GEOMETRİK, MATEMATİK, OPTİK ve FOTOĞRAFİK TEMELLER (HATIRLATMA) Yrd. Doç. Dr. Saygın Abdikan

Transkript

1 FOTOGRAMETRİ II GEOMETRİK, MATEMATİK, OPTİK ve FOTOĞRAFİK TEMELLER (HATIRLATMA) Yrd. Doç. Dr. Saygın Abdikan BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF 330/336 FOTOGRAMETRİ II DERSi NOTLARI

2 İÇERİK Geometrik Temeller Tanımlar Fotoğraf Geometrisi Matematik Temeller Fotoğraf ile Nesne Uzayı Arasındaki İlişki Uçağın Hareketinden Kaynaklanan Dönüklükler İzdüşüm Denklemleri Optik Temeller Tanımlar Mercek Kusurları Kamera Distorsiyon Hatası Kalibrasyon Raporları Distorsiyon Hatasının Düzeltilmesi Fotoğrafik Temeller Tanımlar Elektromanyetik Enerji Elektromanyetik Spektrum Emülsiyonlar (Siyah-Beyaz, Renkli ve Yapay Fotoğraf) 2

3 GEOMETRİK TEMELLER - TANIMLAR Çerçeve İşaretleri: Fotoğrafın kenarlarında ve köşelerinde bulunan, iç yöneltmede kullanılan noktalardır. Orta nokta bulucuları da denir. 3

4 Çerçeve İşaretleri Kameradan işaretler filme geçer Ölçüm #1 4

5 Fotoğraf orta noktası (Orta Nokta): Fotoğraf çerçeve işaretlerinin geometrik olarak ortası ve fotoğraf koordinat sisteminin (x,y) merkezidir. Örnek olarak çerçeve işaretlerinin orta noktaya göre konumu: 5

6 İzdüşüm merkezi(o): Kamera optik sisteminin merkezidir. İzdüşüm ışını: POP doğru parçasını oluşturan ışın. Asal uzaklık: Fotoğraf düzlemi ile izdüşüm merkezi arasında ki uzaklık (c). 6

7 Asal Eksen: Kamera optik sisteminin eksenine kamera ekseni yada asal eksen denir. Düşey Fotoğraf: Kamera ekseni düşey konumdayken çekilen fotoğraftır. Yatay Fotoğraf: Kamera ekseni yatay konumdayken çekilen fotoğraftır (Yersel Fotogrametri). Eğik Fotoğraf: Kamera ekseni herhangi bir konumdayken çekilen fotoğraftır. 7

8 Asal Nokta: İzdüşüm merkezinin fotoğraf düzlemine dik iz düşümüdür. Orta noktaya çok yakındır. 8

9 Asal Nokta: Bu nokta aynı zamanda kamera ekseninin fotoğraf düzlemini ve nesne yüzeyini deldiği H ve H noktasıdır. 9

10 Ayak ucu (Nadir) Noktası (NN ): İzdüşüm merkezinden geçen çekül doğrusu fotoğraf ve araziyi ayak ucu noktasında keser. 10

11 Yaşayan,

12 Geometrik Temeller / Fotoğraf Geometrisi Üç boyutlu uzaydaki noktalar iki boyutlu bir uzaya, yani bir düzleme geometrik bir yöntemle aktarılabilir. Üç boyutlu uzaydaki noktaların bir düzleme geometrik bir yöntemle aktarılmasında üç tür iz düşüm ele alınır: Paralel izdüşüm Merkezsel izdüşüm Dik izdüşüm 12

13 GEOMETRİK TEMELLER - Fotoğraf Geometrisi Merkezsel izdüşüm Paralel izdüşüm O Dik izdüşüm A B A B d C A B C A' C' B' C B' A' C' B' İzdüşüm düzlemi A' HARİTA FOTOĞRAF C' 13

14 Merkezsel izdüşüm: Uzay noktaları izdüşüm düzlemi dışındaki bir O noktası ile birleştirilir. Bu doğruların düzlemi deldiği noktalar ilgili noktaların merkezsel izdüşümüdür. O noktası izdüşüm merkezidir. Merkezsel izdüşüm Pozitif konum Merkezsel izdüşüm negatif konum 14

15 Merkezsel izdüşüm: O izdüşüm merkezi şekildeki gibi, nesne noktaları ile izdüşüm düzlemi arasında da olabilir. Fotoğraf, merkezsel bir izdüşümdür. O izdüşüm merkezi, kamera optik sisteminin merkezidir. Tüm izdüşüm ışınları bu noktadan geçer. Geometrik olarak bir harita ile düşey bir hava fotoğrafı arasında en önemli fark, farklı izdüşüm sonucu oluşmalarıdır. Merkezsel izdüşüm Pozitif konum Merkezsel izdüşüm negatif konum 15

16 GEOMETRİK TEMELLER - Fotoğraf geometrisi Merkezsel İzdüşümün Özellikleri: Üç boyutlu uzayda bir A noktasına karşılık izdüşüm düzleminde tek bir A noktası vardır. İzdüşüm düzlemindeki A noktasına karşılık ise A O izdüşüm ışını üzerinde bulunan sonsuz sayıda nokta karşılık gelir. Ölçme noktalarının buluşduğu uzay, yani arazi üç boyutludur. Bu noktaların konumları A (X, Y, Z) koordinatları bir tek fotoğraftan elde edilemez. (ancak en az iki fotoğraftan elde edilebilir). 16

17 MATEMATİK TEMELLER Fotogrametride Kullanılan Koordinat Sistemleri Fotoğraf Koordinat sistemi Fotoğraf koordinat sistemi eksenleri cisim koordinat sistemiyle aynı yönde olan ve sağ el koordinat sistemine uyan xyz koordinat sistemidir. Başlangıç noktası O izdüşüm merkezidir. xy düzlemi fotoğraf düzlemine paralel, z ekseni de kamera ekseni ile çakışıktır. x ekseni komşu fotoğrafın izdüşüm merkezi doğrultusundadır. Bu yön hava fotogrametrisinde, yaklaşık olarak uçuş çizgisi doğrultusudur. Noktaların z koordinatı sabit ve asal uzaklığa eşittir. 17

18 Uzay Koordinat Sistemi Fotogrametride nesne uzayındaki noktalar uzay koordinatları ile tanımlanır. Uzay koordinat sistemi, X ekseni pozitif yönü uçuş yönü doğrultusunda (hava fotogrametrisi için), Z ekseni XY düzlemine dik ve sağ el koordinat sistemine uyan dik bir XYZ koordinat sistemidir. Başlangıç noktasının seçimi serbesttir. Ancak Z (H) ekseni her durumda düşey doğrultuda, XY düzlemi de her zaman yatay bir düzlemdir 18

19 Matematik temeller Koordinat Dönüşümü İki boyutlu koordinat dönüşümü (Benzerlik dönüşümü) 19

20 20

21 İki boyutlu koordinat dönüşümü (Benzerlik dönüşümü) Başlangıçları farklı, aralarında α kadar dönüklük ve ölçek 21

22 Benzerlik dönüşümünde 1 ölçek, 1 dönüklük ve 2 öteleme parametresi İki koordinat sistemi arasındaki dönüşüm parametrelerinin bulunması için, her iki sistemde de koordinatları bilinen, ortak noktaya ihtiyaç duyulur. 22

23 İki Boyutlu Affin Dönüşümü Jeodezide genellikle benzerlik dönüşümü kullanılmasına rağmen fotogrametri ve kartoğrafyada durum farklıdır. Film, kâğıt vb. maddeler deformasyona uğradıkları zaman her iki eksen boyunca bozulmalar aynı olmaz. Bu durumda Affin dönüşümü tercih edilir. Bu dönüşümde koordinat eksenleri yönündeki ölçekler aynı değildir. Uzunluklar yöne bağlı olarak değişir. Belirli bir yönde ölçek değişmez kalır. Açılar dönüşümden sonra değişir. 23

24 İki Boyutlu Affin Dönüşümü İki boyutlu Affin dönüşümü Kaynak: Yaşayan,

25 MATEMATİK TEMELLER Üç boyutlu koordinat dönüşümü: 25

26 MATEMATİK TEMELLER Fotoğraf ile Nesne Uzayı Arasındaki İlişki 26

27 MATEMATİK TEMELLER Fotoğraf ile Nesne Uzayı Arasındaki İlişki 27

28 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - Uçağın Hareketinden Kaynaklanan Dönüklükler 28

29 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - Uçağın Hareketinden Kaynaklanan Dönüklükler 29

30 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - Uçağın Hareketinden Kaynaklanan Dönüklükler 30

31 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - İzdüşüm Denklemleri Eğer orta ve asal nokta çakışıksa ve eksenler arası dönüklük yoksa: 31

32 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - İzdüşüm Denklemleri 32

33 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - İzdüşüm Denklemleri Eğer orta ve asal nokta çakışık değilse, orta nokta ile asal nokta arasındaki fark ve dönüklükler dikkate alınır. 33

34 GEOMETRİK VE MATEMATİKSEL TEMELLER - İzdüşüm Denklemleri 34

35 O izdüşüm merkezine paralel XYZ uzay koordinat sistemi ele alınsın Elde edilen xyz koordinat sistemi ve bu eksenler etrafında dönüklük açıları X-ekseni çevresindeki dönüklük v (omega ) Y-ekseni çevresindeki dönüklük ϕ ( fi ) Z-ekseni çevresindeki dönüklük k ( kappa ) 35

36 36

37 Üç öteleme ve üç dönüklükten oluşan altı elemana bir fotoğrafın dış yöneltme elemanları denir. Bir fotoğrafın altı dış yöneltme elemanı: izdüşüm merkezinin üç koordinatı (Xo,Yo,Zo) ve fotoğraf koordinat sisteminin üç dönüklüğü (v, ϕ, k) dür. 37

38 Metrik Kameralar (Ölçü Kameraları) Ölçü kamerası adı da verilen fotogrametrik kameralar genel olarak bir fotoğraf makinasıdır. Bu makine, geometrik olarak merkezsel izdüşüme teorik olarak sadıktır. Eğer kamerada resim altlığı olarak film kullanılıyorsa bu şekilde elde edilen fotoğraflara analog fotoğraf, kamerada sayısal bir algılayıcı varsa bu durumda elde edilen fotoğraf sayısal fotoğraf/görüntü adını alır. 38

39 Metrik bir kamerada tam bir merkezsel izdüşüm söz konusudur. Projeksiyon merkezi, kamera odak uzaklığı ve asal noktanın konumu bilinir. Bu elemanlara kameranın iç yöneltme elemanları denir. Metrik kameraların iç yöneltme elemanları ve distorsiyon hataları bilinir. 39

40 OPTİK TEMELLER - TANIMLAR İç yöneltme elemanları: Asal noktanın koordinatları (H x,y) Kamera odak (asal) uzaklığı (c): Net görüntünün oluştuğu fotoğraf düzleminin izdüşüm merkezine uzaklığı 40

41 OPTİK TEMELLER - TANIMLAR Fotoğraf Düzlemi: Objektiften a uzaklığında bulunan bir nesnenin net görüntüsü, yine objektiften itibaren c uzaklığında olan bir düzlemde oluşuyorsa, bu durum geometrik optik yasalarına göre ifade edilebilir: f: objektifin (mercek sisteminin) odak uzaklığıdır (Kaynak: Yaşayan vd., 2011) 41

42 OPTİK TEMELLER - TANIMLAR Özellikle hava fotogrametrisinde, nesnenin objektife olan a uzaklığı, f odak uzaklığına göre çok büyüktür. Bu nedenle a= alınabilir. Böylece yukarıda verilen mercek denkleminden, c=f bağıntısı bulunur. Bu yüzden denilebilir ki, hava fotogrametrisinde; net görüntü odak düzleminde oluşur. Bu özellikten dolayı hava kameralarında f odak uzaklığı yerine c görüntü (asal) uzaklığı alınır. 42

43 OPTİK TEMELLER - TANIMLAR Kamera Objektifleri: Fotogrametrik kameralarda mercek sistemi çok sayıda merceğin bir araya gelmesinden oluşan bir sistemdir. Geometrik olarak nokta şeklinde düşünülen izdüşüm merkezi yerine biri nesne diğeri fotoğraf uzayında olmak üzere iki izdüşüm merkezi vardır. Bu iki noktanın tek bir izdüşüm merkezi olarak alınmasında, ışının optik eksenle yaptığı açının çıktıktan sonrada aynı kalması koşulu ile hiçbir sakınca yoktur. 43

44 OPTİK TEMELLER - TANIMLAR Kamera Objektifleri: Optik sistem; sisteme t açısı ile gelen ışın yine resim düzlemine aynı açıyla ulaşacak biçimde tasarlanmıştır. Bu ideal bir durumdur. 44

45 Mercek Kusurları Fotogrametride kullanılan mercek sistemlerinin dayandığı temel ilke merkezsel izdüşümdür. Merkezsel izdüşüm, cisim noktalarından yayılan ışın destesi bir izdüşüm merkezinde toplanarak fotoğraf düzlemi üzerine izdüşürülmesidir. Mercek sistemi tarafından kırılan ışın, görüntüde çeşitli bozulmalara neden olur. Bu kusurlar aberasyon (aberration) olarak adlandırılır. Aberasyon, optik sistemdeki bazı kusurlardan dolayı, nesnelerden gelen bütün ışınların izdüşüm düzleminde olmaları gereken yerden daha farklı bir yerde yer alırlar. 45

46 MERCEK KUSURLARI Aberasyonun bilinen 5 yaygın tipi: a) Küresel aberasyon b) Koma c) Astigmatizm d) Görüntü alanının eğriliği e) Distorsiyon hatası Bu kusurların tamamen ortadan kaldırılması mümkün değildir. Fakat mercek tasarımı esnasında kontrol edilebilir ve mercek için en uygun koşullar sağlanabilir. 46

47 KAMERA DİSTORSİYON HATASI Hatırlatma: Fotogrametride bir çeşit veri toplama şekli olan resim çekimi sırasında resim çekme makinelerinin mercekleri bir takım fiziksel özelliklere sahiptir. Optik izdüşüm, merceklerin fiziksel yapısı ile ilgili olarak resim düzleminin değişik yerlerinde değişik etkilere sebep olur. Tanım: Merceklerin izdüşümdeki bu fiziksel etkilerine genel olarak distorsiyon adı verilir. Optik eksene eğik gelen ışınların farklı indisli yüzeylere gelip farklı biçimde kırılmaları şeklinde de ifade edilebilir. 47

48 OPTİK TEMELLER - KAMERA DİSTORSİYON HATASI Bir P noktasından gelen ışın kamera ekseni ile T açısı yaparken, kamera objektif sisteminin kusurlarından dolayı, resim uzayında bir T açısı yaparak çıkacaktır. P noktasının görüntüsü (P ) noktası yerine P noktasında, olması gereken yerden Δr kadar farklı bir konumda; P noktasında oluşacaktır. Bu farka Kamera Distorsiyon Hatası denir. 48

49 KAMERA DİSTORSİYON HATASI Distorsiyon, diğer aberasyonlardan farklıdır; Görüntü geometrisini etkiler, Fotoğraf üzerinde nesnenin konumunun değişimine sebep olur. Bu nedenle, herhangi bir geometrik distorsiyonun varlığı, fotogrametride çok önemlidir, fotoğraf üzerinden herhangi bir metrik ölçüm yapılacağı zaman dikkate alınmalı ve kameranın geometrik kalibrasyonu ile ortadan kaldırılmalıdır. Kameraların distorsiyon hataları bir süre kullanıldıkça değişir. Bunun için kameraların iki üç yılda bir kalibrasyon ölçülerinin yapılması gereklidir. 49

50 KAMERA DİSTORSİYON HATASI P noktasının fotoğraf üzerindeki P görüntüsü ile olması gereken (P ) hatasız konumu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. (P ) ve P noktasını birleştiren Δr doğru parçası vektörel hatadır. Bu çap ve teğet yönünde iki bileşene ayrılabilir. Çap yönünde (r yönünde) olan bileşenine çapsal (radyal) distorsiyon, diğerine de teğetsel distorsiyon denir. 50

51 KAMERA DİSTORSİYON HATASI Çapsal (radyal) distorsiyon Teğetsel distorsiyon 51

52 KAMERA DİSTORSİYON HATASI Daha önce bahsedilen diğer hata kaynakları, optik sistem ile iz düşürülen görüntünün kalitesine etki etmektedir. Distorsiyon ise görüntünün yer değiştirmesine neden olur ki, bu yer değiştirme fotoğraf düzleminde ölçek değişimine sebep olur Çapsal distorsiyon hesapla düzeltilebilir. Teğet yönündeki distorsiyon ise düzeltilemez ve olduğu gibi kalır. 52

53 KAMERA DİSTORSİYON HATASI Distorsiyon hatasının minimum olması için kameralar üretilirken gerekli önlemler alınır. Yine de, belirli bir sınırdan sonra bu hatanın önüne geçilemez. Laboratuvar ortamında yapılan duyarlı ölçmeler sonunda kameranın belirli koşullara göre distorsiyonu hesaplanır. Bu durum bir raporla kullanıcılara verilir. Eski hava kameraların distorsiyon hatası mikron civarında olabilirken, daha sonraki kameralarda bu hata 10 mikronun altında kalmıştır. Günümüzde ise bu hata 5 mikronun altındadır. 53

54 KALİBRASYON RAPORLARI Fotogrametrik kameraların teknik özelliklerini ve gerekli parametreleri içeren raporlara KALİBRASYON RAPORLARI denir. Bu raporlar kamera üreten firma tarafından ilk üretim sırasında hazırlanır ve kullanıcıya sunulur. Kullanıcı, 2-3 yılda bir kamerayı test etmek suretiyle bu raporun yenilenmesini isteyebilir. Bu raporlarda iç yöneltme elemanları, kameranın çözünürlük değerleri (objektifin ayırma gücü) ve distorsiyon bilgileri bulunur. 54

55 OPTİK TEMELLER - KALİBRASYON RAPORLARI İç Yöneltme elemanları: Kalibrasyon raporlarında asal uzaklık değeri ve asal noktanın konumu verilir. Asal noktanın konumu ile birlikte yada bunun yerine resim çerçeve işaretlerinin resim koordinat sistemindeki değerleri verilir (H x,y konum değerleri ve c asal uzaklık). Fotoğraf Koordinat Sisteminde Çerçeve İşaretleri 55

56 OPTİK TEMELLER - KALİBRASYON RAPORLARI Kameranın çözünürlüğü / Objektifin ayırma gücü: Kalibrasyon raporlarında kamera çözünürlüğü veya objektifinin ayırma gücü değerleri de yer alır. Bir mercek sisteminin ayırma gücü mm deki ayırt edilebilen çizgi sayısı ile belirtilir. Bu değerler de laboratuvar testleri ile saptanır. Çözünürlük yada ayırma gücü değerleri T açısına yada r çapsal uzaklığa göre tablolar şeklinde ve mm deki ayırt edilebilen çift çizgi sayısı olarak verilir. 56

57 OPTİK TEMELLER - KALİBRASYON RAPORLARI Kamera distorsiyon hataları: Kalibrasyon raporlarında distorsiyon hataları dört yarı köşegen için verilir. Bu değerler grafikler biçiminde olabileceği gibi bir çizelge içinde sayısal değerler olarak da verilebilir. 57

58 OPTİK TEMELLER - DİSTORSİYON HATASININ HESAPLA DÜZELTİLMESİ Distorsiyon hatasının düzeltilmesi, sayısal fotogrametride sayısal olarak yapılır. Bunun için çapsal uzaklık hesaplanır. Bu değere karşılık gelen distorsiyon hatası kamera kalibrasyon raporundan, enterpolasyon ile bulunur. Düzeltilmiş x, y fotoğraf koordinatları yandaki formüllerle kolayca hesaplanır. 58

59 FOTOĞRAFİK TEMELLER - TANIMLAR Genel anlamda fotoğraf; nesnelerden yansıyan ışığın, ışığa duyarlı bir katman ya da elektronik sensörlerin üzerine düşürülmesiyle, kamera ile kaydedilen görüntüdür. Bir fotoğraf, orijinal kayıttan elde edilmiş bir kopya da olabilir. Buna göre pozitif (+) ve negatif (-) fotoğraftan söz edilebilir. 59

60 ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji, atmosfer, su ve başka ortamlardan değişik oranlarda geçebildikleri gibi, uzay boşluğundan da geçebilen tek enerji türüdür. Bu nedenle fotogrametri, uzaktan algılama vb. teknolojilerde, enerji kaynağı olarak elektromanyetik dalgalar kullanılmaktadır. Fotogrametrik alım Ikonos 60

61 ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji (ışınım), c ışık hızı (3 x 10^8 m/saniye) ile harmonik dalgalar halinde hareket eden bütün enerji şekillerini kapsar. Harmoniklik, dalgaların eşit ve periyodik bir şekilde olduklarını ifade eder. Görünen ışık, elektromanyetik enerji şekillerinden ancak bir tanesidir. Radyo dalgaları, ısı, mor ötesi ve X-ışınları diğer şekilleridir. 61

62 ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji iki bileşenden oluşmaktadır: Elektrik alan (E) ve Manyetik alan (M). Elektromanyetik enerjinin belirli özellikleri vardır. Tüm elektromanyetik enerji ışık hızında (c = 3 * 10^8 m/saniye), hareket etmektedir ve hem tanecik hem de dalga modeli ile açıklanmaktadır. Genlik 62

63 ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerjinin hareketi; hız, dalga boyu ve frekans cinsinden ifade edilebilir: Hız (c), dalga boyu (λ), ve frekans (f) olmak üzere, ilişki λ = c/f eşitliği ile ifade edilmektedir. Bir dalga hareketinin iki tepe noktası arasındaki uzaklığına dalga boyu (λ) ve birim zamanda bir noktadan geçen tepe noktası sayısına ise o dalganın frekansı (f) denir. Dalga hareketi için c = f. λ bağıntısı geçerlidir (c=3*10^8 m/saniye). Dalga boyu ile frekans ters orantılıdır. 63

64 Yaşayan, A

65 ELEKTROMANYETİK ENERJİ Elektromanyetik enerji; katı, sıvı veya gaz halindeki cisimlerle temas ettiğinde; şiddet, doğrultu, dalga uzunluğu, polarizasyon ve faz vb. bakımlardan birçok değişikliğe uğrar. Fotogrametri ve uzaktan algılama tekniklerinde bu özellikler saptanır ve kaydedilir. Bu işlem sonucu ortaya çıkan görüntü ve veriler, kayıt edilen elektromanyetik ışınımda değişikliğe neden olan cismin özelliklerinin uzaktan ve temas etmeksizin belirlenerek yorumlanır. 65

66 ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Elektromanyetik spektrum (tayf), ışık hızı ile hareket eden ve dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır. Uzaktan algılamada, özellikle μm arasındaki optik dalga boyları ile mm arasındaki mikrodalga bölgeleriyle ilgilenilmektedir. Elektromanyetik spektrumda dalga boyları bina mertebesinde uzunluğa sahip radyo dalgalarından, bir atom çekirdeği mertebesindeki kısa dalga boylarına kadar uzanır. İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyları, sadece görünür bölgedekilerdir. (400nm=0.4μm) μm (Mavi) μm (Yeşil) μm (Kırmızı) 66

67 TANIMLAR Fotoğraf Bu kayıt kimyasal veya elektronik olarak yapılabileceği gibi, kayıt sisteminin özelliklerine bağlı olarak fotoğraf; sadece grinin tonları olabilir, ya da doğal renklere yakın renkler de görülebilir. Tamamen yapay renklerde de görülebilir. Bu nedenle uygulamalarda siyah/beyaz, doğal renkli, yapay renkli fotoğraflardan söz edilmektedir. Siyah / Beyaz Doğal Renkli Yapay Renkli 67

68 FOTOĞRAFİK TEMELLER - TANIMLAR Fotoğrafın çekilebilmesi için ışık şarttır. Işık herhangi bir kaynaktan cisme gelir. Cisimden yansıyan ışık bir algılayıcıya; yani göze ya da filme ya da sensöre geldiği zaman görünür olur ve renkleri konusunda bilgi verir. Cisimlerin renkleri üzerine gelen ışığın ne kadarını absorbe edip ne kadarını hangi dalga boyunda yansıttığına göre algılanır. Örneğin beyaz duvar sarı ışık ile aydınlatıldığında sarı, mavi ışık ile aydınlatıldığında ise mavi renk olarak görünür. Ancak kırmızı renkli cisim yeşil ışık ile aydınlatıldığında siyah gözükebilir (Yaşayan vd, 2011). 68

69 FOTOĞRAFİK TEMELLER - TANIMLAR Işığın kimyasal olarak kayıt edilmesi, emülsiyon adı verilen ışığa duyarlı bir tabaka yardımıyla gerçekleştirilir. Işığa duyarlı madde, film, kart ve cam gibi fotoğraf altlıklarının üzerine yayılmıştır. Bu madde üzerine düşlen ışık miktarına bağlı olarak etkilenir. Işığın geldiği noktalarda farklı kararma dereceleri ile kayıt yapılmış olur. Bu şekilde elde edilen fotoğrafa analog fotoğraf ya da film tabanlı fotoğraf denilmektedir (Yaşayan vd, 2011). 69

70 FOTOĞRAFİK TEMELLER - TANIMLAR Işığın elektronik olarak kayıt edilmesinde, emülsiyon yerine ışığa duyarlı algılayıcılar/sensörler yer almaktadır. Bu algılayıcılar üzerine düşen ışığın şiddetine göre elektriksel yük üretirler. Nesnelerden yansıyan ışık enerjisi elektriksel sinyallere dönüştürülerek kayıt edilir. Daha sonra bu elektriksel yük transfer edilerek radyometrik yoğunluk değerine dönüştürülür. Bu şekilde kayıt edilen fotoğrafa ise sayısal fotoğraf veya görüntü denir. Sayısal fotoğraflar, özel sayısal kameralarla kayıt edilmiş olabileceği gibi, analog fotoğrafların tarayıcılarda taranarak sayısal ortama aktarılması ile de elde edilebilmektedir (Yaşayan vd, 2011). 70

71 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Fotoğraflar, 2 boyutlu olarak film üzerine kaydedilir. Görüntüler ise sayısal formda kaydedilirler. Sayısal görüntüler, grid koordinat sistemine ek olarak kanal sayısı doğrultusu da eklenerek üç boyutlu bir eksen sisteminde gösterilir. 71

72 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Sayısal görüntü raster formatındadır. Bir raster; x ve y koordinatları ile tanımlı gridlerden oluşur. Bu gridlerin her birine piksel adı verilir. Her bir piksel sayısal bir değere karşılık gelir (Dijital Number, DN). Örneğin, 8 bitlik siyah-beyaz bir görüntüde, piksel dijital değerleri 0 ile 255 arasında gri renk tonundan oluşur. 0 siyah ve 255 beyaz renk tonuna karşılık gelir. 72

73 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Bir fotoğrafın sayısallaştırılmasının açıklanması amacı ile öncelikle Siyah-Beyaz fotoğraf göz önünde bulundurulmuştur. Siyah-Beyaz fotoğraf sadece iki gri değerden oluşan bir resimdir. Böylesi bir görüntüde her bir piksel ya siyah ya da beyaz olarak oluşur. Burada sembolik olarak beyaz pikseller 1, siyah pikseller 0 değeri ile gösterilecektir. 73

74 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Yandaki şekilde görüntüye ait piksellerin 0 ve 1 kodlanmış hali verilmiştir. Bu şekilde 0 ve 1 kodlanmış piksellerden oluşan görüntülere ikili görüntü (binary image) adı verilir. İkili Görüntü 74

75 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Siyah beyaz görüntülerde gri değerler 0 ile 255 değerleri arasında değişen gri değerlerle ifade ediliyor ise bu görüntülere 8 bitlik görüntü ( ) yada görüntünün radyometrik çözünürlüğü 8 bit değerindedir denir. Yeryüzünde bir piksele karşı düşen alan ne kadar değişik görünüm ve değerlere sahip olursa olsun, pikselin sayısal görüntüdeki parlaklık değeri, 0 (siyah) ile 255 (beyaz) arasında değişen bir sayı ile ifade edilir 75

76 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri 76

77 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri 77

78 Fotoğraf / Görüntünün Özellikleri Renkli görüntüler ise bilgisayar ekranlarında 24 bit lik veri olarak görüntülenir. Görüntüleme R(Kırmızı), G(Yeşil), B(Mavi) kodlanmış aynı objeye ait üç adet gri düzeyli görüntünün üst üstle ekrana iletilmesi ile oluşur. Görünür dalga boylarında elde edilmiş üç gri düzeyli görüntü bilgisayar ekranında sırası ile kırmızı-yeşil-mavi kombinasyonunda üst üste düşürülecek olursa renkli görüntü elde edilmiş olur. 78

79 79

80 FOTOĞRAFİK TEMELLER - SİYAH-BEYAZ FOTOĞRAF EMÜLSİYONLARI Emülsiyon (Duyarkat) ışığa duyarlı gümüş halojenidlerden (AgBr, AgCl, AgJ, v.b) oluşan bir katmandır. Bu maddeler ince tanecikler halinde bir jelatin içinde çözülmeyen sabit tanecikler biçiminde bulunur ve boyutları μ dolayındadır. Kamera önündeki perde kısa bir süre açılınca mercek sisteminden geçen ışınlar emülsiyonu etkiler. Işığın fazla geldiği noktalarda etkilenme daha fazla, az geldiği noktalarda ise etkilenme daha az olur. Böylece, önce gözle görülmeyen gizli görüntü oluşur. Daha sonra kimyasal işlemler yapılarak gizli görüntü görünür ve kalıcı bir duruma getirilir. 80

81 FOTOĞRAFİK TEMELLER - RENKLİ ve YAPAY RENKLİ FOT. EMÜLSİYONLARI Renkli emülsiyonlar, spektrumun belirli bölgelerine duyarlı katmanlardan oluşur. Örneğin mavi yeşil - kırmızı renkle duyarlı üç katman ile doğal görüntüde bir fotoğraf oluşur. Renkli filmlerdeki üç emülsiyon tabakasının en üstündeki emülsiyon tabakası mavi ışığa karşı duyarlıdır. Bunun altındaki emülsiyon tabakası ise ortokromatiktir, yani mavi ve yeşil ışıklara karşı duyarlıdır. Yeşil kırmızı kızılötesi, alışılmamış bir renkli görüntü meydana getirir. Bu tür fotoğraflara yapay renkli fotoğraf denir. Kaynak: Yaşayan vd.,

82 FOTOĞRAFİK TEMELLER - DOĞAL VE YAPAY RENKLİ FOTOĞRAF RGB (3,2,1) Doğal Renkli Siyah Beyaz Doğal Renkli Renkli Kızılötesi - Yapay Renkli (R = CIR yansıma), siyah / beyaz 82

83 FOTOĞRAFİK TEMELLER - DOĞAL VE YAPAY RENKLİ FOTOĞRAF 83

84 FOTOĞRAFİK TEMELLER - EMÜLSİYON TAŞIYICISI (Analog f.) Fotoğraf emülsiyonları cam, film ve kağıt üzerine sürülür ve emülsiyon taşıyıcısının boyut değiştirmesinin çok küçük olması istenir. Cam, boyut değiştirmesi en az olan taşıyıcıdır ve bu nedenle yersel kameralarda cam (kalınlığı 2-3 mm) kullanılmıştır. Hava fotogrametrisinde ise çok fazla yer tutması ve kırılma riski nedeniyle pek kullanılmaz. Film, plastik maddelerden yapılan saydam bir emülsiyon taşıyıcısıdır. Cronar, polyester ve asetat tan yapılmaktadır. Boyut değiştirmesinin çok az ve homojen olması gerekir. Hava fotogrametrisinde kullanılan filmlerin kalınlıkları mm genişlikleri 25 cm dir. 84

85 GELECEK HAFTA Hava Fotoğraflarının Çekimi (Hava fotoğrafları, fotoğraf ölçeği, model, YKN ve fotogrametrik nirengi kavramı kolon ve blok kavramları, bindirmeler, baz ve kolonlar arası uzaklık) Hava Kameraları ve Özellikleri 85

86 KAYNAKLAR Fotogrametri Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, T.C. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 2295, Acıkoğretim Fakültesi Yayını No: 1292Fotogrametri I,II ve III Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, YTÜ, 1996 Fotogrametri I Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, BEÜ, Fotogrametri, O. Altan, S. Külür, G. Toz, H. Demirel, Z. Duran, M. Çelikoyan, Karl Krauss, 7. Baskıdan çeviri, İTÜ, Nobel Yayın Dağıtım, 2007 Fotogrametri II Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, BEÜ, Fotogrametri I Ders Notları, Doç. Dr. Hüseyin Topan, BEÜ Fotogrametrinin Temelleri Ders Notları, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ eobs.edu.tr (BEÜ Müh. Fak. Geomatik Müh. Bölümü) 86