Hava Fotoğraflarının Çekimi

Dijital Görüntü İşleme (JDF338)
Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN
2015-2016 Öğretim Yılı Bahar Dönemi
1
A- Enerji Kaynağı / Aydınlatma
B- Işıma ve atmosfer
C- Hedef nesneyle etkileşim
D- Nesneden yansıyan / yayılan
enerjinin kaydedilmesi
E- Enerjijnin yer istasyonuna iletimi
F- Yorumlama ve analiz
G- Uygulama
http://www.nrcan.gc.ca/
2
Isaac Newton
3
http://vspblog.com/sky_changes_color/
Elektromanyetik spektrum


Fiziksel etkileşimin olmadığı uzaktan algılamada bilgi
aktarımı elektromanyetik ışıma (EMR) ile gerçekleştirilir.
Görülebilen spektrum insan gözünün görebileceği
elektro manyetik dalga boyu aralığını tanımlar.
4
Sayısal Görüntü

Piksel



görüntüyü oluşturan en küçük anlamlı eleman
koordinatı ve her bir piksel alanına karşılık gelen
gri değeri vardır (DN)
matris olarak ifade edilir
y
0≤gij≤255
x
6
Görüntü Nitelikleri
Renk
Aşağıda 32bit uzunluğunda bir renk kodu (gerçek renk) olduğu
varsayılsın.
Şekilden de görüleceği üzere ilk 8 bit kırmızı, ikinci 8 bit yeşil, üçüncü 8
bit mavi için ayrılmıştır. Son 8 bit ise piksellerin saydamlık bilgisini tutan
alfa kanalı olarak adlandırılır.
8
Kırmızıya tahsis edilen ilk 8 bitte kırmızı, 2 = 256 adet farklı renk tonu
alabilir.
8
Yeşile tahsis edilen ikinci 8 bitte yeşil, 2 = 256 adet farklı renk tonu
alabilir.
8
Maviye tahsis edilen üçüncü 8 bitte mavi 2 = 256 adet farklı renk tonu
alabilir.
Son 8 bitin renk ile alakası olmadığından; toplamda 256 x 256 x 256 =
16.777.216 farklı renk elde edilebilir.
Görüntü sayısallaştırma
Görüntülerin bilgisayarda işlenebilmesi
için veri formatı bilgisayar ortamının
tanıyabileceği hale getirilmelidir
 Sayısallaştırma (digitizing)
 Fotoğrafın/Görüntünün sayısal hale
dönüştürülmesi
 Analog  Dijital

8



Analog görüntüler sınırlı
spektral aralık içerir (VIS,
NIR)
Taranmış görüntüler
sadece üç (mavi, yeşil,
kırmızı) katmana ayrılır
Çok alımlı fotoğraflarda
komuşu fotoğraflar arası
radyometrik etki
giderilemez
9
Bu da obje tarafından yayılan enerjinin (analog sinyal) bir
algılayıcı tarafından öngörülen elektromanyetik aralıkta
algılanarak sayısal sinyal haline dönüştürülmesi ile
olanaklıdır.
 Analogdan dijitale dönüştürülmüş sinyallerin işlenmesine
dijital sinyal işleme, dijital sinyalden elde edilen
görüntülerin işlenmeşine dijital görüntü işleme denilir.

10
DİJİTAL UYDU GÖRÜNTÜSÜ
Raster Veri
DİJİTAL UYDU GÖRÜNTÜSÜ
Görüntü boyutu

Dijital bir görüntü, elemanları, uzaydaki x,y konumlarına karşılık
gelen noktaları n f(x,y) parlaklık değerlerini içeren bir matristir.

Görüntü verisinin boyutu veri katmanı (bant) sayısı ile saptanır
DİJİTAL UYDU GÖRÜNTÜSÜ
Görüntü türleri
Piksel / dpi

Piksel en küçük anlamlı birim

dpi = dot per inch/
1 inch’teki nokta sayısı

1 inch =25.4 mm =25400
Piksel/dpi
Örnek

Bir harita yada fotoğraf 400 dpi ile
taranmış ise piksel boyutu nedir?
dpi=dot per inch
1 inch =25.4 mm =25400
25400 / 400 = 63 
Piksel/dpi
Örnek

Bir harita yada fotoğraf 1200 dpi ile
taranmış ise piksel boyutu nedir?
1 inch =25.4 mm =25400
25400 / 1200 = 21 
Piksel/dpi
Örnek

Fotogrametrik uygulamalarda piksel
boyutu 10 dan büyük olmaması
gerekirse fotoğraşar kaç dpi
taranmalıdır?
1 inch =25.4 mm =25400
25400 /x dpi = 10   x=2540 dpi
Piksel/dpi
Örnek

1/4000 ölçekli bir harita 200 dpi ile tarandığında her
bir pikselin büyüklüğü yeryüzünde kaç metreye
karşılık gelir?
200 dpi taranmış bir haritada
piksel boyutu = 25.4mm/200 dpi
= 0.127 mm
1/4000 ölçeğinde
piksel boyutu = 4000 x 0.127
= 508mm
~ 0.5m
Bir pikselin örttüğü alan 0.5 x 0.5=0.25m2
Piksel/dpi
Örnek

300 dpi ile taranmış 1/25 000 ölçekli bir
haritanın piksel boyutu ne kadardır?
1 piksel boyutu
1’ / 300 dpi
= 25.4 mm/ 300
1/25 000 ölçeğinde
piksel boyutu = 25 000 x 25.4/300mm
= 2.1 m
~2m
Piksel/dpi
GSD = Ground Sample Distance (Yer örnekleme aralığı)
Komşu piksellerin merkezlerinin yeryüzündeki
fiziksel karşılığıdır.
 GSD büyükse mekansal çözünürlük küçüktür,
detaylar daha az görünür.

20
21
22
23
Sayısal/ Dijital Kameralar ile
Örnek
mr x piksel fiziksel boyutu ( ) = GSD
mr x 3.7( ) = 1 cm
mr= 10000  / 3.7( )
mr=2700
Pikesel/dpi
Örnek

8 bit gri seviyeli, 200dpi, jpg formatında bir görüntümüz olsun. Bu
görüntü 450x450piksel’dir. Dolayısıyla resmin boyutu 2.25x2.25
inç olur.

Bu resim f değişkenine atanmış olsun. Biz bu resmi tiff
formatında, sıkıştırmadan, sf ismiyle saklamak isteyelim. Daha
sonra 450x450 piksel sayısını değiştirmeden boyutunu1.5x1.5 inç
yapalım.

450x450 piksellik bir resmin çözünürlüğü 200 dpi ise bu resim;

450 dot/200 dpi=2.25x2.25 inç boyutlarında olur.

450x450 piksellik bir resmi 1.5x1.5 inç boyutunda ifade edersek;
bir doğrultudaki piksel sayısı 450/1.5=300 dpi olur.
veya 2.5x2.5 inç boyutundan 1.5x1.5 inç boyutuna düşürülürse,
resmin çözünürlüğü
(2.25/1.5) x 200=300 dpi olur.
26
ÇÖZÜNÜRLÜK
Birçok uzaktan algılama algılayıcısı, verileri uzaktan
algılamada geçerli olan temel prensiplere bağlı olarak
algılamış olsa da, sonuç görüntüsünün formatı ve kalitesi
çok farklılık gösterebilir. Bu farklılıklar dört farklı uydu
çözünürlüğü ile ilişkilidir.




Mekansal/Konumsal/Geometrik (Spatial resolution)
Radyometrik
Spektral
Zamansal
28
http://csironewsblog.com/tag/satellite/
29
Çözünürlük
Geometrik/Mekansal

Bir görüntünün /geometrik/uzaysal/mekansal çözünürlüğü
(spatial resolution), ilgili görüntünün 1 pikselinin fiziksel
büyüklüğüne eşittir.

Kısaca çözünürlük, bir görüntünün detaylanabilir en küçük
parçasıdır.
Çözünürlük
Geometrik/Mekansal
Mekânsal çözünürlük görüntüde ayırt edilebilir detay
seviyesini gösteren bir özelliktir.
 Diğer bir ifade ile bir uydu görüntüsünde görünen detaylar
algılayıcının mekânsalçözünürlüğüne bağlı olup, bu değer
görüntünün en küçük elemanı olan bir pikselin
yeryüzündeki kapladığı alana karşılık gelmektedir.

Örneğin
 NOAA uydusundaki AVHRR algılayıcısı1kmx1km
 SPOT pankromatik (P) görüntüsünde ise bir piksel ise10m
x 10m lik
 IKONOS -Pan - 1mx1m
LAC: Lokal Kapsama Alan›, GAC: Global Kapsama Alan›
32
MODIS Terra.721
33
34
35

Yeryüzünde algılanan minimum alan görüntünün
maksimum mekânsal çözünürlüğüne eşit olup bu
alan, algılayıcının platform yüksekliğine ve “Anlık
Görüş Alanı (IFOV)” ile ifade edilen gözleme
açısına bağlı olarak belirlenir.


Daha küçük gözleme açısı veya daha alçak uydu
yüksekliği daha küçük IFOV’a neden olur.
Gözleme doğrultusunun nadir doğrultuda veya eğik
algılama olması durumu da yerde kaplanan alana etki
etmektedir.
Uzaysal / Mekansal çözünürlük
“Whiskbroom” tarayıcılar için bu
durum mekânsal çözünürlüğün
görüntü merkezinden
kenarlara doğru değişmesine
neden olmaktadır
“Pushbroom” tipi tarayıcı sistemler için;
Yer çözünürlük elemanı = Uydu yüksekliği (H) × Anlık görüş alanı (IFOV)
olarak belirlenir, burada IFOV, radyan cinsinden ölçülmektedir.
WHISKBROOM SCANNING
http://ces.iisc.ernet.in/hpg/envis/Remote/introfile9.htm
PUSHBROOM SCANNING
38

Mekânsal çözünürlük açısından uydu
görüntüleme sistemleri:
Düşük mekânsal çözünürlüklü sistemler (30 - >1 km)
 Orta mekânsal çözünürlüklü sistemler (4 m - 30 m)
 Yüksek mekânsal çözünürlüklü sistemler (0.5 m - 4 m)
olarak gruplandırılmaktadır.

41
http://www.oneonta.edu/faculty/baumanpr/geosat2/RSIntroduction/RS-Introduction.html
42

Yüksek ve
düşük mekânsal
çözünürlüğe
sahip dijital
görüntülerdeki
temel avantaj ve
dezavantajlar
UYDU SİSTEMLERİ-Görüntülerin Özellikleri

Yersel Ayırma Gücü

Piksel büyüklüğü

2√2 ~3piksel (bir objenin tanınabilmesi için)

LANDSAT
SPOT
IKONOS
QUICKBIRD



30 x30
20m x 20m / pan 10m x 10m
4m x 4m / pan 1m x 1m
60 cm x 60cm
Piksel/dpi
Örnek

Bir Landsat görüntüsünde 450 hektar alan
kaç piksel ile örtülür?

Landsat 30mx 30m



450x10000=4500000m2
30x30=900m2
4500000/900= 5000piksel
~71x71
Piksel/dpi
Örnek

Bir SPOT görüntüsünde 450 hektar alan kaç
piksel ile örtülür?

SPOT 20 m x 20 m
 450x10000=4500000m2
 20x20=400m2
 4500000/400= 11250 piksel

SPOT pankromatik 10 m x 10 m
 10x10=100m2
 4500000/100= 45000 piksel
Piksel/dpi
Örnek

Bir IKONOS görüntüsünde 450 hektar alan kaç
piksel ile örtülür?

IKONOS 4m x 4m




450x10000=4500000m2
4x4=16m2
4500000/16= 281250pikse
IKONOS pankromatik 1m x 1m


1x1=1m2
4500000/1= 4500000 piksel
Piksel/dpi
Örnek

Bir QUICKBIRD görüntüsünde 450
hektar alan kaç piksel ile örtülür?
(Mekansal çözünürlük 60 cm)
450x10000= 4500000m2
 60x60=3600 cm2=0.36m2
 4500000/0.36= 12500000 piksel

Sayısallaştırma-Örnekleme
http://www.slideshare.net/seyfullahd/digital-image-fundamentals7207102
49





Analog bir görüntünün dijital görüntüye
dönüştürülmesi ya da “Dijitalleştirme”
Örnekleme (sampling) ve nicemleme
(quantization- genliğin ayrıklaştırılması) adımları
Örnekleme: Koordinat değerlerini sayısallaştırma
Kuantalama: f(x,y) genlik değerlerini
sayısallaştırma
Örnekleme mekansal çözünürlüğün bir
parametresidir
50
51
52
53
54
55
Örnekleme
56
57
58
Kuantalama
256 Gri değer
64 Gri değer
59
256 Gri değer
16 Gri değer
60
256 Gri değer
4 Gri değer
61
256 Gri değer
2 Gri değer
62
63
UYDU SİSTEMLERİ
Görüntülerin Özellikleri

Spektral Ayırma Gücü
Nesnelerin ve arazi türlerinin uzaktan algılama yolu ile
ayırt edilebilmelerinin en önemli nedeni spektral
özelliklerinin değişiklik göstermesidir.




Algılayıcılar bu değişimleri fark edecek şekilde tasarlanır
Her spektral aralık elektromanyetik spektrumun bir bölgesine
duyarlıdır
Spektral dalga boyu genişliği: Bir algılayıcının,
elektromanyetik spektrumda kaydedebildiği spesifik
dalga boyu aralığıdır.
Algılama yapılan bant sayısı: Bant sayısı arttıkça
spektral çözünürlük de artmaktadır.
66
http://www.oneonta.edu/faculty/baumanpr/geosat2/RS%20History%20II/RS-History-Part-2.html

Genel olarak spektral çözünürlüğe bağlı olarak
algılayıcı sistemler;




geniş-bant aralıklı,
dar-bant aralıklı,
spektral,
hiperspektral
algılayıcılar olarak gruplandırılırlar.

Yüksek ve düşük spektral çözünürlüğe sahip
dijital görüntülerdeki temel avantaj ve
dezavantajlar :

Dar bant aralığına sahip bantlar daha fazla spektral detay
içerirler, ancak daha az enerjiye diğer bir ifade ile düşük sinyal
gücüne sahiptirler.

Çok bantlı veri daha fazla bilginin depolanması, iletilmesi ve
işlenmesini gerektirir.

Ancak daha fazla bant sayısı daha fazla spektral detay
içerdiğinden cisimlerin ayırt edilmesinde daha çok kolaylık
sağlamaktadır.
70
http://www2.geog.ucl.ac.uk/~mdisney/teaching/PPRS/PPRS_3/principles3.pdf