Fotogrametrik yöntemle 3 boyutlu model üretim sürecinin hızlandırılmasına yönelik uygulama geliştirme
An application development for accelerating 3d model production process with photogrammetric method
Yazar: YOUSEF HAJ HAMOUD
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA KURBAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Fotogrametrik bir yöntem olan görüntü tabanlı modelleme, 2 boyutlu fotoğraf setlerinden 3 boyutlu(3B) modeller elde etmek için kullanılır. Çeşitli ölçeklerde uygulanabilen, yüksek doğruluğa sahip esnek bir yöntemdir. Otomatik bilgi oluşturma yöntemleri ve entegre dijital ürünlerin üretimine uygun olarak, çok sayıda fotogrametrik yazılımla birlikte kullanımı daha kolay ve daha ucuz hale getirilmiştir.
Hareketten yapı ve görüntü tabanlı modellemenin modern teknikleri, arkeolojik dokümantasyon alanında yeni perspektifler açarak üç boyutlu verileri kaydetmek için basit ve doğru bir yol sağlamaktadır.
Bu çalışmada, video ve fotoğraflar kullanılarak, bir nesne veya ortamın 3B modelini elde etme sürecini hızlandıran ve model kalitesini artıran bir yöntem geliştirilmiştir. Farklı geometrik konumlara sahip fotoğraf ve videolar alınmış, lens deformasyonları Matlab programlama dili kullanılarak düzeltilmiş, ardından Python programlama dili ile Agisoft Metashape yazılımında 3B model üretim sürecini otomatik hale getiren ve 3B modelleme sürecinde tüm parametrelerin kontrol edilebilmesini sağlayan bir eklenti geliştirilmiştir. 
Geliştirilen eklenti ile çok sayıda fotoğraf içeren büyük boyutlu bir proje, küçük projeler haline getirilmiştir. Oluşan küçük veri kümelerini ayrı ayrı işlenmenin sağladığı verimlilik test edilip ve gerekli rastgele erişimli bellek miktarı (RAM) ve işlemci (CPU) gücü azaltılmıştır. Oluşturulan Python dili tabanlı eklenti ile aşırı örtüşme oranı sonucu 3B nokta bulutu üretim sürecinin yavaşlamasına engel olmak için maksimum komşu sayısı değiştirilmiş ve nokta bulutu oluşturma süreci hızlandırılmıştır. Yanı sıra, görüntülerin hizalanması aşamasında meydana gelen yanlış eşleşmeler nedeniyle yeniden projeksiyon hatasının değeri yüksek olmaktadır.  Kullanılan kademeli seçim yöntemi ve Matlab ortamında yapılan kamera kalibrasyonu adımları ile yeniden projeksiyon hatası azaltılmıştır. Geliştirilen yöntem, kültürel miras olarak nitelendirilen arkeolojik nesne veya yapıların dokümantasyonu ile etkili bir çözüm sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler: görüntü tabanlı modelleme, kamera kalibrayonu, 3B nokta bulutu

Abstract:
The photogrammetric method image-based modeling, is used to obtain 3-dimensional (3D) models from 2-dimensional photo sets. It is a flexible method with high accuracy that can be applied in various scales. In accordance with automatic information generation methods and production of integrated digital products, it has been made easier and cheaper to use with a large number of photogrammetric software.
Modern techniques of structure and image-based modeling from motion provide a simple and accurate way to record three-dimensional data, opening new perspectives in the archaeological documentation field.
In this study, a method have been developed that accelerates the process of obtaining a 3D model of an object or environment and increases the quality of the model by using video and photographs. Photos and videos with different geometric positions were taken, lens distortions were corrected using the Matlab programming language, and then a plug-in was developed that automates the 3D model production process in Agisoft Metashape software with the Python programming language and enables control of all parameters during the 3D modeling process.
With the developed plug-in, a large-sized project containing many photos has been turned into small projects. The efficiency provided by processing small data sets separately was tested and the amount of random access memory (RAM) and processor (CPU) power required was reduced. With the Python language-based plugin created, the maximum number of neighbors was changed to prevent the slowdown of the 3D point cloud production process as a result of excessive overlap ratio and the process of creating the point cloud was accelerated. Besides, the value of re-projection error is high due to the mismatches that occur during the alignment of the images. With the gradual selection method used and the camera calibration steps in Matlab environment, re-projection error has been reduced. The developed method offers an effective solution with the documentation of archaeological objects or structures that are considered cultural heritage.

Keywords: image-based modelling, camera calibration, 3D point cloud