Orta ve yüksek çözünürlüklü dijital kameraların fotogrametrik potansiyellerinin araştırılması
Investigations into photogrammetric potentials of medium and high resolution digital camera systems
Yazar: FEVZİ KARSLI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMİNNUR AYHAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Dijital kameralar, dijital görüntü teknolojisi içinde önemli bir yer tutmaktadırlar. Bunun yanında bu kameralar, fotogrametrik ölçü amacıyla Fotogrametri ve Uzaktan Algılama bilim dallarında veri elde etme aracı olarak yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Bu kameraların, teknik performansları ve diğer teknolojilerle ilgili özelliklerinin belirlenmesi için, metrik performanslarının test edilmesi gerekmektedir. Genellikle kamera sistemini en iyi şekilde ifade eden parametrelerin bulunması olarak tanımlanan kalibrasyon işlemi, kamera sistemlerinin metrik potansiyellerini belirlemek ve bu sistemlerdeki sistematik hataları denetlemek, düzeltmek için gerçekleştirilir. Geometrik performans olarak da tanımlanan metrik performansların yanında, bu sistemlerin radyometrik performanslarının da belirlenmesi gerekir. Bu çalışmada, orta ve yüksek çözünürlüklü dijital kamera sistemlerinin geometrik ve radyometrik potansiyellerini belirlemeye yönelik çalışmalar yapılmıştır. Çalışma için, temel olarak orta çözünürlüklü Nikon E2/E2s ve yüksek çözünürlüklü Kodak DCS460 dijital kamera sistemleri seçilmiştir. Bu kameralara ilaveten, kameraların karşılaştırılması amacıyla yüksek çözünürlüklü Nikon Coolpix 990 ve Olympus E- 10, orta çözünürlüklü Rollei D7 Metric kameraları kullanılmıştır. Bu kamera sistemleri ile hem laboratuar ortamında tesis edilmiş test alanları, hem de gerçek uygulama alanı olarak seçilen bina modellerine dayalı olarak geometrik testleri yapılmıştır. Bu işlemler sırasında, test alanlarında belirli sayıda kontrol noktası tesis edilerek bu noktalara jeodezik metotlarla koordinat verilmiştir. Aynı noktaların resim koordinatları, fotogrametrik amaçlı olarak resim koordinat ölçüsü yapan programlarla ölçülmüştür. Kameraların geometrik performanslarının belirlenmesi için dört farklı matematik temele dayalı modeller ile çalışılmıştır. Bu modeller, Elcovision 10 programına ait matematik model, Direk Lineer Transformasyon metodu (DLT), İlave Parametreli Işın Demetleri modeli ve BLUH yazılımına ait matematik modeldir. Kullanılan metotların tümü kollinarite eşitliklerini baz almakta, fakat içerdikleri sistematik hata kaynaklarını belirleme parametreleri bakımından farklı özelliktedirler. Bu modeller ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak kameraların geometrik potansiyellerinin hangi metotla en iyi şekilde belirlenebileceği tespit edilmiştir. Ayrıca farklı geometrik çözünürlüğe sahip kameralar, sağladıkları geometrik doğruluk yönünden karşılaştırılmıştır. Kamera sistemlerinin radyometrik özelliklerini belirlemek için tam siyah ve tam beyaz ortamlardaki tepkileri tespit edilmiş ve kayıt yüzeylerindeki bozuk pikseller belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Dijital Fotogrametri, Dijital Kamera, Kalibrasyon, Geometrik Doğruluk, Radyometrik Özellikler, DLT Metodu, Işın Demetleri Metodu VI

Abstract:
Investigations into Photogrammetric Potentials of Medium and High Resolution Digital Camera Systems Digital cameras have an important place in Digital Imaging Technologies. In addition, digital cameras are extensively used both in Remote Sensing and Photogrammetiy science as a tool of data acquisition. So as to define the technical performance and compare with the other technologies digital cameras must be tested. Calibration that can be defined as introducing calibration parameters of any camera system is used to designate metric potential, investigate and correct the systematic errors of camera systems. In addition to their metric performance, the radiometric performance of these digital camera systems must be considered. In this contribution, medium and high resolution camera systems' geometric and radiometric potentials were considered. The digital camera systems Nikon E2/E2s, which have medium and the Kodak DCS460 which have high resolution capacities have been taken into consideration for this study. In addition to the mentioned camera systems, high resolution camera systems Nikon Coolpix 990, Olympus-El 0 and medium resolution camera system Rollei D7 Metric have been used in order to compare with each other. Geometric tests of these camera systems were carried out both for selected building models in real areas and for the control areas set up in laboratory. In the course of the study, adequate number of control points are situated and coordinated in the control areas by geodetic methods. The image coordinates of the same control points were measured by using photogrammetric software's. To evaluate geometric performance of the digital camera systems four different mathematical models were considered. These are the mathematical method of Elcovision 10 software, Direct Lineer Transformation Method (DLT), Bundle Adjustment with Additional Parameters Method and the mathematical method of BLUH software. All used models are based on colinearity equations, but differ from determining parameters in containing systematic error sources. By comparing the results gotten from these models the best model from the point of view geometric performance have been tried to be found out. Besides, the cameras, which have different geometric resolution, were compared with each other from the standpoint of geometric accuracy. To designate radiometric properties of the used digital cameras, reactions of the cameras to the absolute white and black environment were determined and then dead pixels were eliminated. Key Words: Digital Photogrammetry, Digital Camera, Calibration, Geometric Accuracy, Radiometric Properties, DLT Method, Bundle Adjustment Method VII