Optik Üçgenleme 3B tarama

Fotoğraf, en geniş anlamı ile 3 boyutlu dünyayı 2 boyutlu resimlere dönüştürme işlemidir. Ne yazık ki bu dönüşüm işlemini tamamiyle yapmak olası değildir. Derinlik gibi bazı bilgilerin kaybolması söz konusudur. 3 boyutlu tarama işlemi yukarıdaki dönüşüm işleminin tersi olarak düşünülebilir. 2 boyutlu fotoğraflar yardımı ile 3 boyutlu görüntü elde edilmesi işlemidir. Fotoğraflama işleminde bazı bilgilerin kaybolmasından ötürü 3 boyutlu görüntü oluşturmak için 1’den fazla çekim yapmak gereklidir. Bu şekilde daha fazla bilgi edinilerek işlem daha iyi hale getirilir. 3D optik taramada kullanılan hem fotogrametri hem de topogrametri metodları, 3 boyutlu cisimlerin 2 boyutlu fotoğraflarının çekilmesi ve bu fotoğrafların bilgisayar ortamında tekrar 3 boyutlu hale döndürülmesi işlemini gerçekleştirir.

3 boyutlu topogrometrik ölçüm 3. boyutta görüntü işlemede fotogrametri ve stereometri kadar iyi bir yöntemdir. Tüm teknikler optik üçgenleme (optical triangulation) prensibini temel alır. Kelime anlamı belli sayıda noktanın konumunu kesin olarak tespit edebilmek için, bu noktaları tepe olarak kabul ederek bir alanı üçgenlere bölme işi olan “triangulation” tüm 3 boyutlu ölçme/tarama tekniklerinin kullandığı yöntemdir. Çok çeşitli uygulama alanları olan üçgenleme prensibi haritacılıktan GPS ile konum belirlemeye kadar pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu prensiple, matematiksel olarak uzayda kesişen doğruların yardımı ile noktanın bulunduğu yer hassas olarak elde edilir.

3D taramada, cisim, bir veya daha fazla kamera ile 2 boyutta taranır. Sonra 3 boyutlu koordinat sistemine aktarılır. Bilgisayar yardımı ile cismin referansları veya yüzeylerinin ve formlarının nokta bulutu şeklinde ölçümlendirilmesi mümkündür. Optik ölçüm (metrology) aktif ve pasif metodlar olmak üzere farklılık gösterir.

Aktif metodlar

Optik üçgenleme (Optical Triangulation): Bir lazer pointer ve optik dedektör üçgensel bir yapıda düzenlenir, sonuç olarak üçgensel dayanak noktası olarak adlandırılan, üzerine lazerle ışık düşürülen noktanın uzaklığı dedektör tarafından belirlenir. (Şekil 1.a)

Işık kesiti (light section) teknikleri:Işık kesiti tekniği, optik üçgenlemenin geliştirilmiş halidir. Bu teknikte cismin üzerine düşürülen bir çizgi ve optik dedektör yardımı ile cismin 3 boyutlu profili düzlemde elde edilir. (Şekil 1.b)

Fringe izdüşümü (fringe projection) teknikleri:Fringe izdüşümü tekniği ışık kesiti tekniğinin gelişmiş halidir. Bu yöntemde ışık kesitleri cismin yüzeyine düşürülerek ve bir ya da daha fazla kamera yardımı ile bilgisayar ortamına aktarılarak 3 boyutlu yüzey bilgisi elde edilir. (Şekil 1.c)

Pasif metodlar

Stereometri: Ölçümü yapılacak olan cismin yüzeyi üzerine herhangi bir ışık kesiti (fringe) düşürülmez. Bunun yerine cismin 3 boyutlu yüzeyi, iki kameradan alınan üst üste binen görüntülerden hesaplanarak elde edilir. (Şekil 2.a)

Fotogrametri: Bu yöntemde taranan obje bir kamera ile farklı açılardan görüntülenip üzerindeki indexmark’lar yardımı ile bilgisayar ortamında 3 boyutlu nokta bulutu halinde elde edilir. (Şekil 2.b)

3 boyutlu optik ölçüm tekniklerinde topogrometrik metodun yapılı aydınlatma tekniği esnekliği ve güvenilirliği bakımından göze çarpmaktadır. Topogrometrik 3D sistemi güçlü bir ışık kaynağı ile cismin üzerine farklı dokusal özellikleri olan fringe’ler düşürür. Cismin yüzeyi üzerinde bu kodlanmış yapılı ışıklar, cismin şeklinin karakteristik özellikleri doğrultusunda deformasyona uğrar. Yüksek çözünürlükteki bir kamera sistemi ile bu deformasyon bilgileri alınır. Bu kamera sistemi projeksiyon sistemi ile özel bir açı yapacak şekilde yönlendirilmiştir. Bu açıya üçgenleme (triangulation) açısı denir. Cismin üzerine düşürülen fringe’lerin deformasyon bilgileri analiz edilerek 1 milyona kadar noktanın 3D koordinatları birkaç saniye içerisinde elde edilmiş olur. (Şekil 3 a,b)

Referanslar:

Defne Mühendislik 2005 ve 20010 yılları arasında bu teknik makaleleri hem farkılı sektör dergilerinde hemde kendi web sitesinde yapınlamıştır.

Arşiv