consider continuous monitoring of intracerebral hemorrhage in this context and present a differential microwave imaging scheme based on a linearized inverse scattering. Our aim is to reconstruct non-anatomical maps that reveal the volumetric evolution of hemorrhage by using the differences between consecutive electric field measurements. This approach can potentially allow the monitoring of intracerebral hemorrhage in a real-time and cost-effective manner. Here, we devise an indicator function, which reveals the position, volumetric growth, and shrinkage of hemorrhage. Later, the method is numerically tested via a 3D anthropomorphic dielectric head model. Through several simulations performed for different locations of intracerebral hemorrhage, the indicator function-based technique is demonstrated to be capable of detecting the changes accurately. Finally, the robustness under noisy conditions is analyzed to assess the feasibility of the method. This analysis suggests that the method can be used to monitor the evolution of intracerebral hemorrhage in real-world scenarios. Graphical abstract: [Figure not available: see fulltext.]. © 2022, International Federation for Medical and Biological Engineering.
Parameters Effects Study on Pulse Laser for the Generation of Surface Acoustic Waves in Human Skin Detection Applications
(2015) Chen, Kun; Wu, Sen; Li, Yanning; Li, Tingting; Fu, Xing; Dorantes-Gonzalez, Dante Jorge
Laser-induced Surface Acoustic Waves (LSAWs) has been promisingly and widely used in recent years due to its rapid, high accuracy and non-contact evaluation potential of layered and thin film materials. For now, researchers have applied this technology on the characterization of materials' physical parameters, like Young's Modulus, density, and Poisson's ratio; or mechanical changes such as surface cracks and skin feature like a melanoma. While so far, little research has been done on providing practical guidelines on pulse laser parameters to best generate SAWs. In this paper finite element simulations of the thermos-elastic process based on human skin model for the generation of LSAWs were conducted to give the effects of pulse laser parameters have on the generated SAWs. And recommendations on the parameters to generate strong SAWs for detection and surface characterization without cause any damage to skin are given.
Citation - WoS: 8
Citation - Scopus: 8
Performance Maximization of Network Assisted Mobile Data Offloading With Opportunistic Device-To Communications
(2018) Zeydan, Engin; Tan, A. Serdar
Mobile data traffic inside mobile operator's infrastructure is increasing exponentially every year. This increasing demand forces mobile network operators (MNOs) to seek for alternative communication methods in order to relieve the traffic load in base stations, especially in highly populated and crowded environments. Network assisted data offload and Device-to-Device(D2D) communications are two prominent methods to help MNOs solve this problem. In this study, a data offload framework is developed that incorporates network assisted multiple attribute decision making (MADM) for best network selection and D2D communications for exploiting user proximity in crowded environments. The performance of the framework is evaluated with simulation results as well as analytic solutions and performance bounds. The simulation results indicate the superiority of incorporating network-based information besides user-based information in offloading decisions and demonstrates the significant benefits of D2D communications when the density of D2D users is properly adjusted. The simulation results depict that up to 168% and 200% increase in user satisfaction and throughput can be achieved under high network load scenarios at optimal D2D density. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation - WoS: 1
Performance of Taiwanese Domestic Equity Funds During Quantitative Easing
(2015) Tan, Ömer Faruk
This study is the first to analyze performance of Taiwanese domestic equity funds between January 2009 and October 2014, the period during which quantitative redirected capital flows toward developing economies and the Taiwanese Stock Exchange Weighted Index compounded at approximately 12.9% annually. Adopting methods endorsed by earlier research, we evaluated 15 Taiwanese equity funds' performance relative to market averages using the Sharpe (1966) and Treynor (1965) ratios and Jensen's alpha method (1968). To test market timing proficiency, we applied the Treynor and Mazuy (1966) and Henriksson and Merton (1981) regression analysis methods. Jensen's alpha method (1968) was used to measure fund managers' stock selection skills. Results revealed that funds significantly under-performed Taiwan's average annual market return and demonstrated no exceptional stock-selection skills and market timing proficiency during the era of quantitative easing.
Quality-Aware Wi-Fi Offload: Analysis, Design and Integration Perspectives
(2018) Mester, Yavuz; Buyruk, Hasan; Zeydan, Engin; Tan, A. Serdar
The rapid spread of smart wireless devices and expansion of mobile data traffic have increased the interest for efficient traffic offloading techniques in next-generation communication technologies. Wi-Fi offloading uses ubiquitous Wi-Fi technology in order to satisfy the ever increasing demand for mobile bandwidth and therefore is an appropriate methodology for mobile operators. As a matter of fact, design and integration of an offloading technology inside mobile network operators' infrastructures is a challenging task due to convergence issues between the The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) and non-3GPP networks. Therefore, a connectivity management platform is a key element for integrated heterogeneous mobile network operators in order to enable smart and effective offloading. In this paper, analysis, design and integration of a connectivity management platform that uses a Multiple Attribute Decision Making (MADM) algorithm for efficient Wi-Fi Offloading in heterogeneous wireless networks is presented. In order to enhance the end-user's quality-of-experience (QoE), we have especially concentrated on the benefits that can be achieved by exploiting the presence of integrated service provider platform. Hence, the proposed platform can collect several User Equipment (UE) and network-based attributes via infrastructure and client Application Programming Interfaces (APIs) and decides on the best network access technology (i.e. 3GPP and non-3GPP) to connect to for requested users. We have also proposed multi-user extensions of the MADM algorithms for offloading. Through simulations and experiments, we provide details of the comparisons of the proposed algorithms as well as the sensitivity analysis of the MADM algorithm through an experimental set-up.
Citation - WoS: 10
Citation - Scopus: 11
Resolving Conflicts During Human-Robot Co-Manipulation
(IEEE Computer Society, 2023) Al-Saadi, Zaid; Hamad, Yahya M.; Aydin, Yusuf; Kucukyilmaz, Ayse; Basdogan, Cagatay
This paper proposes a machine learning ( ML) approach to detect and resolve motion conflicts that occur between a human and a proactive robot during the execution of a physically collaborative task. We train a random forest classifier to distinguish between harmonious and conflicting human-robot interaction behaviors during object co-manipulation. Kinesthetic information generated through the teamwork is used to describe the interactive quality of collaboration. As such, we demonstrate that features derived from haptic (force/torque) data are sufficient to classify if the human and the robot harmoniously manipulate the object or they face a conflict. A conflict resolution strategy is implemented to get the robotic partner to proactively contribute to the task via online trajectory planning whenever interactive motion patterns are harmonious, and to follow the human lead when a conflict is detected. An admittance controller regulates the physical interaction between the human and the robot during the task. This enables the robot to follow the human passively when there is a conflict. An artificial potential field is used to proactively control the robot motion when partners work in harmony. An experimental study is designed to create scenarios involving harmonious and conflicting interactions during collaborative manipulation of an object, and to create a dataset to train and test the random forest classifier. The results of the study show that ML can successfully detect conflicts and the proposed conflict resolution mechanism reduces human force and effort significantly compared to the case of a passive robot that always follows the human partner and a proactive robot that cannot resolve conflicts.
Citation - WoS: 14
Citation - Scopus: 16
Robot-Assisted Drilling on Curved Surfaces With Haptic Guidance Under Adaptive Admittance Control
(IEEE, 2022) Başdoğan, Çağatay; Niaz, Pouya P.; Aydın, Yusuf; Güler, Berk; Madani, Alireza
Drilling a hole on a curved surface with a desired angle is prone to failure when done manually, due to the difficulties in drill alignment and also inherent instabilities of the task, potentially causing injury and fatigue to the workers. On the other hand, it can be impractical to fully automate such a task in real manufacturing environments because the parts arriving at an assembly line can have various complex shapes where drill point locations are not easily accessible, making automated path planning difficult. In this work, an adaptive admittance controller with 6 degrees of freedom is developed and deployed on a KUKA LBR iiwa 7 cobot such that the operator is able to manipulate a drill mounted on the robot with one hand comfortably and open holes on a curved surface with haptic guidance of the cobot and visual guidance provided through an AR interface. Real-time adaptation of the admittance damping provides more transparency when driving the robot in free space while ensuring stability during drilling. After the user brings the drill sufficiently close to the drill target and roughly aligns to the desired drilling angle, the haptic guidance module fine tunes the alignment first and then constrains the user movement to the drilling axis only, after which the operator simply pushes the drill into the workpiece with minimal effort. Two sets of experiments were conducted to investigate the potential benefits of the haptic guidance module quantitatively (Experiment I) and also the practical value of the proposed pHRI system for real manufacturing settings based on the subjective opinion of the participants (Experiment II). The results of Experiment I, conducted with 3 naive participants, show that the haptic guidance improves task completion time by 26% while decreasing human effort by 16% and muscle activation levels by 27% compared to no haptic guidance condition. The results of Experiment II, conducted with 3 experienced industrial workers, show that the proposed system is perceived to be easy to use, safe, and helpful in carrying out the drilling task.
Citation - Scopus: 1
Validation of the Short Version (tls-15) of the Triangular Love Scale (tls-45) Across 37 Languages (oct, 10.1007/S10508-023-02702-7, 2023)
(Springer/plenum Publishers, 2024) Sorokowski, Piotr; Frederick, David A.; Pisanski, Katarzyna; Kowal, Marta; Dinic, Bojana M.; Sternberg, Robert J.; Gjoneska, Biljana; Demirtaş, Ezgi Toplu
[No Abstract Available]
Zamanla Değişen Iır Alçak Geçiren Filtre ile Dinamik Tartım Yöntemi
(2022) Gülbaş, Mustafa Can; Ayhan, Tuba; Yalçın, Müştak Erhan
Sanayide üretimden sevkiyat aşamasına kadar birçok alanda kullanılan otomatik ağırlık kontrol sistemi, üç adet konveyör bant, en az iki adet fotosel, yük hücresi, işlemci, kullanıcı için kontrol ekranı ve reddedici/yönlendirici kollarından oluşmaktadır. Ağırlık ölçerken, yük hücresi tarafından alınan ölçüm sinyalinin filtrelenmesi aşamasında literatürde kaskat yapıda zamanla değişen alçak geçiren filtrenin önemli bir yeri olduğu gözlemlenmiş ancak sonuca ulaşma konusunda oldukça fazla filtre adedinin mevcut olduğu gözlemlenmiştir. Sonuçlara ulaşma aşamasının hızlandırılması amacıyla bu çalışmada zamanla değişen alçak geçiren filtre ile farklı bir yaklaşım denenmiştir. Sonuca daha hızlı ulaşabilmek için kaskat bağlı alçak geçiren filtre adedi önem arz etmektedir. Filtre adım adım uygulanarak oluşan salınımlardan ürünün ağırlığına minimum filtre adedi ile ulaşmak hedeflenmiştir. Matlab'ta yapılan deneyler sonucunda çok yüksek hızlarda bu işlemle yönetmelikte belirtilen hata limitleri içerisinde sonuçların elde edilemediği görülmüş olup hata limitleri içerisinde elde edilen maksimum hız belirtilmiştir. Sonuç olarak filtre adedi azaltılıp, sönümleme hızlandırılarak oluşan salınımlardan ağırlık verisine yönetmelikte verilen hata sınırları içerisinde ulaşılmıştır.

Browse

Browsing Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Koleksiyonu by Access Right "info:eu-repo/semantics/openAccess"