SAYISAL GÖRÜNTÜ ANALİZ İŞLEMİNDE KAMERA KALİBRASYON PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ



Benzer belgeler
. KENDİNE BENZERLİK VE FRAKTAL BOYUT

Tanımlar, Geometrik ve Matemetiksel Temeller. Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. JDF329 Fotogrametri I Ders Notu

Fotogrametride Koordinat Sistemleri

Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Dijital Fotogrametri

NOKTANIN İZ DÜŞÜMÜ VE İŞARETLEME

Eski Yunanca'dan batı dillerine giren Fotogrametri sözcüğü 3 kök sözcükten oluşur. Photos(ışık) + Grama(çizim) + Metron(ölçme)

DERS 10. Kapalı Türev, Değişim Oranları

Deney 21 PID Denetleyici (I)

Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF336 FOTOGRAMETRİ II DERSi NOTLARI

Bilgisayarla Fotogrametrik Görme

Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Adnan GÖRÜR Duran dalga 1 / 21 DURAN DALGA

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF329 FOTOGRAMETRİ I DERSi NOTLARI

FOTOGRAMETRİ KAMERA KALİBRASYONU ÖDEV YÖNERGESİ

STOK KONTROL YÖNETİMİ

OpenCV ile Kamera Kalibrasyonu. Camera Calibration with OpenCV. Eser SERT 1, Deniz TAŞKIN 2, Cem TAŞKIN 3, Nurşen TOPÇUBAŞI 4, İrfan KÖPRÜCÜ 5

MEKANİK TESİSATTA EKONOMİK YALITIM KALINLIĞI

YÜKSEK GERİLİM TESİSLERİNDE KULLANILAN YALITKAN YAĞLARIN DELİNME DAYANIMI ANALİZİ

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

A noktasında ki cisim uzaklaşırken de elektriksel kuvvetler iş yapacaktır.

Doç. Dr. Bahadır ERGÜN MİM 466

ASİMETRİK EVOLVENT PROFİLLİ DÜZ DİŞLİLERİN BOYUTLANDIRILMASI VE GEOMETRİK MODELLERİNİN OLUŞTURULMASI

Tanımlar, Geometrik ve Matemetiksel Temeller. Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. JDF329 Fotogrametri I Ders Notu

Fotogrametriye Giriş

ÇOK KRİTERLİ KARAR VERME HEDEF PROGRAMLAMA

BRİNELL SERTLİK YÖNTEMİ

Önceki bölümde bir f fonksiyonunun bir a noktasındaki tanım değeri kadar x

Dijital Kameralar (Airborne Digital Cameras)

GEOMETRİK, MATEMATİK, OPTİK ve FOTOĞRAFİK TEMELLER (HATIRLATMA) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

ENDÜSTRİYEL UYGULAMALARDA KULLANILAN KARIŞIM TANKININ SEVİYE VE SICAKLIK DENETİMİ İÇİN PID VE BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ TASARIMI *

Montaj kılavuzu. Anten uzantısı. VEGAPULS 62 ve 68 için. Document ID: 34082

EĞİTİM YAPILARINDA KLİMA SİSTEMİNİN İŞİTSEL KONFOR KOŞULLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

DİJİTAL FOTOGRAMETRİ. KTÜ Mühendislik Fakültesi Harita Mühendisliği Bölümü. Doç. Dr. Eminnur Ayhan

ORTA VE YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ DİJİTAL KAMERALARIN METRİK PERFORMANSLARININ BELİRLENMESİ

Sayısal Ve Analog Hava Kameralarının Geometrik Potansiyellerinin Fotogrametrik Açıdan İrdelenmesi

Dijital Fotogrametri ve 3B Modelleme

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF329 FOTOGRAMETRİ I DERSi NOTLARI

HACİM HESAPLAMALARINDA LASER TARAMA VE YERSEL FOTOGRAMETRİNİN KULLANILMASI

Fotogrametriye Giriş

Tork ve Denge. Test 1 in Çözümleri

STAD. Balans vanası ENGINEERING ADVANTAGE

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Research On Using a Mobile Terrestrial Photogrammetric Mapping System For The Determination Of Object Volumes

İnşaat Mühendisliği Bölümü UYGULAMA 1- BOYUT ANALİZİ

Fotogrametrinin Optik ve Matematik Temelleri

ZAMANLA DEĞİŞEN HIZDA HAREKET EDEN YÜKE MARUZ KİRİŞ/KÖPRÜ NÜN DİNAMİK TEPKİSİ

ULTRASONİK MOTOR İÇİN EŞDEĞER DEVRE MODELİNİN UYGUNLUĞUNUN ARAŞTIRILMASI

SULTANHANI KERVANSARAYI FOTOGRAMETRİK RÖLÖVE ALIMI VE ÜÇ BOYUTLU MODELLEME ÇALIŞMASI

Digital Görüntü Temelleri Görüntü Oluşumu

CCD KAMERA KULLANARAK SAYISAL GÖRÜNTÜ İŞLEME YOLUYLA GERÇEK ZAMANLI GÜVENLİK UYGULAMASI

Fotogrametrinin Optik ve Matematik Temelleri

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 3 s Ekim 2006 ÇAPRAZ TASARIMIN KLİNİK ARAŞTIRMALARDA UYGULANMASI

HEDEF PROGRAMLAMA. Hedef programlama yaklaşımında, sistemlerin birden fazla ve genellikle birbiriyle çatışan hedeflerinin olması durumu söz konusudur.

AFYON GEDİK AHMET PAŞA (İMARET) CAMİSİNİN FOTOGRAMETRİK YÖNTEMLE ÜÇ BOYUTLU MODELLENMESİ

Harita 1: Esenyurt un Đstanbuldaki Yeri..2 Harita 2: Esenyurt Mahalli Yapısı...3 Harita 3: Su Kaynakları Bakımından Esenyurt...4 A.

İ. T. Ü İ N Ş A A T F A K Ü L T E S İ - H İ D R O L İ K D E R S İ BOYUT ANALİZİ

BAKLAVA ŞEKİLLİ ÇERÇEVELERİN TİTREŞİM,STATİK VE DİNAMİK KARARLILIK ANALİZİ

FOTOGRAMETRİK BELGELEMEDE KULLANILAN SAYISAL VE TERMAL KAMERALARIN GEOMETRİK KALİBRASYONU

Teknik Not / Technical Note KONUT SEKTÖRÜ İÇİN LİNYİT KÖMÜRÜ TÜKETİCİ FAZLASI

MALZEMELERDE SERTLİK ÖLÇME DENEYİ. DENEYİN AMACI: Mühendislik malzemelerin sertliğinin ölçülmesi ve mukavemetleri hakkında ön fikir edinilmesi

BÖLÜM I. Tam sayılarda Bölünebilme

S7 300 İLE PROFIBUS ÜZERİNDEN SİSTEMİN GERÇEK ZAMANLI PID KATSAYILARININ BULUNARAK PID İLE KONTROLÜ

ÖKLİDYEN OLMAYAN BİR UZAYDA WEITZENBÖCK EŞİTSİZLİĞİ

AYARLI KÜTLE SÖNÜMLEYİCİLERİN ÜÇ KATLI YAPI MODELİNİN SİSMİK VE HARMONİK DAVRANIŞINA ETKİLERİ

KAMERALI GÖRSEL BOYUT ÖLÇME OTOMASYONU 1

YOĞUN GÖRÜNTÜ EŞLEME ALGORİTMALARI İLE ÜRETİLEN YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ SAYISAL YÜZEY MODELİ ÜRETİMİNDE KALİTE DEĞERLENDİRME VE DOĞRULUK ANALİZİ

Eğik Yüzeye Gelen Güneş Işınımı Değerlerinin Deneysel Olarak İncelenmesi

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 1 sh Ocak 2002 LED İN DARBELİ AŞIRI AKIMDA BAZI DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

OTONOM MOBİL ROBOTLAR İÇİN ÇOK AMAÇLI BİR DENEME ORTAMININ TASARIMI: ITUKAL ROBOT TEST ORTAMI

1. BÖLÜM ELEKTROSTATİK. Yazar: Dr. Tayfun Demirtürk E-posta:

Ünite. Optik. 1. Gölgeler 2. Düzlem Ayna 3. Küresel Ayna 4. Işığın Kırılması 5. Mercekler 6. Renkler

Ünite. Optik. 1. Gölgeler 2. Düzlem Ayna 3. Küresel Ayna 4. Işığın Kırılması 5. Mercekler 6. Renkler

JEODEZİK GPS DEFORMASYON AĞLARININ SKALER AMAÇ FONKSİYONLARI VE ÖLÇÜT MATRİSLERİ İLE ÖLÇÜ PLANI OPTİMİZASYONU

Haritacılık Bilim Tarihi

Fotogrametride işlem adımları

3D INFORMATION EXTRACTION FROM DIGITAL AERIAL IMAGES WITH COMPUTER VISION AND PHOTOGRAMMETRIC SPACE INTERSECTION

FOTOGRAMETRİ DAİRESİ BAŞKANLIĞI FAALIYETLERI

M Ry. Vücut Kütle Merkezi Konumu Hesabı. Nm 2. y 2. Dersin Kapsamı. Kütle Çekim Kuvveti. Kütle. Ağırlık. Moment. Denge. 4 Mart 2010 Arif Mithat Amca

FOTOGRAMETRİK DEĞERLENDİRME - ÇİFT FOT. DEĞ. Analog ve Analitik Stereodeğerlendirme. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

Kapasitans (Sığa) Paralel-Plaka Kondansatör, Örnek. Paralel-Plaka Kondansatör. Kondansatör uygulamaları Kamera flaşı BÖLÜM 26 SIĞA VE DİELEKTRİKLER

MESNETLERİNDEN FARKLI YER HAREKETLERİNE MARUZ EĞİK ASKILI KÖPRÜLERİN KABLO DAVRANIŞI

KOORDİNATLANDÎRILMIŞ FOTOGRAMETRİK MODELDEN HACİM HESABI

Burhan ÜNAL, Mustafa MAMAK Çukurova Üniversitesi, Müh. Mim. Fakültesi, İnşaat Müh. Bölümü, Adana

DİREK LİNEER TRASFORMASYON YÖNTEMİNDE YAPAY ZEKA TEKNİKLERİNİN UYGULANMASI

KONTROLÜ. Marmara Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü Göztepe Kampüsü Kadıköy-İSTANBUL

VİDA DİŞİNİN VERİMİ. M. Belevi ve C. Koçhan

Katkılı Tabakalar Arasındaki Uzaklığa Bağlı Olarak Çift

Sistem Dinamiği ve Modellemesi

TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi 30 Ekim 02 Kasım 2007, KTÜ, Trabzon

Uzaktan Algılama Uygulamaları

Digital Görüntü Temelleri Görüntü Oluşumu

GPS/INS Destekli Havai Nirengi

DÖŞEMEDEN ISITMA TASARIMI

RENK BİLEŞENLERİ YARDIMIYLA HAREKETLİ HEDEFLERİN GERÇEK ZAMANLI TESPİTİ

EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / HARİTA MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI

Veri toplama- Yersel Yöntemler Donanım

Kesikli Üniform Dağılımı

MAKROİKTİSAT (İKT209)

Transkript:

5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 9, 13-15 Mayıs 29, Karabük, Türkiye SAYISAL GÖRÜNTÜ ANALİZ İŞLEMİNE KAMERA KALİBRASYON PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ ETERMINATION OF CAMERA CALIBRATION PARAMETERS AT IGITAL IMAGE ANALYSIS Şakir Taşemir a, * Abullah Ürkmez b Murat Yakar c Şeref İnal a, * Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, 4275, Kampus-Konya, E-posta:sakir_burak@hotmail.com b Selçuk Üniversitesi Mühenislik-Mimarlık Fakültesi 4275, Kampus-Konya, E-posta:aburkmez@selcuk.eu.tr c Selçuk Üniversitesi Mühenislik-Mimarlık Fakültesi 4275, Kampus-Konya, E-posta:yakar@selcuk.eu.tr Selçuk Üniversitesi Veteriner Fakültesi, 4275, Kampus-Konya, E-posta:sinal@selcuk.eu.tr Özet Resimlerin bilgisayarlarla sayısal görüntü işleme ve analiz teknikleri kullanılarak eğerlenirilmesi, ölçümler yapılması, sayısal haritalarının çıkarılması mümkünür. ijital kameralar bilgisayarla görüntü işleme uygulamalarına yaygın bir biçime kullanılmaktaır. ijital kameraların uyarlı ölçümlere kullanılabilmeleri için mutlaka kalibre eilmeleri gerekliir. Fotogrametrik teknikler fotoğraftan veya kamera ile çekilen ijital resimlereki objelerin irek ölçümü (metrik yorumlanması esasına ayanır. Kamera kalibrasyonu ile kamera parametreleri matematiksel olarak belirlenir. Görüntü koorinatları (u, v ve nesne uzay koorinatları (X, Y, Z arasına analitik bir ilişki moellenir ve önüşüm (transformasyon yapılır. Bu çalışmaa Nikon 1 igital SLR fotoğraf makinesi ile bir cisme ait eğişik yönleren resimler çekilmiştir. Resimlerin analiz işlemleri için, bu kameraya ait kalibrasyon parametrelerini bulan elphi programlama iline bir yazılım geliştirilmiştir. Yazılıma matematiksel olarak irect Linear Transformation (LT yöntemi kullanılmıştır. Testler yapılığına başarılır sonuçlar ele eiliği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Sayısal Görüntü Analizi, igital Kamera, Kalibrasyon, LT. Abstract It is possible to make measurements, to evaluate an form igital maps of the images by using igital image processing an analysis techniques with computers. igital cameras are being use in computer vision applications commonly. igital cameras have been absolutely calibrate to use precision nee works. Photogrammetry is base on irect measurement of the objects which is capture with the igital cameras an images. Camera parameters are etermine with camera calibration proceures as mathematically. Images coorinates (u, v an object space coorinates (X, Y, Z have been moele with analytical relationships an transformations have been complete. In this stuy Nikon 1 igital SLR (Single Lens Reflex camera have been use to take images of the test object from ifferent points. A software, which have capability of the calculate camera calibration parameters; have been evelope in elphi program language. irect Linear Transformation (LT methos have been use to calculate calibration parameters. After finishing the test successfully results have been obtaine. Keywors: igital Image Analysis, igital Camera, Calibration, LT. 1. Giriş Son yıllara görüntü işleme sistemleri, teknikleri ve uygulamalarına yeni açılımlar ve gelişmeler olmaktaır. Bu görsel uygulamalaraki olanaklaran birie alınan resimleren ölçümler yapılabilmesiir. Elektronik sistemlerle yapılan makine görmesi (machine vision uygulamaları enüstriyel alana günen güne artarak kullanılmaktaır. Cisimlerin temassız analizleri iğer yöntemlere göre aha çok tercih eilir, çünkü temas haline ölçülecek cisim üzerine tahribat veya eğişiklik meyana gelebilir [1]. Bilgisayarla görme (computer vision görüntüleren veya resim üzerineki nesneleren konumları, boyutları veya eğişik özelliklerinin bir algoritmik program aracılığıyla ortaya çıkarılması ve eğerlenirilmesi işlemi olarak tarif eilebilir. Sayısal görüntü analizi ile görüntü işlemenin uygulamaa bazı farklılıkları varır. Analiz işleminin temel farkı yapılan işlemler sonucuna yeni bir görüntü ele eilmeen, görüntüye ait sınıflanırmalar veya ölçümler yapılıyor olması, görüntüyle ilgili istatistikler üretilmesiir. Görüntü analizine nesnelere ait parametrelerin (şekil, uzunluk, alan, açı, gri-ton ve renk eğerleri vb. ölçülmesi söz konusuur [2, 3, 4, 5]. İşlenmemiş görüntülere, görüntü alma aşmasına genellikle eğişik neenleren olayı bazı bozulmalar, özelliklee geometrik bozulmalar oluşabilmekteir. Görüntü üzerine analizler yapmaan önce bir takım ön işlemler yapmak gerekir. Bu ön işlemlerin ilki kamera sistemini en iyi bir şekile ifae een kalibrasyon parametrelerin (resim çekme merkezinin uzaklığı, oak uzaklığı, resim koorinat sistemi eksenlerinin yönleri ve önüklükleri ile istorsiyon bulunmasıır. Bu çalışmaa istenilen parametrelerin bulunması heeflenmiştir. Bu işlem için öncelikle kamera sistemli bir laboratuar ortamı tesis eilmiş ve oluşturulan test alanına belirli sayıa kontrol noktası tesis eilerek bu noktalara jeoezik metotlarla koorinatlar verilmiştir. Bu ortama oluşturulan test alanına fotoğraflar çekilmiştir. Bu noktalaran 17 tanesi kullanılarak resimler, geliştiriğimiz yazılımla ölçülmüş ve geometrik performansları belirlenmiştir. Kameraların geometrik performanslarının belirlenmesi için LT moeli ile çalışılmıştır. IATS 9, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar, M. ve İnal, Ş.. 2. igital (Sayısal Kameralar igital kameralar, analog görüntü üreten film kameraların tersine, bilgisayar ortamına işlenebilecek görüntü sinyallerini sayısal forma önüştüren optik elemanlı elektronik bir cihazır. ijital kameralar yakın resim fotogrametrisi ve bilgisayar görüntü işleme ve analiz uygulamalarına (mimari objelerin ölçümü, yakın mesafeen haritalama, mühenislik uygulamaları ve uzay enüstrisi v.b. yaygın bir biçime kullanılmaktaır. ijital kameralar görüntü kayıt üzlemi olarak CC ve CMOS etektör kullanırlar. Bu etektörler, sayesine görüntü ijital forma kayeilir. Ve alınan görüntü üzerine görüntü işleme operasyonlarının yapılmasını a kolaylaştırır. Kısmen veya tamamen iç yöneltme elemanlarının bilinmemesi ve görüntü üzerine çerçeve işaretlerinin olmaması neeniyle, fotogrametrik açıan ijital kameralar metrik olmayan kamera olarak alanırılırlar. Bu kameraların mercek istorsiyonu, alıcı (sensör üzlemi eformasyonu ve elektronik transfer hataları gibi görüntülerin metrik kalitesini etkileyen bir takım sistematik bozulmalar oluşmaktaır. Bu hataların belirlenmesi ve üzeltilmesi gerekliir. ijital kamera ile söz konusu ölçü oğruluğunun tespiti için geniş anlama istorsiyon ve iğer parametrelerin ikkate alınması gerekir. Bu tür kameraların yaygın bir şekile tercih eilme sebebi, görüntülerin oğruan bilgisayar ortamına aktarılabilmesi (veri epolama kolaylığı-taşınabilirlik ve bilgisayar ortamına oğruan hızlı bir şekile işlenebilmesiir [7, 8]. parametrelerinin kullanılması sağlanır ve kalibrasyonla bulunarak istorsiyon üzeltilebilir. Bu istorsiyon iki çeşit olabilir. Rayal istorsiyon; Eksen ışı bir heefin görüntüsü ana noktaan rayal olarak ya uzak ya a yakın yer eğiştirmişse, resim rayal olarak istorsiyona uğramış emektir (Şekil 1. Obje Pozitif Negatif istorsiyon istorsiyon (yastık (fıçı Şekil 1. Yastık ve fıçı biçimli istorsiyonlar Teğetsel istorsiyon; Resim çekme makinelerine kullanılan çoklu mercek sistemini oluşturan merceklerin bütün elemanları aynı oğru üzerine oluşmaması neeniyle mercek merkezleri aynı oğru üzerine bulunmazlar ve buna fabrikasyon aşamasına özellikle ikkat eilmeliir. oğrultuan sapma resime teğetsel (tanjant istorsiyon aı verilen geometrik yer eğiştirmeye sebep olacaktır (Şekil 2 [12, 13]. 3. Kamera Kalibrasyonu Fotoğraflaran, yani iki boyutlu görüntüleren, üç boyutlu bilgi ele eebilmek için bazı koşulların oluşması gerekir. Üç boyutlu ölçüm yapabilmek için her bir yönteme özgü bazı eğişkenlerin (kamera kalibrasyon eğişkenleri ya a ışıklanırma koşulları gibi bilinmesi gerekliir. Bunun yanı sıra, çoğu teknik aynı objenin en az iki farklı açıan görüntüsünün olmasını gerektirmekteir [4]. Kamera kalibrasyon işlemi, kameranın iç geometrik ve optik karakteristiğinin ve/veya 3-boyuttaki konumu ve belirli koorinat sistemine göre açısal konumunun ve metrik potansiyellerinin belirlenmesi, bu sistemlereki sistematik hataları enetlemek, üzeltmek için gerçekleştirilir. Kalibrasyon, ölçülen büyüklüğün gerçek eğeri ile onu ölçen cihazın veriği sonuç arasınaki ilişkiyi bulma işlemiir. Bir resim çekme makinesinin kalibrasyonu fotogrametrik nokta belirleme işleminin tersi olarak a ifae eilebilir. Fotogrametri, cismin bir veya birkaç resminen yararlanarak uzayaki şeklini, boyutlarını ve konumunu incelikli bir şekile belirlemeyi amaç einmiş bir bilim alıır. Fotogrametrik nokta belirlenmesine iç yöneltme elemanları bilinir ve cisim noktalarının koorinatları bulunur. Kalibrasyona ise cisim noktalarının koorinatları bilinir ve iç yöneltme elemanları bulunur [4, 5, 6, 7, 9, 11, 12]. Resim çekim makinesinin (kameranın mercekleri fiziksel bir takım özelliklere sahiptir. Merceklerin, izüşümeki fiziksel etkilerine genel olarak istorsiyon aı verilir. Kamera kalibrasyonu ile istorsiyonun resim koorinat sistemi olan resim üzlemine etkisi belirlenir. Kolinerite (oğrusallık koşuluna lineer transformasyon Merkezlenirilmiş Mercek Sistemi Merkezlenirilmemiş Mercek Sistemi Şekil 2. Mercek elemanlarının aynı oğrultua olmaması (Teğetsel istorsiyon Literatüre çok çeşitli kamera kalibrasyon metoları mevcuttur. Bunlar lineer, nonlineer ve multi-step teknikleri olarak sayılabilir. Lineer yöntemi iğerlerine göre hızlıır ve ayrıca iterasyon gerektirmez. Fakat oğruluğu üşüktür, çünkü kamera moeli saeleştirilmesi gerekmekteir. Bu kategorie en yaygın kullanılan meto LT ve Tsai s ır [14]. 3.1. LT (irect Linear Transformasyon Matematik Moeli irect linear transformasyon metou Abel Aziz ve Karara tarafınan önerilen oğruan lineer önüşüm yöntemiir. Bu yöntemin en büyük avantajı, çözümün lineer olması ve yaklaşık eğer probleminin olmamasıır. LT eşitlikleri ile irekt olarak resim koorinatlarınan uzay koorinatlarına ulaşmak mümkünür. 11 parametreye ilave eilmiş parametrelerle birlikte LT eşitlikleri aşağıaki enklemlere verilmiştir [7, 1]. 2 boyutlu resim üzlemi ile

Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar, M. ve İnal, Ş.. 3 boyutlu ünya koorinat sistemi arasınaki ilişki moellenerek kameralara ait parametreler hesaplanır. Bu ilişki moeline uygun, 3 boyutlu koorinat eğerleri bilinen ve minimum 12 kontrol noktasınan oluşan kamera kalibrasyon test alanı ve irekt Lineer Transformasyon (LT metou kullanılarak kameraları tanımlayan 11 kamera kalibrasyon parametreleri hesaplanır. LT metou, resim üzlemi ile ünya koorinat sistemi arasınaki önüşümü tanımlamaktaır. [9]. Temel LT eşitliğini matrissel forma (1 ifaesine gösterilmiştir. x1 y1 z1 1 ux 1 1 uy 1 1 uz 1 1 L1 u1 x1 y1 z1 1 vx 1 1 vy 1 1 vz 1 1 L2 v1 M M M M (1 xn yn zn 1 unxn unxn ux L15 un xn yn zn 1 vnyn vnyn vz L16 vn Şekil 3. Resim koorinat sistemi ile cisim koorinat sistemi arasınaki geometrik ilişki Şekil 3. te gösterilen resim koorinat sistemi ile cisim koorinat sistemi arasınaki ilişki matematiksel olarak (2 eşitliğine şu şekile ifae eilir. u u v v r λ r u r λ r v 11 31 21 31 ( x x + r12 ( y y + r13( ( x x + r ( y y + r ( 32 33 ( x x + r22 ( y y + r23( ( x x + r ( y y + r ( 32 33 Buraa, uo,vo : noktanın resim noktaları, u,v: ana noktanın resim koorinatları, r ij : önme matrisi elemanları, x,y,z: noktanın cisim koorinatları, λ u, λ v :birim önüşümü katsayıları, : ölçek faktörü, L1,.L11 : Kamera kalibrasyon parametreleriir. (2 eşitliğinin yenien üzenlenmesiyle, Temel LT eşitliği (3 bulunmaktaır. L1 x + L2 y + L3z + L4 u L9 x + L1 y + L11z + 1 L5 x + L6 y + L7 z + L8 v L x + L y + L z + 1 9 1 11 (2 (3 ele eilir. Buraa; ur31 ur11 ur32 ur12 L1 L2 ur33 ur13 L3 ( ur11 ur31 x + ( ur12 ur32 y + ( ur13 ur33 z L4 vr31 vr21 vr32 vr22 L5 L6 vr33 vr23 L7 L 8 ( r v r x + ( r v r y + ( r v r v 21 31 v 22 32 v 23 33 r31 L9 r32 L1 ( x r + y r z + v λ v 31 32 r33 r 33 L11 (4 u λ (3 ve (4 eşitliklerineki L1,L2,L3,.,L11 katsayıları irekt lineer transformasyon (LT parametreleri olarak alanırılır. Bunlar cisim uzayı referans üzlemi ile resim üzlemi arasınaki ilişkiyi yansıtırlar. Yukarıaki (3 eşitliği 3 boyutlu LT eşitliğiir ve kamera lenslerinin optik istorsiyon hatalarını içermemekteir. Bu hatalar ikkate alınırsa eşitlik aşağıaki gibi üzenlenir; L1 x + L2 y + L3z + L4 u Δu L9 x + L1 y + L11z + 1 L5 x + L6 y + L7 z + L8 v Δv L x + L y + L z + 1 9 1 11 Buraa Δ u ve Δ v optik istorsiyon neeniyle oluşan hatalarır [7, 9, 1, 12, 15]. 4. Materyal ve Metot 4.1. Kullanılan Kamera Yapılan uygulama çalışmasına Nikon 1 SLR fotoğraf makinesi kullanılmıştır. Resim maksimum boyutu 38 x 2 çözünürlüklü (6.1 milyon pixel ir. 23.7 x 15.6mm RGB CC; 6.31 milyon toplam piksel e sahiptir. USB esteği ile, resimleri karta kayıt imkanı gibi özellikleri olan bir igital kameraır. Oak uzaklığı 2mm (sabit objektifli ir. u (5 z

Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar, M. ve İnal, Ş.. 4.2. Uygulama Bu çalışmaa kamera kalibrasyon parametrelerinin bulunması için Nikon 1 igital SLR fotoğraf makinası ile, koorinatları bilinen test üzeneğinin eğişik yönleren resimleri çekilmiştir. Resimlerin analiz işlemleri için, bu kameraya ait kalibrasyon parametrelerini bulan elphi programlama iline bir yazılım (Şekil 5 geliştirilmiştir. Yazılıma matematiksel olarak irect Linear Transformation (LT yöntemi kullanılmıştır. Şekil 5. elphi Programlama iline Geliştirilen Yazılım Kamera parametrelerinin hesaplanabilmesi için 2 boyutlu resim üzlemi ile 3 boyutlu ünya koorinat sistemi arasınaki ilişkiyi tanımlayan ve 3 koorinat eğerleri bilinen bir kamera kalibrasyon test eney üzeneği (25 spatial koorinatlı tasarlanmıştır (Şekil 6. Test üzeneği kullanılarak resimler çekilmiş, kamera kalibrasyon işlemi gerçekleştirilerek, LT yöntemi ile koorinat eğerleri ve pixel eğerleri arasına transformasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Şekil 6. Kamera Kalibrasyon Test Alanı ve Kontrol Noktaları Tasarlanan test alanına ait 3 boyutlu koorinat eğerleri tablosu (Çizelge 1 e verilmiştir. 5. Sonuçlar Çizelge 1. 3 Boyutlu Koorinat eğerleri Kontrol No X (m Y(m Z(m 1 4,536 9,862 1,249 2 4,43 9,942 1,249 3 4,288 9,98 1,248 4 4,253 1,19 1,245 5 4,99 1,2 1,251 6 4,145 1,122 1,374 7 4,145 1,154 1,451 8 4,142 1,149 1,636 9 4,124 1,7 1,546 1 4,53 9,889 1,75 11 4,224 1, 1,712 12 4,354 1,62 1,715 13 4,41 9,961 1,79 14 4,52 9,819 1,72 15 4,562 9,919 1,589 16 4,583 9,975 1,465 17 4,567 9,932 1,36 18 4,55 1,26 1,345 19 4,248 1,132 1,349 2 4,229 1,131 1,611 21 4,482 1,3 1,644 22 4,511 1,2 1,59 23 4,42 1,66 1,338 24 4,255 1,128 1,475 25 4,374 1,74 1,646 Bu çalışmaa kamera kalibrasyon parametreleri bulunmuştur. Bu geometrik kalibrasyon işlemi için 3 koorinatlara sahip ve koorinat eğerleri bilinen bir test alanı kullanılmıştır. aha sonra sabit oak uzaklığına sahip Nikon 1 kamerayla uygun geometrik koşullara fotoğrafları çekilmiştir. Kalibrasyon işlemi için elphi Programlama iline bir yazılım geliştirilmiştir. Yazılım algoritması yukarıa ifae eilmiş olan enklem (1, 2, 3, 4, 5 eşitlik yapısına göre gerçekleştirilmiştir. Yazılım an bir kısım ko örneği Şekil 7 e görülmekteir. Bu yazılım aracılığıyla resimleren pixel eğerleri okunmuş ve arınan üç boyutlu koorinatlar kullanılarak (17 XYZ koorinatı kullanılmıştır matrissel işlemlerle önüşüm işlemi gerçekleştirilmiştir. LT metou ile yapılan eğerlenirme sonucuna ele eilen L1.L11, X, Y, Z v.b. kalibrasyon parametre eğerleri tabloa (Çizelge 2 gösterilmiştir. eğerlenirmeler sonucuna LT yaklaşımı ile çözüme yeterli erecee ulaşabiliği görülmüş, uygun geometri ve aha fazla resim ve kamera kullanılarak aha iyi sonuçlar ele eilmesi mümkün olacaktır. Kontrol noktalarının sayısı artırılarak ve resim yüzeylerine engeli olarak ağıtılarak kalibrasyon parametreleri aha üzgün sonuçlar verebilecektir. aha sonraki çalışmaa eğiştirilmiş LT (MLT yöntemi kullanılarak, LT e ikkate alınmayan

Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar, M. ve İnal, Ş.. lens istorsiyon parametrelerinen kaynaklanan hata eğerleri yok etmek mümkün olabilecektir... //*********************** İTERASYONUN GÖSTERİLECEĞİ ALAN HAZIRLANIYOR ********************** AnalizKatmani: TTabSheet.Create(PageControl1; AnalizKatmani.Caption: inttostr(iterasyonsayisi+'. İterasyon'; AnalizKatmani.PageControl: PageControl1; if IterasyonSayisi 1 then begin // EĞER İLK EFA İTERASYON YAPIYORSAK //*********************** A MATRİSİ OLUŞTURULUYOR VE GÖRÜNTÜLENİYOR TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('A Matrisi', AnalizKatmani,1,3; A: AmatrisiOlustur(Noktalar,GercekNoktalar; A: matrisyuvarla(a; MatrisYazir(A,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(A; //*********************** A TRANSPOSE MATRİSİ TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('A TRANSPOSE Matrisi', AnalizKatmani,32,3; AT: TMatrix.create(A.r, A.c; AT.copy(A; AT.transposeSelf; AT: matrisyuvarla(at; MatrisYazir(AT,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(AT; //*********************** N (AT*A matrisi MATRİSİ TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('N Matrisi (ATranspose*A', AnalizKatmani,625,3; N: TMatrix.create(11, 11; N: N.mult(A,AT; N: matrisyuvarla(n; MatrisYazir(N,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(N; //*********************** N invers MATRİSİ TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('N invers matrisi', AnalizKatmani,93,3; Ni: TMatrix.create(11, 11; Ni.copy(N; Ni.InvertSelf; Ni: matrisyuvarla(ni; MatrisYazir(Ni,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(Ni; //*********************** L MATRİSİ OLUŞTURULUYOR VE GÖRÜNTÜLENİYOR TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('L Matrisi', AnalizKatmani,123,15; L: LmatrisiOlustur(Noktalar; L: matrisyuvarla(l; MatrisYazir(L,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(L; //*********************** n (AT*L matrisi MATRİSİ TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('n Matrisi (ATranspose*L', AnalizKatmani,139,15; kn: TMatrix.create( 1, 11; kn.mult(l,at; kn: matrisyuvarla(kn; MatrisYazir(kn,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(kn; //*********************** x (inversn*n MATRİSİ TempMatrisAlani: MatrisalaniOlustur('x Matrisi (inversn*n', AnalizKatmani,154,15; x: TMatrix.create( 1, 11; x.mult(kn,ni; x: matrisyuvarla(x; MatrisYazir(x,TempMatrisAlani.Gri; TempMatrisAlani.MatlapOutput.Text: MatrisToMatlab(x;.. Şekil 7. Geliştirilen Yazılıman Bir Kısım Ko Çıktı Örneği ijital kameralar resim işleme alanına, kullanım kolaylığı, verilerin saklanması, işlemlerin hızlanırılması ve oğruluk açısınan önemli katkılar ortaya koymaktaır. Çalışma sonucuna, metrik olmayan ijital kameraların, ölçümlere kullanılabilmeleri için kalibre eilmeleri gerektiği belirlenmiştir. Çizelge 2. Kamera Kalibrasyon Parametreleri L1 L2 L3 L4 L5 L6-48.91-24.88 143.357 1643.77-129.73-39.5 L7 L8 L9 L1 L11-217.58 3891.8 -.389 -.154.8471 Xo Yo Zo xo yo c 4,12956 9,49918 1,991 1545,89 971,5159 267,559 Teşekkür Bu çalışma, Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP Koorinatörlüğü tarafınan esteklenmiştir. Kaynaklar [1] Aktaş, K., Bir Cismin 2 - Boyutlu Resimlerinen 3- Boyutlu Moelinin Üretilmesi, yüksek Lisans Tezi, Süleyman emirel Üniversitesi, Isparta,27. [2] Aktan, S., O. Sayisal Görüntü Analizinin (igital Image Analysis Hayvancilikta Kullanim Olanaklari Ve Metoolojisi, 4. Ulusal Zootekni Bilim Kongresi, Süleyman emirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Zootekni Bölümü, Isparta, 16-165, 24. [3] Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar ve M., İnal, Ş., etermination of Boy Measurements of a cow by Image Analys, in CompSysTech 8: International

Conference on Computer Systems, Bulgaria, V.8-1- V.8-7, 28. [4] Yaman, K., Sarucan, A., Atak, M., Aktürk, N., inamik Çizelgeleme İçin Görüntü İşleme ve Arıma Moelleri Yarımıyla Veri Hazırlama, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. er., Cilt 16, No 1, 19-4, 21 [5] Boğaziçi Üniversitesi robot Grubu sitesi, Bilgisayar Görüşü ve imge İşleme, http://robot.cmpe.boun.eu.tr/593/gorusimge/5_2_ka mera_kalibrasyonu.html, 15 Ocak 29. [6] Wang, J., Shi, F., Zhang, J. ve Liu, Y., A new calibration moel of camera lens istortion, Pattern Recognition, vol. 41, 67-615, 28. [7] Karslı, E. Ayhan, E., Orta Ve Yüksek Çözünürlüklü ijital Kameraların Metrik Performanslarının Belirlenmesi, TMMOB Harita ve Kaastro Mühenisleri Oası 1. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 25. [8] Yılız, F., Karabörk, H., Yakar, M. ve Yılmaz, H. M., Yersel Fotogrametrie Kullanılan Metrik Olmayan ijital Kameraların Kalibrasyonuna Kullanılan Yazılımların İncelenmesi Üzerine Bir Çalışma, Harita ergisi, sayı 134, 61-7, 25. [9] Beşok, E. ve Kasap, B., 3 Nesne Moellemeye Yönelik Lazerli Bir Tarayıcı Sistemin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi, Eleco'26, Elektrik - Elektronik - Bilgisayar Mühenisliği Sempozyumu ve Fuarı Bilirileri, 26. [1] Abel-Aziz, Y.I. ve Karara, H.M., irect Lineer Transformation from Comparator Coorinates into Object Space Coorinates in Close-Range Photogrammetry, Proceeings of the Symposium on Close-Range Photogrammetry, Urbana, Illinois, 1-8, 1971. [11]Kapucu, S., Bayseç, S., 3 Nokta Tekniği İle Cisimlerin Koorinatlarının Vieo Görüntülerinen Ele Eilmesi, 7.Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu,Yılız Teknik Üniversitesi, 454-463, 1995. [12]Yakar, M., Yakın Resim Fotogrametrisi ve Uygulama Alanları, ers Notu, Selçuk Üniversitesi, 24. [13] Marangoz, A. M., http://jeoezi.karaelmas.eu.tr/ linkler/akaemik/marangoz/marangoz_files/yayinlar/c/ AycanTezy.pf, 15 Ocak 29. [14] Camera calibration toolbox for Matlab, http://www.ee.oulu.fi/~jth/calibr_ol/, 15 Ocak 29. [15] Fang-Jenq, C., Application of Least-Squares Ajustment Technique to Geometric Camera Calibration an Photogrammetric Flow Visualization, ISA 43r International Instrumentation Symposium, Orlano, Floria,1997. Taşemir, Ş., Ürkmez, A., Yakar, M. ve İnal, Ş..