Kameralar, sensörler ve sistemler

Dijital Fotogrametri Kameralar, sensörler ve sistemler Prof. Dr. Fevzi Karslı Harita Mühendisliği Bölümü, KTÜ fkarsli@ktu.edu.tr

Analog Hava Kameraları Ana firmalar Zeiss, Wild ve Leica. Kullanılan bütün filmler 230x230 mm (nadiren 180x180 mm). Tek lens yerine 10-12 lensin birlikte kullanılmasıyla oluşan hava kamera lens sitemi. 2

Analog Hava Kameraları Görüntü bilgileri Aslında bir kamera iki perspektif merkezine sahiptir; birincisi kamera önünde diğeri ise arkasındadır. 3

Analog Dijital Sensör Karşılaştırılması Modern analog hava kameraları 120 çç/mm civarında çözünürlüğe sahiptir. Bunun anlamı her milimetrede 120 siyah ve 120 beyaz çizgi çifti yada 240 piksel vardır. Aynı ebatlara (230x230 mm) ve çözünürlüğe (240 piksel/mm) sahip dijital bir sensör 55200x55200= 3 000 Megapiksel olabilir. Piksel büyüklüğü=1/(2xlp/mm) 4

Sensör Çeşitleri Salınımlı ayna ve dedektörler CCD pushbroom CCD array (dizi) Renkli görüntüler için bir kırmızı, bir yeşil ve bir mavi satır kullanılır. Üç satır tarayıcı anlamına gelir. 2B CCD diziler siyah/beyaz olabilir yada renk yakalamak için filtreler kullanılabilir. 5

Bütün sensörler siyah ve beyazdır. Her ışığa duyarlı piksel birbirinin aynısıdır, görüntü sensörleri sadece gri ölçekte kayıt yapar. Basitçe sadece ışık parlaklıklarını yakalarlar. Renk elde edebilmek için sensör önüne renklendirilmiş filtreler eklemek gerekmektedir. Tabi bu filtreler geçen ışığın bir miktarını çalacaktır. Fuji SuperCCD de ışık filtreler boyunca geçmeden ve piksellere ulaştırılmadan önce küçük lensler bulunmaktadır. 6

CCD Dizi Tasarımı ve Okunması Dizayn Tek seferde tek satır Standart CCD görüntü sensörleri satır ve sütunlarda kare sensörler bulundurmaktadır. Fuji Super CCD da sensörler ise bal peteği şeklindedir. 7

Sensör Çeşitleri CMOS Çip CMOS, sensörün nasıl üretildiğini ifade eder, özel bir teknoloji değildir. 8

Karşılaştırma: CCD - CMOS CCD ve CMOS görüntü sensörlerinin her ikisi de yüzeylerinde küçük piksellerden oluşan grid ile ışık yakalarlar. Nasıl işlendikleri ve nasıl üretildikleri ayrıca birbirlerinden olan farklılıklarını görünmektedir. CCD - Özel üretilmiş çizgiler - Pahalı - Değerlendirme işlemi için farklı çipler gerekir - Daha fazla enerji - CMOS tan daha yüksek kalite. CMOS - Seri- Üretim - CCD nin üçte biri fiyatında - Sinyal işleme yapan devrelere entegre olabilir - Daha fazla ışık gerekir - Daha fazla noise yüzünden yavaştır. 9

Kamera Üretim Seçenekleri Tek Satır - Siyah ve Beyaz - Renk Bayer Matrisi - Üç katman çip- Foveon Çok- Satır - 1 Lens+ çoklu- çip - Her bir çipte çoklu lens 10

Havadan Çekim İçin Dijital Sensörler 11

Z/I DMC 12

Z/I DMC - Kameraları 13

Z/I DMC Pankromatik Kameralar Sensörlerin okumasını hızlandırabilmek için her sensör her dört köşeden indirilmiş veriye sahiptir. 12x12 mikrometre piksel büyüklüğü Radyometrik çözünürlük 12 bit (4096 seviye) 14

Z/I DMC Kameraların Yerleştirilmesi 15

Z/I DMC Çekim Alanı 16

Z/I DMC Sanal Görüntü 17

Radyometrik Düzeltme Local radiometric correction Standart radyometrik düzeltme (Histograma göre gri değerlerin değiştirilmesi). Enterpalasyon teknikleri ile radyometrik düzeltilmiş verideki kusurlu sütün (Veri yok; siyah) 18

Z/I DMC stereo model İki ardışık sanal görüntü (sol+sağ) normal bir stereo model gibi çalışır. Ayrıca B/H oranı sensör boyutundan daha küçüktür. 19

Leica ADS40 20

Leica ADS40 Sistemi 21

Leica ADS40 - Sensörler 22

Leica ADS40 - Panktromatik 23

Leica ADS40 pan level 0 ve 1 Havadan satır tarayıcı ile elde edilmiş karışık görünümlü çıktı (ham veri, seviye 0) hava aracının hareketi nedeniyle zemindeki izdüşümleri paralel değil. GPS ve IMU verileri kullanılarak rektifiye edilir. 24

Leica ADS40 radyometrik düzeltme Düşük ışık koşulları, düşük güneş açısı -Detaylar gölgelerde kaybolmuş. Radyometrik dengelemeden sonra bütün detaylar görünebilmekte. 25

Multispectral karşılaştırma Uzaktan algılama uygulamaları için ideal bant dar ve bindirmesiz olmalıyken buna karşılık yüksek kalitede gerçek renkli görüntüler bindirmeli bantlarda geniş dağılım göstermektedir. 26

En Yeni Hava Dijital Çerçeve Kameralar Array (Frame) size Pixels Pixel size Focal length Leica DMCIII 25,728 x 14,592 pixels pan 3.9 µm 92 mm Vexcel UltraCam Mark2 Eagle 23,010 x 14,790 pixels pan 7,670 x 4,930 pixels (color and NIR) 4.6 μm 4.6 μm 80 mm 100 mm 120 mm 210 mm Vexcel UltraCam Mark2 Eagle Leica DMCIII DMC UltracamD DSS DIMAC 27

Havadan / Uzaydan Karşılaştırması Havadan dijital sensörler - İhtiyaca göre veri - Bulutlar altında uçarken olumsuz hava koşullarında işlem yapabilme - Uyarlanabilir çözünürlük 0.1 0.8 m Pan 0.2 1.6 m.mult. değişken Uçuş yüksekliklerinde - Stereo görüntüleme yapılabilir Uzaydan sensörlerle (Yüksek Çözünürlüklü) - Sabit yörünge(450-650km) - Havadan bağımsız - Sabir çözünürlük 0.8 m Pan 4.0 m Mult. - Her kare için ayrı ücretlendirme - Stereo isteğe bağlı 35

DPWS merkezde 36