Dijital Kameralar (Airborne Digital Cameras) Klasik fotogrametrik görüntü alımındaki değişim, dijital kameraların gelişimi ile sağlanmaktadır. Dijital görüntü, analog görüntü ile kıyaslandığında önemli üstünlüklere sahiptir. Dijital görüntüler dijital kamera sensörler (alıcılar) aracılığı ile üretilmektedir. Bugün dünyada farklı özellikle dijital kameralar üretilmektedir. Yaklaşık 12 yıl önce ilk dijital kamera üretilmiştir. Kameralar çok alıcı sisteme sahip olmakla birlikte, GPS/INS sistemleri ile de entegre olabilmektedirler. Bir çok hava dijital kamera sistemi şu an dünyada aktif olarak kullanılmaktadır. Yakın gelecekte bu sistemlere olan ihtiyaç, özellikle farklı spektrum görüntülerini gerektiren uygulamalarla ortaya çıkacaktır. Ayrıca fotogrametrik amaçlı olmayan dijital hava kameraları da mevcuttur ve kullanılır durumdadır. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 1
Analogdan Dijitale Geçiş Süreci Yıllardır standart fotogrametrik uygulamalar için veri temin aracı olarak analog kameralar kullanılmakta idi. Bu kameraların en önemlileri RMK-Top (Intergraph/ZI-Imaging) ve Leica/LH-Systems R30 olup ayrıca bunların farklı tipleri de kullanılmaktadır. Bu kameralar yaklaşık olarak 60:40 gibi eşit bir yüzde ile pazarda yer bulmakta, sayıları dünyada 2000 e yakındır. Örneğin RMK-A ve RC-8 serisi kameralar yaklaşık 40 yıldır kullanılmaktadır. Bu kameralar 23 23 cm film boyutuna sahiptir. Leica RC-10 ve RC-30 serisi yaklaşık 500 adet olup halen kullanılır durumdadır. Yılda ortalama 8-12 arasında satış yapılmaktadır. Zeiss RMK-A/Top serileri ise 850 civarında olup yine aktif durumdadır. Yıllık satış ortalaması 6-8 adettir. Fotogrametrik amaçlı görüntü üreten başlıca dijital kameralar ADS80 (Leica), DMC II 250 (Intergarph/Zeiss), Ultracam Eagle (Microsoft Vexcel) ve DSS 439 (Applanix). 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 2
Ürün Satış Adedi Üretim Yılı ADS40 (Leica) DMC (Intergarph) UltracamD (Vexcel) DSS (Applanix) Analogdan Dijitale Geçiş Süreci 2006 yılı verileri 27 2001 22 2003 19 2003 33 2002 ADS40 Yıllara göre satış miktarı Kıtalara göre kamera satış adedi: Amerika: ADS 14, DMC 7 adet Asya: ADS 6, DMC 10 Avrupa: ADS 7, DMC 5 Grafiğe göre takip eden beş yıllık periyotta bu miktar 80 civarında olacaktır. Ayrıca 2013 itibariyle Leica, Intergraph ve Vexcel dünya genelinde yaklaşık 350-400 civarında kamera üretip satmış olacaklarıdır. Bu sayı bugüne kadar üretilmiş analog kamera sayısının çok altındadır. 2009 Eylül ayı verilerine göre satılan Dijital Kamera sayısı 250-300 adet arsındadır. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 3
Geometrik Özellikler Çerçeve kameralar (DMC, Ultracam). Bu kameralarda CCD ve CMOS alıcıları kullanılır. CMOS alıcılar büyük formatlı ve özellikler yersel dijital kameralarda (Kodak, Nikon ve Canon) kullanılır. Radyometrik doğrulukları düşüktür. Günümüzde artık büyük formatlı kameralarda da kullanılmaya başlanmıştır. Küçük piksel boyu ile max piksel sayısı üretirler. CCD detektörler ise 5-6 mikron düzeyinde piksel üretebilmektedir (9-12 mikron önceleri). Buna bağlı olarak 16-40 Mpiksel e kadar yersel kameralarda görüntü üretirler. Hava kameralarında orta formatta görüntü üretirler. CMOS (complementary metal-oxide semi-conductor) CCD (charged coupled device) İdeal olarak CCD (yaklaşık 30000 piksel) 23 cm ve 7 mikron piksel 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 4
Geometrik Özellikler Satır tarayıcı kameralar (Leica ADS) Pankromatik: 3 satır tarayıcı Renkli+Kızılötesi: 4 satır tarayıcı Geometri için direct sensor orientation gerekli (GPS + IMU) Satır tarayıcı kamera görüntü alımı 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 5
Geometrik Doğruluk: Farklı kameralar GSD: Ground Sampling Distance (Yer örnekleme aralığı) 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 6
Dijital Hava Kameraları (Çerçeve) Çerçeve kamera Piksel sayısı Piksel boyutu Odak uzaklığı Z/I Intergraph DMC (140, 230, RMK-D), DMC 250 Vexcel UltraCamD UltraCamX UltraCamXp-WA UltraCam Eagle 8000 x 14000 pan 16768 x 14016 (14 bit) 7500 x 11500 pan 9420 x 14430 pan 17310 x 11310 pan 5,770 x 3,770 (color and NIR) 20010x13080 (14 bit) 12 µm 5.6 µm (GSD@500, 2.5 cm) 9 µm 7.2 µm (GSD: 1000 m 8.6 cm, 4.3 (500 m), 6 µm; 5.2 µm (GSD:6.5-3.25 cm) Applanix DSS 7216 x 5412 6.8 µm, 3.3 cm GSD DIMAC up to 4 x 7216 x 5412 6.8 µm, 2 cm GSD 120 mm 112 mm 101.4 mm 101.4 mm 70-100 mm 70-210 mm 60-40 mm 55mm 150mm DMC UltracamD DSS DIMAC 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 7
Tarama sistemleri Satır tarayıcı sensör Satır tarama ve çerçeve alımı 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 8
Görüntüleme sistemleri 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 9
Sensörler: DMC 2 multispectral (renkli) kamera (düşey resim) 4 pankromatik kamera 2 multispectral (renkli) kamera (düşey resim) 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 10
Sensörler: UltracamD 2 multispectral (renkli kamera) 4 pankromatik kamera (nadir bakış) 2 multispectral (renkli kamera) UltraCamD alt görüntülerin birbirine bağlanması M = master görüntü (4 CCD) 1 = konfigürasyon 1 (2 CCD) 2 = konfigürasyon 2 (2 CCD) 3 = konfigürasyon 3 (1 CCD) 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 11
Alt görüntü sanal görüntü kombinasyonu (DMC) Alt görüntülerin 3 boyutlu kombinasyonu Pass noktaları ile ışın demetleri metodu kullanılarak görüntüler sanal görüntüye dönüştürülür. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 12
DMC- kamera yerleşimi 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 13
DMC- ayak izi (footprint) 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 14
Leica ADS40 panchromatic görüntü 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 15
Leica ADS40 pan level 0 ve 1 görüntü 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 16
Karşılaştırma: Çerçeve-Satır Tarayıcılı Intergraph DMC ve Leica ADS40 ADS40 ve bu seri kameralar ortofoto üretimi için daha çok uygundur. Orto görüntü ölçeği yaklaşık 1m GSD kadardır. Z/I DMC daha çok harita yapım amaçlı kullanılmaktadır. ADS40: GSD 15cm 2m DMC: GSD 4cm 15cm (Ultracam D benzer düzeyi sağlar) Genel olarak dijital kamera ile yapılan projeler analog kameralarla yapılan projelere göre %15-25 civarında daha az maliyetle gerçekleştirilir. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 17
Dijital Kamera ile neden tek bir çerçeve değil? Ölçek kavramı Dijital kameralar için analog kameralarda olduğu gibi ölçekten söz edilmez. Burada iki komşu pikselin orta noktaları arasındaki mesafenin arazideki karşılığı olan yer örnekleme aralığından söz edilir. Harita ölçeğine göre yer örnekleme aralığı 0.05 mm-0.1 mm arasında değişir. 1/1000 ölçekli harita için GSD 5 cm-10 cm olarak istenir. Bu doğruluk düzeyini DMC ve UltracamD gibi çerçeve kameralar sağlamaktadır. Analog kamera için standart çözünürlük: 70 lp/mm (çizgi çifti) 1 lp/mm=2 piksel; 140 piksel/mm olduğuna göre; 230 mm lik boy ancak yaklaşık 32000 pikselle kaplanır. Günümüzde bu boyutta piksel üreten kamera yoktur. Dolayısıyla dijital kameralar ile parçalı görüntü üretme yoluna gidilmiştir. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 18
Radyometrik Özellikler Dijital kameralar 11bit ten daha yüksek gri değerli çözünürlük üretebilmektedir (11 bit =2048 farklı gri değer).bu anlamda analog kameralara göre çok üstün düzeyde radyometrik doğruluk sağlarlar. Film görüntü Dijital görüntü 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 19
Görüntü Kalitesi: Radyometrik taranmış analog film 15µm, 15cm GSD 15µm pixel ~ 33 lp/mm dijital kamera 17cm GSD Dijital camera: gürültüsüz (film grain), yüksek dinamik aralık ve algılama 4 band renkli görüntü+pankromatik+infrared (kızıl ötesi), güçlü görüntü ayrımı sunmakta 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 20
Dijital satır tarayıcı spektral bilgisi pan NIR RGB CIR 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 21
Dijital Kamera Görüntü Birleştirme (Pansharpen-İmage fusion) Örn: RGB IHS, pan + RGB RGB Düşük çözünürlüklü renkli görüntü ile yüksek çözünürlüklüpan görüntü birleştirilerek yüksek çözünürlüklü renkli (pan-sharpen) elde edilir. 1.12.2014 Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı Sayfa 22