Harita Dergisi - Harita Genel Komutanlığı

Harita Dergisi Temmuz 2010 Sayı 144Yersel Lazer Tarayıcılara Kamera Takılması veTarayıcı Koordinatlarına Göre Kamera Konumunun Hesaplanmasınokta bulutlarının birleştirilmesindekullanılmaktadır. Ancak bu kameralarınçözünürlükleri çoğu kez düşüktür ve her ihtiyacacevap verememektedir. Nokta bulutunun yüksekçözünürlüklü kamera görüntüsü ilerenklendirilmesi durumunda daha iyi bir görüntüelde edilebilecektir. Ayrıca nokta bulutunafotoğraf dokusu kaplanmasında projeksiyonmerkezi koordinatlarının hesaplanması gerekir.Bunun için fotoğrafta ve nokta bulutunda tanımlıkontrol noktaları yardımıyla kamera çekimmerkezi koordinatları hesaplanmalıdır. Lazertarayıcı ve kamera birleşiminde kameranıntarayıcı koordinat sistemine göre konumu dışparametrelerle zaten bilindiğinden fotoğraflardoğrudan nokta bulutu üzerine kaplanabilecektir.Lazer tarayıcı ölçülerinin işlenmesinde en önemliişlem adımı nokta bulutlarının birleştirilmesidir vehala önemli bir araştırma konusudur. Lazertarama ölçülerinin birleştirilmesi doğrudan noktabulutu yada fotoğraflar yardımıyla yapılmaktadır(Altuntaş vd., 2008).Nokta bulutu yardımıyla yapılan birleştirmeler;objenin geometrik özelliklerine bağlı olarakuygulanan iteratif en yakın nokta (ICP) (Besl vd.,1992; Chen vd., 1992; Zhang, 1994) ve en küçükkarelerle 3B görüntü eşleme (LS3D matching)(Gruen vd., 2005) yöntemleridir. Ölçme alanınayerleştirilen hedef işaretleri (Al-Manasir vd.,2006b; Akca, 2003; Scaioni, 2002) ve noktabulutundan belirli geometrik detayların çıkarılıpeşleştirilmesiyle de nokta bulutlarıbirleştirilmektedir (Briese vd., 2008). Noktabuluları tarayıcı ile birlikte kullanılan kameradanalınan fotoğraflarla da birleştirilebilmektedir(Altuntas vd., 2010; Al-Manasir vd., 2006a;Dold vd., 2006; Forkuo, 2005).Eğer taranan yüzey belirgin geometrikdetaylar içermiyorsa nokta bulutundan eşleniknokta seçimi oldukça zor olmaktadır. Bu durumdanokta bulutları tarayıcı ile birlikte kullanılankamera görüntüleri ile birleştirilebilir. Fotoğraflarçok iyi doku bilgisi içerdiğinden eşlenik noktatespiti kolaylıkla yapılabilmektedir. Fotoğraflaryardımıyla yapılan birleştirmede nokta bulutlarıarasındaki bindirme oranı az olsa bile ilavefotoğraflarla birlikte ölçüler yüksek doğruluklabirleştirilebilmektedir. Diğer yöntemlerlekarşılaştırıldığında nokta bulutları fotoğraflaryardımıyla oldukça yüksek hassasiyetli olarakbirleştirilebilmektedir. Bu nedenlerden dolayılazer tarayıcılara yüksek çözünürlüklü kameratakılması ve lazer tarama ve fotogrametrikverilerin birlikte kullanılması gerekir.Kameradan alınan görüntülerin lazer tarayıcıölçüleri ile birlikte kullanılabilmesi için tarayıcıyatakılan kamera ve lazer tarayıcı koordinatsistemleri arasındaki dönüklük (ω,φ,κ) veötelemelerin (X c ,Y c ,Z c ) bilinmesi gerekir. Bumakalede bu dönme ve ötelemeler dışparametreler olarak ifade edilmektedir. Dışparametreler aynı zamanda projeksiyonmerkezinin lazer tarayıcı koordinat sisteminegöre koordinatlarını ifade etmektedir. Buçalışmada Optech Ilris 3D lazer tarayıcısına 8Mega piksel çözünürlüklü Nikon P50 kameramonte edilmiş ve kamera ve tarayıcı arasındakidış parametreler hesaplanmıştır. Parametrehesabı için özel bir test alanı oluşturulmuştur. Dışparametrelerin doğruluğu geliştirilen üç kontrolyöntemi ile kontrol edilmiştir.2. LİTERATÜR ÖZETİKamera ve lazer tarayıcı arasındaki dışparametrelerinin hesaplanmasında farklı testalanları ve hesaplama teknikleri kullanılmıştır. Al-Manasir ve Fraser (2006a) de Riegl LMS-Z210yersel lazer tarayıcı üzerine Nikon D100 kameramonte edilmiş ve dış parametrelerinhesaplanmasında duvar üzerinde oluşturulan testalanı kullanılmıştır. Kamera kalibrasyon bilgileriparametre hesabından önce test alanının 14fotoğrafı ve 160 kontrol noktası kullanılarak 0.05piksel hassasiyetle hesaplanmıştır. Test ölçüsüiçin test alanı tek bir istasyondan taranmış veaynı anda tarayıcı üzerindeki kamera ile fotoğrafıçekilmiştir. Test alanı üzerinde işaretlenen 79noktada doğrusallık koşulu ile dış parametrelerhesaplanmıştır.Aguilera vd. (2009) da dış parametrelerinhesaplanmasında sayısal kamera görüntüsü velazer tarayıcı ölçülerinden elde edilen 2B mesafegörüntüleri ile birlikte kullanılmıştır. Sayısalkamera görüntüsü yalnızca piksel koordinatlı birgörüntü iken, range image piksel koordinatlarıylabirlikte 3B lazer tarayıcı koordinatlarına dasahiptir. Hesaplama için herhangi bir test alanıoluşturulmamış seçilen bir obje için yapılan lazertaraması ve sayısal görüntü kullanılmıştır. Önceher iki fotoğraf aynı boyuta getirilmiş daha sonrabu fotoğraflardan Förstner operatörü (Förstnervd., 1987) ile detaylar çıkarılarak korelasyonluolarak eşleştirilmiştir. RANSAC (Fischler vd.,1981) yöntemiyle sayısal görüntüdeki pikselkoordinatları ve mesafe görüntüsündeki (rangeimage) obje koordinatları eşleştirilerek doğrusallıkkoşulu ile parametreler hesaplanmıştır.65