Çok eksenli kamera stabilizasyon sistemi tasarımı, imalatı ve kontrolü
Multi-axis camera stabilization system design, manufacturing and control
Yazar: YASİN ÖZTÜRK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECATİ ULUSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Görüntü stabilizasyonu = Image stabilization ; Hareketli kamera sistemleri = Motion camera systems ; Kamera = Camera

Özet:
Sinema ve televizyonda kameranın hareket etmesi hem estetik açıdan hem de hikâye anlatımı açısından çok önem verilen konulardan biridir. Bu sebeple kameranın mümkün olduğunca kusursuz hareketini sağlamak için birçok kamera sistemi geliştirilmiştir. Bu sistemlerin her birinin avantaj ve dezavantajları vardır. Tez kapsamında sarsıntısız ve istenmeyen hareketlerden arındırılmış bir kamera stabilizasyon sistemi tasarlanması hedeflenmiştir.
Sinema-Televizyon sektöründe son yıllarda sıkça kullanılan gimbal gibi elektromekanik kamera stabilizasyon sistemleri kameranın istenmeyen dönme hareketlerini çok yüksek bir başarıyla engellemektedir. Ancak bu sistem istenmeyen konum değişimlerini engelleyememektedir. Bu hareketleri engellemek adına gimbal'den çok daha önce geliştirilmiş steadicam gibi mekanik sistemlerle entegre edilerek sorun ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır. Ancak bu çözümler hem sistemi çok daha hantal hale getirmekte, hem çok daha pahalı hale getirmekte hem de tam anlamıyla sorunu çözemediği görülmektedir. Bu bağlamda gimbal sistemine entegre edilebilecek ve kameranın özellikle yürümekten kaynaklı olan düşey eksendeki istenmeyen konum değişimlerini engelleyecek bir sistem tasarlanması düşünülmüştür.
Tasarım aşamasında tavukların kafasını dönmelere ve konum değişimlerine karşı nasıl sabit tutabildikleri incelenmiştir. İncelemeler sonucunda elde edilen bulgular arttırılmış gerçeklik yazılımlarında kullanılan tekniklerle çok benzerlik gösterdiği görülmüştür. Bunun üzerine arttırılmış gerçeklik sistemi üzerine kurulu bir tasarım modeli oluşturulmuştur.
Bu tezde özellikle yere bağımlı ve kısıtlayıcı sistemlerin aksine tamamıyla bağımsız şekilde çalışabilecek bir yapı ortaya konmuştur. Aynı zamanda düşük maliyetli ve her kamera ve gimbal'e uygulanabilir esneklikte bir yapı meydana getirilmiştir.
Sistem gündelik hayatta kullandığımız mobil cihazlar ile çalışacak şekilde tasarlanmış ve bu sayede pahalı donanım ve sensörlere ihtiyaç duymadan çok daha ulaşılabilir seviyede bir sistem olması sağlanmıştır. Ayrıca mobil cihazlardaki arttırılmış gerçeklik yazılım ve donanım geliştirmeleri sayesinde cihaza hiçbir yeni ekleme yapmadan dahi gün geçtikçe daha performanslı hale gelebilecektir.

Abstract:
The movement of the camera in cinema and television is one of the most important issues in terms of both aesthetics and storytelling. For this reason, many camera systems have been developed to ensure as smooth movement of the camera as possible. Each of these systems has advantages and disadvantages. Within the scope of the thesis, it is aimed to design a camera stabilization system that is smooth and free from unwanted movements.
Electromechanical camera stabilization systems such as the gimbal, which are frequently used in the Cinema-Television industry in recent years, prevent the unwanted rotational movements of the camera with a very high degree of success. However, this system cannot prevent undesired position changes. In order to prevent these movements, the problem was tried to be eliminated by integrating it with mechanical systems such as steadicam, which was developed long before the gimbal. However, these solutions both make the system much more cumbersome, and make it much more expensive, and it seems that they cannot solve the problem completely. In this context, it has been thought to design a system that can be integrated into the gimbal system and will prevent unwanted position changes in the vertical axis of the camera, especially due to walking.
During the design phase, it was investigated how the chickens could keep their heads stable against rotations and position changes. The findings obtained as a result of the examinations were found to be very similar to the techniques used in augmented reality software. Thereupon, a design model based on the augmented reality system was created.
In this thesis, a structure that can work completely independently, in contrast to ground-dependent and restrictive systems, has been revealed. At the same time, a low-cost and flexible structure that can be applied to any camera and gimbal has been created.
The system has been designed to work with the mobile devices we use in our daily life, thus making it a much more accessible system without the need for expensive hardware and sensors. In addition, thanks to the augmented reality software and hardware developments in mobile devices, it will be able to become more efficient day by day, even without any new additions to the device.