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

(1)

FOTOGRAMETRİ I

FOTOGRAMETRİDE KULLANILAN HAVA KAMERALARI

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

JDF329 FOTOGRAMETRİ I DERSi NOTLARI

http://geomatik.beun.edu.tr/marangoz/

(2)

İÇERİK



Analog Hava Kameraları



Analog Hava Fotoğrafları



Sayısal Hava Kameraları



Sayısal Hava Fotoğrafları



Analog Fotoğraf ile İlgili Kavramlar

Bu sunumdaçoğunlukla, ‘Fotogrametrinin Temelleri Ders Notları, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ, 2010’ kaynağından yararlanılmıştır.

Fotogrametri I Ders Notları 2 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

(3)

ANALOG HAVA KAMERALARI

Fotogrametri I Ders Notları

Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 3

(Yastıklı, 2010)

(4)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Sayısal hava kameraları; silikon detektör, bilgisayar işlem hızı ve depolama kapasitelileri ile ilgili teknolojik gelişmelerle birlikte kullanılmaya başlanmış ve analog hava kameralarına rakip olarak gösterilmektedir.

Sayısal hava kameraları:

 Klasik hava kameralarındaki banyo işlemleri ve hava fotoğraflarının taranması işlemlerini ortadan kaldırmakta,

 Görüntünün tümünde aynı kalitede (değerde) uzaysal ve radyometrik çözünürlük sağlamakta,

 Elektromanyetik spektrumun görünür ve yakın kızıl ötesi bölgesinde aynı anda görüntü kaydını olanaklı hale getirmekte, renkli ve yapay renkli görüntüler elde edilebilmektedir.

(5)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

 Sayısal kameralarda kullanılan görüntü kayıt sistemi Charge Couple Device (CCD)’ye dayanmaktadır.

 CCD elemanına gelen ışık, şiddeti ile orantılı olarak elektrik yükü oluşturur.

 CCD’lerin temel yapı elemanı olan silikon detektörler bir dizi şeklinde veya bir çerçeve içerisindeki alanı kaplayacak biçimde dizilirler.

 Her kayıt elemanı, diğer bir deyişle silikon detektör, yeryüzündeki objelerden yansıyan ışık enerjisini elektrik sinyallerine dönüştürerek kaydeder.

 Bu elektrik yükü transfer edilerek kaydedilir ve radyometrik yoğunluk değerine dönüştürülür.

(6)

UZAKTAN ALGILAMA (EK BİLGİ)

Uzaktan Algılama; bir temas olmaksızın, algılayıcı sistemleri kullanarak yeryüzü hakkında bilgi elde etme sanatı ya da bilimidir. Bu teknolojide uygulamalar iki temel aşamadan oluşur. Bunlar "Veri Elde Etme" ve "Veri İşleme" aşamalarıdır.

(7)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(8)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(9)

SAYISAL HAVA KAMERALARI



Silikon CCD elemanı, tek bir dizi şeklinde dizilmiş ise, sayısal dizi kamera “digital line camera”,



Silikon CCD elemanı, bir çerçeve içerisindeki çok sayıdaki dizi CCD grubundan oluşmuşsa, sayısal çerçeve kameralar “digital frame camera” olarak isimlendirilir.



Ayırma gücü 40-80 çç/mm olan 23 x 23 cm formatında bir analog hava fotoğrafı, 12.5 mikron piksel büyüklüğünde taranırsa sayısal fotoğraf 18400 x 18400 pikselden oluşur .

(10)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(11)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Z/I Digital Modular Camera (DMC)

(12)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Z/I Digital Modular Camera (DMC)

(13)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Z/I Digital Modular Camera (DMC)

(14)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Vexcel UltraCamD

(15)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Vexcel UltraCamD

(16)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

Vexcel UltraCamD

(17)

SAYISAL DİZİ HAVA KAMERALARI

(18)

SAYISAL (CCD) HAVA KAMERALARI

(19)

SAYISAL DİZİ HAVA KAMERALARI

Her tarama dizisi için yöneltme elemanlarına gereksinim vardır GPS/IMU (Inertial Measurement Unit).

(20)

SAYISAL DİZİ HAVA KAMERALARI

(21)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(22)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(23)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(24)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(25)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(26)

SAYISAL HAVA KAMERALARI

(27)

ANALOG STEREO FOTOĞRAF

(28)

SAYISAL STEREO FOTOĞRAF

(29)

ANALOG VE SAYISAL FOTOĞRAF

Analog Fotoğraf Sayısal Fotoğraf (Görüntü)

(30)

ANALOG VE SAYISAL FOTOĞRAF

AnalogFotoğraf Sayısal Fotoğraf (Görüntü)

(31)

GÖRÜNTÜNÜN SAHİP OLDUĞU ÇÖZÜNÜRLÜK KAVRAMI

Fotogrametri ve Uzaktan algılamada, görüntüleri için 4 farklı çözünürlük tanımlanmaktadır:



Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük



Radyometrik Çözünürlük



Spektral Çözünürlük



Zamansal Çözünürlük

(32)

Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük

Bir görüntüde fark edilebilir en küçük detay, algılayıcının konumsal çözünürlüğü ile ilgilidir ve görülebilen en küçük hedef boyutunu tanımlar.

GSD: Ground Sampling Distance – YÖA: Yer Örnekleme Aralığı:

Komşu piksellerin merkezlerinin yeryüzündeki fiziksel karşılıklarıdır.

Genellikle cm. ve/veya m. cinsinden ifade edilir.

(33)

Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük

Aynı bölgenin farklı uzaysal çözünürlüklerde örneklenmesi

(34)

Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük

Algılayıcılar (fotogrametri ve uzaktan algılamada) santimetreden kilometrelere varan çözünürlükler sağlamaktadırlar. Sadece çok büyük nesnelerin görülebildiği görüntülerin çözünürlüğü düşük, küçük nesnelerin ayırt edilebildiği görüntüler ise yüksek çözünürlüklüdür.

Farklı konumsal çözünürlüğe sahip görüntüler

(Eminönü, İstanbul)

(35)

Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük

35

Algılayıcı platform yüksekliği de konumsal çözünürlüğe etki etmektedir. Örneğin uçak- bazlı sistemler, uzaktan algılama (yer gözleme) amaçlı kullanılan uydu-bazlı sistemlerine nazaran çok daha düşük platform yüksekliğine sahip olduklarından konumsal çözünürlükleri daha fazladır, diğer bir deyişle görüntüde ayırt edilebilir detay seviyesi daha yüksektir. Günümüzde gelişen uydu teknolojisine paralel olarak yüksek konumsal çözünürlüklü uydu sistemleri de mevcuttur, ancak dijital hava fotoğraflarının konumsal çözünürlüğü ile karşılaştırıldıklarında uydu-bazlı sistemlerin çözünürlükleri halen çok daha düşük kalmaktadır.

Fotogrametri I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

Kaynak:

Sunar vd,2011

(36)

Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük

36

Yüksek ve düşük konumsal çözünürlüğe sahip sayısal görüntülerdeki temel avantaj ve dezavantajlar:

Fotogrametri I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

Kaynak:

Sunar vd,2011

(37)

Radyometrik Çözünürlük

(38)

Radyometrik Çözünürlük

Aynı bölgeye ait değişik renk tonlarına sahip görüntüler karşılaştırıldığında, radyometrik çözünürlükle ilişkili olarak detay ayırt etme seviyesindeki fark göze çarpmaktadır.

(39)

Radyometrik Çözünürlük

Dijital uydu görüntüsünde piksel değerleri (gri renk tonu), parlaklığın belirli sınırlar arasında kaydedilmiş ölçüsü olup, 0 ile değeri arasında tanımlanır.

Kaynak: Sunar vd,2011

(40)

Radyometrik Çözünürlük

2 renk tonu 16 renk tonu

(41)

Radyometrik Çözünürlük

(42)

Radyometrik Çözünürlük

Radyometrik çözünürlük bir görüntü dosyasının boyutunu (depolama alanını) da hesaplamada kullanılır. Örneğin 100 x 100 pikselden oluşan 8bit’lik bir görüntünün kapladığı alan;

Kaynak: Sunar vd,2011

(43)

Spektral Çözünürlük

Spektral çözünürlük algılayıcının duyarlı olduğu dalga boyu aralıkları ile ilgilidir. Spektral çözünürlüğün iyi olması bir kanal ya da bandın algıladığı dalga boyu aralığının küçük olduğunu gösterir. Kuramsal olarak, spektrum ne kadar çok ve küçük parçaya ayrılırsa, spektral ayırma gücü o kadar artar. Çok gelişmiş çoklu-spektral algılayıcılara hiperspektral algılayıcılar denilmektedir. Bu algılayıcılar elektromanyetik spektrumun görünür, yakın kızılötesi ve orta- kızılötesi bölgelerinde yüzlerce küçük spektral aralıkta algılama yapmaktadırlar.

Grafikte, aynı spektral bölgede algılama yapan iki algılayıcıdan mavi ile gösterilen, daha küçük aralıklarda çalıştığı için yeşil ile gösterilenden daha yüksek spektral çözünürlüğe sahiptir.

(44)

Spektral Çözünürlük

(45)

Spektral Çözünürlük

(46)

Spektral Çözünürlük

İyi bir görsel analiz için, spektral imzalardan yararlanılarak, proje amaçlarına göre çalışılacak bantlar belirlenir. UHUZAM (İTÜ-UA Merkezi)’ın eş-zamanlı olarak direk veri indirdiği Spot uydularının elektromanyetik spektrumda algıladıkları bölgeler ve bant özellikleri aşağıdaki grafikte gösterilmektedir.

(47)

Spektral Çözünürlük

Aşağıda, Kuş Gölü'ne (Balıkesir, Türkiye) ait 24.07.2003 tarihli Spot XS görüntüsünün spektral bantları verilmektedir.

Bant 1 (0.50 to 0.59 mikrometre) Bant 2 (0.61 to 0.68 mikrometre) Bant 3 (0.78 to 0.89 mikrometre) Bant 4 (1.58 to 1.75 mikrometre)

(48)

Zamansal Çözünürlük

Zamansal çözünürlük bir uzaktan algılama sisteminin aynı bölgeyi görüntüleme sıklığı ile ilgilidir. Bir bölgedeki spektral karakteristikler zamanla değişebilir ve çok-zamanlı görüntü setleri kullanılarak değişim analizi yapılabilir.

İzmit'e ait depremden önce (1), deprem ve depreme bağlı yangın sonrası (2) Spot uydusundan alınan görüntüler

(49)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Duyarlık – Spektral Duyarlık:

Fotoğrafik malzemesinin üzerine düşen ışının (radyasyon) enerjisine reaksiyon gösterebilme yeteneğine duyarlık denir. Farklı dalga boyları için duyarlığın da farklı olması doğaldır. Bu özellik spektral duyarlık olarak anılır.

Sözgelimi gümüş tanecikleri daha çok mavi ve morötesi yakınındaki dalgalara duyarlıdır. Kimi organik boyalar eklenerek daha uzun boylu enerjilere de duyarlı hale getirilir.

(50)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Duyarlık – Spektral Duyarlık:

 Farklı fotoğraf malzemelerinin farklı dalga boylarına duyarlılıkları gösterilmiştir.

 Yatay eksen dalga boylarını, düşey eksen bağıl (rölatif) duyarlılığın logaritma değerini göstermektedir.

 Renkli (mavi, yeşil, kırmızı) ve yapay renkli (yeşil, kırmızı, yakın kızılötesi) emülsiyonlar üç ayrı katmanın üst üste yerleştirilmesi ile oluşturulmuştur.

 Develope edilmiş bir emülsiyonun ışık geçirgenliği ile ilgili bir dizi ölçme sonucunda saptanır.

(51)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Geçirgenlik – Saydamlık – Matlık:

Geçirgenlik, birim zamanda emülsiyona gelen şık enerjisine göre geçen ışık miktarıdır ve T (Transperancy) ile ifade edilir. Bu oranın tersine de matlık yada opozite denir.

(52)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Kararma - Optik Yoğunluk:

Pozlanmış bir fotoğraf malzemesinin (film, cam, kağıt) geliştirme banyosundan sonraki kararma derecesini belirlemek için, D ile gösterilen, yoğunluk ya da kararma adı verilen bir ölçüt kullanılır. Bu ölçüt 10 tabanına göre matlığın ya da saydamlığın tersinin logaritmasıdır.

Siyah film hiç ışık geçirmez, berrak film ışığı tam geçirir. Gelen ışığın 1/10’ u geçiyor ve 9/10’ u yutuluyorsa kararma 1, 1/100’ ü geçiyorsa kararma 2, 1/1000’ i geçiyorsa kararma 3 olur.

T T miktarı

ışık geçen

miktarı ışık

gelen

D 1 log

) log _

(

) _

log

₁₀

( 

₁₀

 



(53)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Pozlanma:

Işığa duyarlı malzeme tarafından toplanan enerji miktarına pozlanma denir (E = I.t). I, lüks biriminde ışıklandırma ya da aydınlatma, t saniye biriminde poz süresidir. Pozlanma birimi lüks-saniye’dir. Aydınlatma ile birlikte yoğunluğun artması durumunda fotoğraf malzemesine negatif denir. Bu durumda parlak objeler siyah ya da koyu gri olarak kaydedilir. Pozlanma ile birlikte yoğunluk azalıyorsa bu malzemeye de pozitif malzeme denir.

D

log E Beyaz Açık gri Gri Koyu gri Siyah

1 2 3

0 1 2 3 4

A

B α

C D

ΔD

Δlog E Yetersiz

pozlanma

Aşırı pozlanma

(54)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Ayırma Gücü – Çözünürlük:

Ayırma gücü, 1mm’ de ayırt edilebilen maksimum çizgi sayısı ile ölçülür. Bunu belirlemek için, çeşitli sıklıkta çizgilerden oluşan özel hedeflerin fotoğrafları çekilir. Bu hedeflerin hangi düzeyine kadar ayırt edilebildiği saptanır.

Her filmin ayırma gücü değişiktir. İnce grenli filmlerin ayırma güçleri daha yüksektir.

Ayırma gücü; objektifin ayırma gücü ile, poz süresi ile, objektifin netlik ayarı ile, filmin banyo koşulları ile, fotoğrafı çekilen objenin- hedefin kontrastlık derecesi ile de çok yakından ilgilidir.

Analog bir hava fotoğrafında ortalarda 200 çift çizgi/mm kenarlarda 120 çç/mm’dir.

(55)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Hız/Genel Duyarlık:

Emülsiyona bağlı olarak her filme verilmesi gereken ışık miktarı değişir. Kimi film az kimi film çok ışıklandırma ister. Fotoğrafik malzemenin bu özelliği genel duyarlılık ve hız olarak isimlendirilir.

Örneğin ΔD=0.1 koyuluk dereceli ışıklandırmayı birim alınabilir.

Genel duyarlık yada hız:

 DIN (Deutsche Industrie Norm ) Almanya ΔD=0.1

 ASA (American Standarts Association) ABD ΔD=0.3 (AFS, Aerial Film Speed)

 BSI (British Standard Institution) İngiltere

(56)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Hız/Genel Duyarlık

(57)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Bağıl Açıklık

Kamera objektifinde ışığın istenen miktarda geçip geçmemesini sağlayacak, ayarlanabilir daire biçiminde bir delik bulunur. Buna diyafram denir. Objektifin bağıl açıklığı D/f ile tanımlanır. D, diyafram çapı, f ise objektifin odak uzaklığıdır.

D/f yerine f/D=N de kullanılır. Bu oran belirli bir ışık şiddeti altında birim zamanda objektiften geçen ışık miktarını tanımlar.

Söz gelimi 30 cm odak uzaklığı olan bir kamerada f/5.6 da etkili diyafram açıklığı 30/5.6= 5.36 cm dir.

(58)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Filtreler:



Fotoğrafçılıkta filtreler sis ve pusun neden olduğu saçınmanın etkisini azaltmak, parıldamayı önlemek vb.

amaçlar için kullanılır.



Kısa dalga boylu ışınlar, uzunlardan daha fazla saçılmaya uğrarlar. Fotoğrafçılıkta ve özellikle hava fotogrametrisinde mavi rengi daha az geçiren ve bu yüzden eksi mavi adı da veriken sarı filtreler kullanılır.



Hava moleküllerinin neden olduğu saçılma dalga boyunun yaklaşık dördüncü kuvveti ile ters orantılıdır.

(59)

ANALOG FOTOĞRAF İLE İLGİLİ KAVRAMLAR

Filtreler:



Işık saçılması bir hava filmi üzerinde, uniform ve zayıf bir aydınlanmaya neden olur.



Böylece yoğunluk farklılıkları azalır. Özellikle gölge alanlarında bu etken en büyük değerini alır. Pus filtreleri gölge alanlarında kontrastı artırır.



Filtre kullanıldığı zaman pozlanma süresini arttırmak gerekir.

Filtre katsayısı, filtre kullanıldığı ve kullanılmadığı durumda gerekli poz süresi miktarlarının birbirlerine oranıdır. Bu süre 1.5-4 oranında değişir.

(60)

GELECEK HAFTA:

Üç Boyutlu (Stereoskopik) Görüş

P

F

γP

γF

O1

O2

FI PI

FII PII yI

xI

(61)

 Fotogrametri I Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, YTÜ

 Fotogrametri Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, vd. T.C.

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ YAYINI NO: 2295, ACIKOĞRETİM FAKÜLTESİ YAYINI NO: 1292

 Fotogrametrinin Temelleri Ders Notları, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ, 2010

 Fotogrametri, O. Altan, S. Külür, G. Toz, H. Demirel, Z. Duran, M.

Çelikoyan, Karl Krauss, 7. Baskıdan çeviri, İTÜ, Nobel Yayın Dağıtım, 2007

 Uzaktan Algılama Ders Notu, Sunar F., Özkan C. ve Osmanoğlu B., T.C.

Anadolu Üni. Yayını No: 2320, AÖF Yayını No: 1317, 2011