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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 1
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 açısından bakıldığında, resimler önce analog
kamera ile temin edilip, fotogrametrik tarayıcılar kullanılarak taranmak zorunda
kalınmakta idi. Ancak, 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 ve büyük ölçüde de çözülmüştür.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 2
Dijital Fotogrametride Veri Alımı
FOTOĞRAF LAB..
KAMERA
TARAYICI
DIGITAL GORUNTU
DIGITAL
FOTOGRAMETRİ
BİRİMİ
CAD SİSTEM
CİSİM
CCD KAMERA
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 3
Dijital görüntü ve özellikleri
Siyah-beyaz resimler için değer
elemanları 0-255 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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 4
Dijital görüntü ve özellikleri
1x1+0x2+1x4+1x8+1x16+0x32+1x64+0x128=93
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 5
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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 6
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 IG
doğal sayılar kümesinin elemanlarından oluşur. (Örneğin IG = 0, 1, 2, … 255
= 8 bit)
Bu iki işlem sonucunda dijital görüntü oluşur.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 7
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
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 8
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 70-120 lp/mm (milimetredeki çizgi çifti) alınır.
Dijital görüntüde bu doğruluğa ulaşabilmek için piksel büyüklüğü
yaklaşık 7 mikron düzeyinde olmalıdır. Bunun için 23×23 cm’lik bir film
taraması sonucu gereken boyut yaklaşık 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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 9
Geometrik Çözünürlük
Geometrik çözünürlük= piksel boyutu
GSD= YÖA= Yer Örnekleme Aralığı
Bir pikselin arazideki karşılığı, boyutu
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 10
Geometrik Çözünürlük
Tespit (Detection) – Yorumlama (Interpretation) – Tanımlama (Identification)
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 11
Geometrik Çözünürlük
Tespit (Detection) – Yorumlama (Interpretation) – Tanımlama (Identification)
Renkli görüntüler belli bir dereceye kadar yorumlamaya katkıda bulunur.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 12
Geometrik Çözünürlük
Tespit (Detection) – Yorumlama (Interpretation) – Tanımlama (Identification)
Bir obje, ancak 20-25 arası GSD kadar büyükse yorumlanabilir.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 13
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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 14
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 0-255
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.
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 15
Görüntülerin bilgisayarda gösterimi
fR (x,y)
fG (x,y)
fB (x,y)
Renkli görüntü bileşenleri fR(x,y), fG(x,y) fB(x,y)
Blue
Green
RGB color vector
Red
Bileşenlerin çakıştırılmış hali fR(x,y), fG(x,y) fB(x,y)
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 16
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
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 17
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,
7, 14, 28, 56,
112, 224 mikron
(275 × 250) mm
RGB ve Gri
CCD & Dijital (Charge Coupled Device -Yük Bağlamalı Düzen)
Kameralar: Doğrudan sayısal görüntü alan kameraların kullanılmasıdır.
Hava Kamerası
Yersel Kamera
Zeiss/Intergraph
DMC 4 Yüksek Çöz. (7k×4k) Pan
4 Multi Spect. (3k × 2k)
Nikon D100 6 MP (30082000)
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 18
Resim-Piksel Koordinat Sistemi Dönüşümü
nx
Ygörüntü
(0,0)
ny
x’piksel
Xgörüntü
(0,0)
Psy
y’piksel
Psx
Piksel koordinatlarından görüntü koordinatlarına transformasyon,
n 

xresim   x   x p sx
2 

ny 



yresim   - y  p sy
2 

eşitlikleri ile sağlanır. Burada, x, y görüntü koordinatlarını, x’, y’ piksel koordinatlarını,
nx, ny, x ve y yönündeki piksel sayısını, psx ve psy ise x ve y yönündeki piksel
boyutunu göstermektedir
12.04.2014
Fotogrametrik Değ. ve Üretim II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 19
Download

Dijital Fotogrametri