Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Dijital (Sayısal) Fotogrametri"

Göker Ilhami Bilgi
10 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Dijital (Sayısal) Fotogrametri Dijital fotogrametri, cisimlere ait iki boyutlu görüntü ortamından üç boyutlu bilgi sağlayan, sayısal resim veya görüntü ile çalışan fotogrametri bilimidir. Girdi olarak sayısal görüntüleri kullanan, sorgulamalı veya yarı/tam otomatik yöntemlerle tüm fotogrametrik görevleri yerine getirebilen yazılım ve donanımlardan oluşur. Dijital resimler, metrik kameralarla çekilmiş analog resimlerin tarayıcılarla sayısal hale getirilmesi ile veya direk dijital kameralarla elde edilir. Dijital fotogrametri ile sayısal görüntülerin yorumlanması ve işlenmesi gibi birden çok uygulama alanı ortaya çıkmıştır Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 1

Girdi olarak sayısal görüntüleri kullanan, sorgulamalı veya yarı/tam otomatik yöntemlerle tüm fotogrametrik görevleri yerine getirebilen yazılım ve donanımlardan oluşur.

2 Dijital Fotogrametri Dijital fotogrametri dijital görüntüleri kullanır ve bu kullanımın çeşitli avantajları vardır: Standart bilgisayarlar üzerinde çalışan dijital iş istasyonları özel donanım gerektiren daha pahalı çizim aletleri kullanılmasını ortadan kaldırmıştır. Veri transferi analoga göre çok daha kolaydır. Dijital görüntü işleme teknikleri fotogrametrik ölçme ve değerlendirmede belirli düzeyde otomasyon sağlamaktadır. Dezavantajlar: Görüntü elde etmeyle ilgili problemler vardır. CCD alıcıların formatı çok küçüktür veya pahalıdır. Bu durumda veya yüksek hassasiyet istendiği ve metrik kameralar kullanılmak zorunda olunduğunda, önce analog fotoğraflar elde edilir. Bu resimler çok fazla zaman isteyen bir işlem olan fotogrametrik tarayıcılar kullanılarak taranmak zorunda kalınmaktadır. Günümüzde artık bu problem tamamen aşılmış olup dijital kameralar analog kamera doğruluğunda veri alım düzeyine erişmiştir. Analog fotogrametride elde edilen hassasiyeti elde edebilmek için nokta konumlaması 1 pikselden daha fazla doğrulukla yapılmak zorundadır. Piksel altı doğrulukla bu durum çözülmeye çalışılmaktadır Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 2

Dijital görüntü işleme teknikleri fotogrametrik ölçme ve değerlendirmede belirli düzeyde otomasyon sağlamaktadır. Dezavantajlar: Görüntü elde etmeyle ilgili problemler vardır.

3 Dijital Fotogrametride Veri Alımı KAMERA FOTOĞRAF LAB.. TARAYICI DIGITAL FOTOGRAMETRİ BİRİMİ DIGITAL GORUNTU CAD SİSTEM CİSİM CCD KAMERA Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 3

4 Dijital görüntü ve özellikleri Siyah-beyaz resimler için değer elemanları arasındadır. 256 farklı durum için bilgi 8-bit ile gösterilir. Renkli resim için ise aynı büyüklükte üç resim matrisi vardır. Gri Değerler: Kayıt edilen siyah ile beyaz arasındaki 256 gri renk tonu olarak ifade edilir (DN: Digital Number). Örnekleme: Herhangi bir pikselin geometrik olarak görüntü üzerinde oluşturulması Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 4

Gri Değerler: Kayıt edilen siyah ile beyaz arasındaki 256 gri renk tonu olarak ifade edilir (DN: Digital Number).

5 Dijital görüntü ve özellikleri 1x1+0x2+1x4+1x8+1x16+0x32+1x64+0x128= Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 5

6 Dijital görüntü ve özellikleri Düz çizgi, analog resimde sürekli bir çizgi, sayısal resimde ise ayrık pikseller ile temsil edilir. Eğer sayısal resimdeki piksel boyutu (örnekleme aralığı) küçültülürse çizgi daha sürekli bir görünüm alacak, fakat daha fazla pikselle gösterilecektir. Dolayısıyla, örneklemede en önemli faktör piksel boyutu veya örnekleme aralığıdır Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 6

Eğer sayısal resimdeki piksel boyutu (örnekleme aralığı) küçültülürse çizgi daha sürekli bir görünüm

7 Dijital görüntü-tarama (scanning) Tek boyutlu bir fonksiyonun taranması Resim fonksiyonu, f(x), konum ve yoğunluk göz önüne alındığında sürekli bir fonksiyondur Tarama: Resim elemanlarının (piksel) konumlarının belirlenmesidir. Değer atama (Quantization): Yoğunlukların belirlenmesi; Yoğunluk dizisi I G doğal sayılar kümesinin elemanlarından oluşur. (Örneğin I G = 0, 1, 2, 255 = 8 bit) Bu iki işlem sonucunda dijital görüntü oluşur Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 7

Değer atama (Quantization): Yoğunlukların belirlenmesi; Yoğunluk dizisi I G doğal sayılar kümesinin elemanlarından oluşur.

8 Dijital görüntü oluşumu Obje-gerçek dünya Görüntünün ayrık piksellere bölünmesi (Örnekleme), Görüntü matrisi Her bir piksele gri değer atama, gri tonların tonlara ayrılması (Sayısallaştıma) Dijital görüntü Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 8

gri değer atama, gri tonların tonlara ayrılması (Sayısallaştıma)

9 Uzaysal ve Radyometrik Çözünürlük, Geometrik Doğruluk Dijital görüntü üzerinde piksel boyutunun küçük olması uzaysal çözünürlüğü artıran en önemli faktördür. Genel olarak analog bir fotoğrafın çözünürlüğü 70 lp/mm (milimetredeki çizgi çifti) alınır. Dijital görüntüde bu doğruluğa ulaşabilmek için piksel büyüklüğü yaklaşık 7 mikron düzeyinde olmalıdır. Bunun için cm lik bir film taraması sonucu gereken boyut 1 GB kadardır. Yüksek geometrik doğruluk için mutlaka piksel altı düzeyde nokta konum belirleme gerekmektedir. Ancak bu durumda tarama çözünürlüğünün yüksek tutulması, dolayısıyla üretilen görüntü hacminin yüksek olması kaçınılmazdır. Radyometrik çözünürlük parlaklığın hangi renk düzeyinde gösterildiğini ifade eder. 1 byte 256 (8 bit) farklı gri düzeyi göstermektedir Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 9

Bunun için 23 23 cm lik bir film taraması sonucu gereken boyut 1 GB kadardır. Yüksek geometrik doğruluk için mutlaka piksel altı düzeyde nokta konum belirleme gerekmektedir.

10 Geometrik Çözünürlük Geometrik çözünürlük= piksel boyutu GSD= YÖA= Yer Örnekleme Aralığı Bir pikselin arazideki karşılığı, boyutu Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 10

Bir pikselin arazideki karşılığı, boyutu 30.11.

11 Geometrik Çözünürlük Tespit (Detection) Yorumlama (Interpretation) Tanımlama (Identification) Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 11

12 Geometrik Çözünürlük Tespit (Detection) Yorumlama (Interpretation) Tanımlama (Identification) Renkli görüntüler belli bir dereceye kadar yorumlamaya katkıda bulunur Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 12

görüntüler belli bir dereceye kadar yorumlamaya katkıda

13 Geometrik Çözünürlük Tespit (Detection) Yorumlama (Interpretation) Tanımlama (Identification) Bir obje, ancak arası GSD kadar büyükse yorumlanabilir Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 13

ancak 20-25 arası GSD kadar büyükse yorumlanabilir.

Radyometrik Çözünürlük Radyometrik çözünürlük Muhtemel gri değer sayısı (piksel derinliği veya renk derinliği) 8 bit 256 gri düzey üretirken, 12 bit

14 Radyometrik Çözünürlük Radyometrik çözünürlük Muhtemel gri değer sayısı (piksel derinliği veya renk derinliği) 8 bit 256 gri düzey üretirken, 12 bit 4096 üretir. Karşılaştırma yapılırsa, insan gözü 50 (6 bit) gri düzeyi ancak ayırt edebilir Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 14

15 Görüntülerin bilgisayarda gösterimi Görüntüler, f(x,y) notasyonuyla 2 boyutlu bir fonksiyon olarak ifade edilir. Her bir piksel için bilgisayarlarda 3 ayrı bilgi kaydedilir. Bunlar o piksele ait gri değer ve 2 koordinattır. Görüntü renk çözünürlüğü Gri tonlu görüntü: Gri tonlu görüntüler renk tonu bilgisi taşırlar. Bit sayısı bu renk tonu sayısına göre değişiklik gösterir. Örneğin 8 bitlik bir görüntü arasında toplam 256 farklı renk tonundan oluşur. Renkli görüntüler : Renkli görüntüler üç ayrı görüntü matrisinin üst üste çakıştırılması olarak düşünülebilir. Bu matrislerden her biri kırmızı, yeşil ve mavi tonları ifade eder. Bu üç renk tonunu kombinasyonları ile renkli görüntüler elde edilir. Örneğin her kanalda 8 bitlik yani 256 farklı renk tonu kullanmakta ise, renkli görüntüde 24 bitlik renk derinliği oluşacaktır. Bu da bilgisayarlarda gerçek renk (True Color) olarak ifade edilir Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 15

Bit sayısı bu renk tonu sayısına göre değişiklik gösterir. Örneğin 8 bitlik bir görüntü 0-255 arasında toplam 256 farklı renk tonundan oluşur.

16 Görüntülerin bilgisayarda gösterimi f R (x,y) f G (x,y) f B (x,y) Renkli görüntü bileşenleri fr(x,y), fg(x,y) fb(x,y) Red Green Blue RGB color vector Bileşenlerin çakıştırılmış hali fr(x,y), fg(x,y) fb(x,y) Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 16

RGB color vector Bileşenlerin çakıştırılmış hali fr(x,y), fg(x,y)

17 Dijital görüntü avantajları Teknolojik ilerlemelerle birlikte sayısal resim öncelikle yakın mesafe (yersel) fotogrametrisi uygulamalarında ve uydu fotogrametrisinde kullanılmıştır. Yersel çalışmalarda esneklik (doğruluk aralığı), sayısal resmin çözünürlüğüne bağlıdır. Sayısal resmi kullanmanın başlıca yararları; Optik-mekanik gereksinme olmaksızın sayısal resimlerin bilgisayar ekranından ölçülebilir ve görülebilir olması, Ölçme sistemlerinin kalibrasyon gerektirmeyen değişmez sistemler olması, Bu sistemlerde resim kalitesinin arttırılabilir olması, Bu sistemlerin kullanıcılara otomasyon olanağı sağlaması, Uygulamaların gerçek-zamanlı olarak veya çok yakın zamanda yapılabilir olması Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 17

Sayısal resmi kullanmanın başlıca yararları; Optik-mekanik gereksinme olmaksızın sayısal resimlerin bilgisayar ekranından ölçülebilir ve görülebilir olması, Ölçme sistemlerinin

18 Dijital fotogrametride veri toplama yöntemleri Sayısal fotogrametrik uygulamaların en önemli adımlarından biri sayısal görüntülerin elde edilmesidir. Günümüz teknolojisinde genel olarak iki şekilde yapılmaktadır. Bunlar, Tarayıcılar (Scanners): Analog kameralarla çekilen resimlerin optik tarayıcılar kullanılarak sayısal sitemlere aktarılması, CCD & Dijital (Charge Coupled Device -Yük Bağlamalı Düzen) Kameralar: Doğrudan sayısal görüntü alan kameraların kullanılmasıdır. Yersel Kamera Hava Kamerası 7, 14, 28, 56, 112, 224 mikron ( ) mm RGB ve Gri Zeiss/Intergraph DMC 4 Yüksek Çöz. (7k 4k) Pan 4 Multi Spect. (3k 2k) Nikon D100 6 MP ( ) Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 18

Bunlar, Tarayıcılar (Scanners): Analog kameralarla çekilen resimlerin optik tarayıcılar kullanılarak sayısal sitemlere aktarılması, CCD & Dijital (Charge Coupled Device -Yük

19 Resim-Piksel Koordinat Sistemi Dönüşümü n x (0,0) Y görüntü x piksel n y (0,0) X görüntü P sy y piksel Piksel koordinatlarından görüntü koordinatlarına transformasyon, x resim n x 2 x p sx P sx n y yresim - y psy 2 eşitlikleri ile sağlanır. Burada, x, y görüntü koordinatlarını, x, y piksel koordinatlarını, n x, n y, x ve y yönündeki piksel sayısını, p sx ve p sy ise x ve y yönündeki piksel boyutunu göstermektedir Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 19

Benzer belgeler

Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Dijital (Sayısal) Fotogrametri Dijital fotogrametri, cisimlere ait iki boyutlu görüntü ortamından üç boyutlu bilgi sağlayan, sayısal resim veya görüntü ile çalışan fotogrametri bilimidir. Girdi olarak