III. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu, Ekim 2010, Gebze KOCAELİ

Transkript

1 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ GÖRÜNÜR VE TERMAL GÖRÜNTÜLERİN BİRLEŞTİRİLMESİNDE KULLANILAN ÇOKLU-ÖLÇEKLİ YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI V. Aslataş, R. Kurba 2, E. Bedeş 3 Erciyes Üiversitesi, Bilgisayar Mühedisliği Bölüü, 38039, Melikgazi, Kayseri, aslatas@erciyes.edu.tr, 2 rkurba@erciyes.edu.tr, 3 ebedes@erciyes.edu.tr ÖZET Algılaa tekolojisideki gelişeler sayeside pek çok alada çeşitli gelişiş algılayıcılar kullaılaya başlaıştır. Bir esei (veya sahei) birde fazla algılayıcı ile iceleesi, o ese hakkıda daha fazla bilgi elde edilesii sağlaaktadır. Bu çalışada, görüür görütüler ve teral görütüler üzeride çokluölçekli görütü birleştire tekikleri kullaılış ve sergiledikleri birleştire perforasları sayısal ve görsel olarak veriliştir. Aahtar Sözcükler: Uzakta Algılaa, Teral Görütülee, Görütü Birleştire, Çoklu-Ölçekli Yöteler ABSTRACT Due to the developets i sesig techology, various ehaced sesors have bee used i ay fields. Ispectio of a object (or a scee) usig ore tha oe sesor, provides useful iforatio about the object (or scee). I this paper, visual ad theral iages are fused usig ulti-scale trasfors based iage fusio techiques ad fusio perforaces of these ethods are give quatitatively ad visually. Keywords: Reote Sesig, Theral Iagig, Iage Fusio, Multi-Scale Techiques. GİRİŞ Görütü elde ete tekolojisideki gelişelerle birlikte elde edile görütü çeşitliliği birçok sahada kullaılaktadır. Bula birlikte farklı tekiklerle elde edile görütülerdeki bilgiler birleştirilerek bilgi açısıda daha zegi görütüler oluşturulabilir (Zhag ad Blu, 999). Görütü birleştire uygulaaları farklı görütülee tekolojilerii özelliklerii birleştirerek daha alalı görütü elde eteyi aaçlaaktadır. Görütü birleştire, pek çok algılayıcıda elde edile bilgileri ateatiksel tekikler kullaılarak birleştirilesiyle geiş, kapsalı bir kara görütüü elde edilesi olarak taılaabilir. Böylece, elde edile birleşik görütü isa algılaası içi ve diğer bilgisayarla görü uygulaaları içi daha kullaışlı hale gelektedir (Li et al., 2004, Wag ad Ma, 2008). Görütü birleştire işleleri aacıa göre iki gruba ayrılaktadır. Net görütü elde eteyi aaçlaya çoklu-odaklı görütü birleştirede, giriş olarak kullaıla görütülerde farklı bölgeler et olakla birlikte etlik görütüleri geelie hâki değildir. Diğer yada görülür kaera, kızılötesi kaera, gece görüş kaerası gibi farklı tekolojilerle elde edile görütüleri birleştirilerek daha fazla bilgi barıdıra görütü elde etei hedeflediği çoklu-algılayıcılı görütü birleştirede birde fazla kaera kullaılaktadır. Güüüzde görütü birleştire içi birçok tekik geliştiriliş ve bu tekiklerle elde edile souçları değerledirek içi çeşitli değerledire etrikleri buluaktadır. Geliştirile tekikler farklı aaçlar içi kullaılabilekte ve farklı alalarda birbirie göre daha uygu souçlar üretebilektedir. Ayı etotla elde ediliş birleşik resi farklı etriklerde farklı souçlar üretebilektedir. Özellikle çoklu-algılayıcılı görütü birleştirei edikal, askeri, uzakta algılaa vb. birçok aladaki uygulaaları farklı aaçlar taşıası etrikleri farklı değerledireler yapasıa sebep olabilektedir. Bu çalışada, aşağıdaki döüşü uzayı teelli görütü birleştire yötelerii görüür ve teral görütüleri birleştirilesideki perforasları değerlediriliştir: Ayrık dalgacık döüşüü (ADD) Kayada bağısız ADD (KBADD) Laplacia piraiti (LP) Gradyet piraiti (GP) Morfolojik fark piraiti (MFP) Teel bileşeler aalizi (TBA) 70

2 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ Çoklu-ölçekli döüşü (ulti-scale trasfor-çöd) tabalı görütü birleştire yöteleri teel fikri, her bir kayak görütüye çoklu-çözüürlüklü bir ayrışa uygulaası, ayrışa souçlarıı çeşitli kurallarla birleştirilerek birleşik bir suu oluşturulası ve so olarak bir ters çokluçözüürlüklü döüşü uygulaarak birleştiriliş görütüü yeide işa edilesi aşaalarıı içerir. Bu yaklaşıları iyi bilie örekleri; ayrık dalgacık döüşüü (Mallat, 989, Rockiger, 997), Laplacia piraiti (Burt, 983), gradyet piraiti (Burt, 992), orfoloji piraiti (Toet, 989) ve teel bileşe aalizidir (Rockiger ad Fecher, 998). ÇÖD tabalı yöteler, he çoklualgılayıcılı he de çoklu-odaklı görütüleri birleştirileside kullaılabilektedir. Geelde, kayak görütülere ÇÖD uygulaarak elde edile katsayıları e büyüğü veya lieer ağırlıkladırılış hali seçilerek birleşik görütü oluşturulaktadır. Teral görütüler, elektroayetik spektruu farklı bölülerii içere farklı ekâsal, zaasal ve spektral çözüürlüğe sahip veri sağlaaktadır. Veri kalitesi arttırılış yei bir görütü oluşturak tek batlı yüksek çözüürlüklü görütü ile düşük çözüürlüklü çok batlı görütüleri birleştirilesi ile üküdür. Birçok görütülee sistei elektroayetik spektruu görüür bölgeside çalışasıa rağe kızıl ötesi teral kaeralar gibi farklı aaçlarla geliştiriliş farklı dalga boylarıı algılayabile görütülee sisteleri uzakta algılaa gibi bir çok alada kullaılaktadır (Paolo et al. 2005, Farid ad Sebastiao, 2002). Bu çalışada, teral görütüleeye örek olacak iki farklı görütü grubu buluaktadır. Bu görütülerde biricisi uzakta algılaa sahasıa örek ola uydu görütüleridir. İkici görütü grubuda ise yie teral görütü ile görüür görütü birleşiiyle artırılış gece görüşü hedefleektedir. Her iki deeyde de görüür ve teral görütülerii birleştirilesi ile çokalgılayıcılı birleştire işlei gerçekleştiriliştir. Belirtile etotlar bu görütüler üzeride test ediliş ve souç görütüler aşağıdaki iyi bilie objektif etrikler ile değerlediriliştir: Kear tabalı kalite etriği (KTK) Uzaysal frekas (UF) Stadart sapa (ST) Değerledire ölçüt etrikleri 3. bölüde açıklaış, 4. bölüde yapıla deeysel çalışalar alatılıştır ve souç bölüüde ise elde edile test souçları değerlediriliştir. 2. DEĞERLENDİRME METRİKLERİ 2.. Kear Tabalı Kalite Metriği (KTK) Bu kıstas öeli bir görsel bilgi ola kear bilgisie dayaarak çalışaktadır (Xydeas ad Petrović, 2002). Metrikte Sobel operatörleride yararlaılır: KTK k a i= j= = a ( i, w ( i, + k i= j= a b w ( i, + w ( i, b b ( i, w ( i, () Eşitlikteki w a ve w b iki giriş resi içi kear büyüklük foksiyou ike k a ve k b kear korua değerleridir. Bu etrik ile ilgili detaylar içi (Xydeas ad Petrović, 2002) referasıa bakılabilir Stadart Sapa (SS) Stadart sapa elde edile birleşik görütüyü değerledirede kullaıla bir diğer etriktir (Aslatas ve Kurba, 200): ST = i= j= ( f ( i, f 2 ) (2) 7

3 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ f = i= j= f ( i, (3) 2.3. Uzaysal Frekas Metriği (UF) Uzaysal frekas bir görütüdeki değişi düzeyii gösterektedir (Eskicioglu, A. M., Fisher, P. S., 995). Taegrad foksiyoua bezeekte acak Sobel operatörleri yerie yatayda ve dikeyde hesaplaa ardışık pikselleri farklarıda yararlaılaktadır. Satır ve sütu vektörleri şu şekilde hesaplaır: SR = ST = i= j= i= j= ( f ( i, f ( i, ) ( f ( i, f ( i, j )) 2 2 (4) (5) ve aske boyutuu belirtektedir. Kriter foksiyou aşağıdaki gibi satır ve sütu vektörlerii gradyeti olarak hesaplaır. UF = SR ST (6) 3. DENEYSEL SONUÇLAR Bu çalışada farklı görütüler üzeride altı farklı birleştire yötei deeiş ve her biri üç farklı görütü birleştire etriği tarafıda değerledirilerek görütü birleştire etotlarıı souçları gözleiştir. Şekil de ve Şekil 2 de testlerde kullaıla görütüler görülektedir. Şekil a da uzakta algılaaya örek teşkil ede bir bölgei teral uydu görütüsü buluaktadır. Şekil b de ise ayı bölgei low-light görütüsü görülektedir. İki görütüü birleştirilesi ile her iki kayak görütüdeki bilgileri ihtiva ede birleşik görütü ortaya çıkacaktır. a. Kızılötesi Görütü b. Low-light Görütü Şekil. Uzakta algılaa uydu görütüsü # Şekil 2 deki görütü grubuda kızılötesi ve görüür görütü örekleri buluaktadır. Şekil 2b deki görüür görütüde tel örgüü arkasıdaki isa silueti görüezke Şekil 2a daki kızıl ötesi görütüde açık bir şekilde fark edilebilektedir. Buula birlikte kızıl ötesi görütüde araziye ait birçok özellik fark edileez durudadır. Birleştiriliş görütüde ise her iki görütüde de dikkat çeke usurları birleşik görütüye aktarılış olası bekleektedir. 72

4 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ a. Kızılötesi Görütü b. Görüür Görütü Şekil 2. NV82 Görütüsü #2 Tablo de deeysel souçlar görülektedir. Her iki resi grubu içide yapıla deeysel souçlar ayrı ayrı gösteriliştir. Her görütü gurubu içi etotları kullaıla etriklere göre değerlediresi satırlar boyuca veriliştir. Tablo. Deeysel Souçlar Görütüler Yöteler\Metrikler KTK UF SS Uydu Görütüsü # NV82 Görütüsü #2 ADD 0, , ,3709 KBADD 0, ,242 74,836 LP 0, ,957 73,043 MFP 0, , ,9346 TBA 0, ,892 66,94 GP 0, , ,645 ADD 0, ,393 30,4849 KBADD 0, , ,9 LP 0, , ,5398 MFP 0, ,942 34,5853 TBA 0,5396 2, ,6667 GP 0, , ,2277 Yöteleri soucuda oluşa birleştiriliş görütüler Şekil 3 de gösteriliştir. Her görütüü altıda hagi etodu soucu olduğu veriliştir. Metot isii yaıdaki uaralar ise hagi görütüye ait olduğuu ifade etektedir. Tablo icelediğide, uydu görütüsü # içi KTK etriği açısıda KBADD etodu, UF etriği açısıda LP etodu, SS etriği açısıda da MFP etodu daha iyi souç veriştir. Her üç etrik içi de yüksek ola değer sayısal olarak daha iyi birleştire perforası alaıa gelektedir. Şekil 3'deki birleştiriliş görütüler görsel olarak icelediğide KBADD ve LP yötelerii daha başarılı olduğu görülektedir. NV82 görütüsü #2 içi Tablo icelediğide KTK ve SS etrikleri açısıda TBA, UF etriği açısıda ise MFP etodu daha iyi souç veriştir. Şekil 3'deki birleştiriliş görütüler görsel olarak değerledirildiğide LP ve TBA etotlarıı daha başarılı olduğu görülektedir. 73

5 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ ADD # KBADD # LP # MFP # TBA # GP # ADD #2 KBADD #2 LP #2 4. SONUÇLAR MFP #2 TBA #2 GP #2 Şekil 3. Birleştiriliş Görütüler. Çoklu-algılayıcı görütüleri birleştirileside pek çok çoklu-çözüürlüklü yöte kullaılaktadır. Bu çalışada, uydu görütülee ve artırılış gece görüşü içi görüür ve teral görütüler ADD, KBADD, LP, GP, MFP ve TBA yöteleri ile birleştiriliş ve souçlar KTK, UF ve SS etrikleri ile öce sayısal olarak sorasıda ise sübjektif olarak görsel alada değerlediriliştir. Ayı görütü içi farklı etrikler teel alıdığıda farklı yöteleri sayısal olarak daha iyi olduğu soucu çıkaktadır. Ayrıca uydu görütüsü ve gece görüşü görütülerideki souçlar da birbiri ile ilişkili değildir. Görsel souçlar da göz öüe alıdığıda, geel bir değerledire yapılacak olursa, KBADD, LP ve TBA yöteleri diğer yötelere göre öe çıkaktadır. 74

6 III. Uzakta Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sisteleri Sepozyuu, 3 Eki 200, Gebze KOCAELİ TEŞEKKÜR Bu çalışa 0E058 kodu ile TÜBİTAK tarafıda destekleektedir. KAYNAKLAR Aslatas V., Kurba R., 200, Fusio of ulti-focus iages usig differetial evolutio algorith, Expert Systes with Applicatios. Burt P.T., 983, Adelso E.H., The Laplacia pyraid as a copact iage code, IEEE Trasactios o Couicatios, 3, 4, Burt P.T., 992, A gradiet pyraid basis for patter-selective iage fusio, Proceedigs SID Iteratioal Syposiu, C. S. Xydeas, V. Petrović, 2002, Objective Iage Fusio Perforace Measure Eskicioglu, A. M., Fisher, P. S., 995, Iage quality easures ad their 634 perforace. IEEE Trasactios o Couicatios, 43, Farid M., Sebastiao B. S., Iage fusio techiques for reote sesig applicatios, Patter Recogitio Letters, Volue 23, Issue 9, July 2002, Pages L. W. Leug, B. Kig ad V. Vohora., 200, Copariso of iage data fusio techiques usig etropy ad NI. 22d Asia Coferece o Reote Sesig, Noveber. Li S., Kwok J.T.-Y., Tsag I.W.-H., Wag Y., 2004, Fusig iages with differet focuses usig support vector achies, IEEE Trasactios o Neural Networks, 5, 6, ,. Mallat S.G., 989, A theory for ultiresolutio sigal decopositio: the wavelet represetatio, IEEE T. Patter Aal.,, Paolo G., Fabio D., Belur V. D., Urba reote sesig usig ultiple data sets: Past, preset, ad future, Iforatio Fusio, Volue 6, Issue 4, Deceber 2005, Pages Rockiger O., 997, Iage sequece fusio usig a shift ivariat wavelet trasfor. Proceedigs of the Iteratioal Coferece o Iage Processig, Rockiger O., Fecher T., 998, Pixel-level iage fusio: the case of iage sequeces, Proc. SPIE, 3374, Toet A., 989, A orphological pyraidal iage decopositio, Patter Recogitio Letters 9, 4, Wag Z., Ma Y., 2008, Medical iage fusio usig -PCNN, Iforatio Fusio, 9, 2, Zhag Z., Blu R. S., 999, A categorizatio of ultiscale-decopositio-based iage fusio schees with a perforace study for a digital caera applicatio, Proceedigs of the IEEE, 87, 8,