Optik görüntü bozulmalarının yazılımla düzeltilmesi için bir yöntem
A method for correcting optical image distortion by the means of software
Yazar: ERDAL GÜVENOĞLU
Danışman: PROF. DR. EMİN MURAT ESİN ; YRD. DOÇ. DR. DENİZ TAŞKIN
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Görüntü işleme = Image processing ; Kalibrasyon = Calibration ; Koordinat dönüşümü = Coordinate transformation

Özet:
Günümüzde sayısal teknolojinin gelişimi ile birlikte, görüntüler bilgisayar ortamında kolaylıkla işlenebilecek biçimde kaydedilmeye başlanmıştır. Bilgisayar ortamına aktarılan görüntüleri işleyecek görüntü işleme cihazlarının hız ve kapasite oranlarında da önemli gelişmeler yaşanmıştır. Görüntülerin elde edilmesinde sayısal kameralar kullanılmaktadır. Sayısal kameralar kullanılarak elde edilen görüntüler genellikle bilgisayar yardımı ile işlenebilir ve düzenlenebilir bir koda dönüştürülmektedir. Bu dönüşüme yardımcı en önemli araç mercek sistemleridir. Mercek sistemindeki saydam cisimden ya da ortamdaki ışıktan dolayı bozulmalar meydana gelebilmektedir. Bu bozulmalar, birçok mühendislik çalışmasının performansını etkileyecek ve daha doğru sonuçlar elde edilmesini zorlaştıracaktır. Başka bir ifadeyle, görüntü üzerinden ölçü almak ve otomatik kıyaslama yapmak güç hale gelecektir. Daha doğru sonuçların elde edilebilmesi için görüntüler üzerinde meydana gelen bozulmaların giderilmesi gerekmektedir.Bu çalışmanın amacı, özellikleri ve kamera parametreleri bilinmeyen bir mercek sisteminden ya da herhangi saydam bir ortamdan elde edilen görüntülerin önemli ayrıntılarını veya tamamını düzelten yeni bir yöntem geliştirmektir. Bu bağlamda, çalışmanın ilk bölümünde sayısal görüntülerde meydana gelen bozulmalar hakkında giriş niteliğinde bilgilere yer verilmiştir. İkinci bölümde, mercek sistemlerinde meydana gelen aberasyonlar incelenmiştir. Ayrıca sayısal görüntüler üzerinde meydana gelen bozulmalar ile ilgili literatür çalışmalarına yer verilmiştir. Üçüncü bölümde, sayısal bir görüntünün oluşması kısaca açıklanmış, çalışmada kullanılan doğrudan lineer dönüşüm yöntemine, görüntülerde meydana gelen bozulma nedenlerine ve bozulmuş görüntülerin düzeltilmesi için ilk adım olan kalibrasyon işlemlerine yer verilmiştir. Ayrıca, sunulan yöntemin test edilebilmesi için hata ölçüm yöntemleri ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Dördüncü bölümde, bu çalışmanın literatüre asıl katkısını oluşturan yöntemin matematik temeli ayrıntılarıyla açıklanmış, sunulan yaklaşımın bilgisayar simülasyonu ve elde edilen sonuçlar gösterilmiştir. Beşinci bölüm sonuçların özetlenmesine ayrılmıştır. Ayrıca, gerçekleştirilen yazılımın kullanım kılavuzu ek olarak verilmiştir.

Abstract:
Along with the development of digital technology, images can be processed by and recorded in computers easily. The speed and capacity of image processing devices used to process digital images has increased dramatically. Images taken using digital cameras can now be converted into processable code and be processed by image processing devices. The most important tool in this conversion process is the lens system. But, for various reasons such as ambient light conditions and transparent bodies of these lenses, degradations in the image quality happen. Distorted images impact the performance of engineering studies and make it difficult to obtain accurate results. In other words, taking measurements from images and making automated comparisons become difficult. Hence, it is necessary to correct distortions and deformations on images to obtain accurate results.The main objective of this research is to develop a new methodology that can be used to correct important parts of (or the whole) distorted image obtained using a lens system with unknown camera properties or parameters. In this context, various types of distortions that can happen on digital images are defined in the first chapter of this thesis. Lens aberrations are investigated in Chapter 2. Furthermore, various studies reported in the literature on distortions on digital images are reviewed in this section. Chapter 3 includes description of digital image formation, the direct linear transformation method used in this research, reasons that cause digital image distortions, and the calibration method used as the first step towards correcting distorted images. In addition, the error measurement methods used to test the proposed correction method in this thesis are described in detail in this chapter. Chapter 4 presents the mathematical foundation of our correction methodology in detail. The computer simulation of our proposed methodology and its accuracy is illustrated in this chapter as well. Finally, Chapter 5 is the summary of the results and includes the user manual.