Kamera Özellikleri ve Megapikseller - Fotogrametri İçin Önemli mi?

Kamera Özellikleri ve Megapikseller - Fotogrametri İçin Önemli mi?
  • 11 Feb 2023
  • Fotogrametri
  • 252

Kamera Özellikleri ve Megapikseller - Fotogrametri İçin Önemli mi?

Son yıllarda, drone ile haritalama pazarına yüksek megapiksel ve büyük sensörlere sahip drone kameralarında artış görülmektedir. Fakat bu sürekli yükselen değerlerin sadece rakamlardan ibaret olup olmadığını fotogrametrik yöntemler ile üretilen verilerin kalitesini ne şekilde etkilediğini biliyormuyuz ?

 

Üçüncü taraf kameralar ve bazı lider drone üreticilerinin ek kamera modelleri, 40mm'nin üzerinde bir sensör genişliğine ve 40MP ile 100MP arasında bir megapiksel değere sahip olabilir. Diğer yandan, kamera teknolojisindeki ilerlemeler, drone üreticilerinin boyutları sınırlandırmadan yüksek performanslı kameraları ürünlerine entegre etme fırsatı vermiştir. Örneğin, DJI Mavic ve Phantom Serisi.

 

Ancak fotogrametri söz konusu olduğunda, yerleşik kameralar üst düzey üçüncü taraf kameralarla nasıl karşılaştırılır ?

 

Ayrıca, üçüncü taraf kameralar kullanılarak toplanan verilerle, yüksek megapiksel kameraya sahip drone verilerini karşılaştıracağız. Bu durumda, 50 MP Üçüncü Taraf Kamera (yüksek irtifa) ile 20 MP DJI Mavic 2 Pro (daha alçak irtifa) arasındaki sonuçlar karşılaştırılacaktır.

 

Not: Burada asıl maksat farklı özelliklere sahip iki kamerayı doğrudan kıyaslama değildir. Uzak mesafeden çekim yapan yüksek özellikli bir kamera ile çok daha yakından çekim yapan düşük özellikli bir kamerayı kıyaslamaktır. Ayrıca 50MP kamera, 20MP kameraya (13mm) kıyasla daha büyük bir sensör boyutuna (44m) sahiptir ve bu da görüntü kalitesi üzerinde etkili olacaktır.

 

Sensör Boyutları ve Megapikseller Neden Önemlidir?

 

Sensör boyutu ve megapikseller, drone fotogrametrisinde önemlidir çünkü kamera tarafından yakalanan görüntülerin kalitesi ve doğruluğunu belirleyen önemli bir rol oynarlar. Daha büyük bir sensör boyutu daha fazla ışık ve ayrıntıyı yakalayabilir, daha yüksek kaliteli görüntüler elde etmenizi sağlar. Diğer yandan, daha yüksek megapikseller, son görüntüde daha fazla ayrıntı ve netliğe olanak tanır ve görüntüden fotogrametrik amaçlar için kullanışlı bilgi çıkarmanın daha kolay hale gelmesine neden olur.

 

Ayrıca, daha büyük bir sensör boyutu ve daha yüksek megapiksellerle, görüntü kalitesini koruyan daha yüksek bir yerden görüntü yakalamanıza olanak tanır, bu belirli tür harita ve inceleme projelerinde yararlı olabilir. Ancak, yüksek megapiksel bir kamera olmasının tek başına yüksek kaliteli görüntüler garanti etmeyeceğini unutmamalısınız. Lens kalitesi, kamera stabilitesi ve operatör becerisi gibi diğer faktörler de doğru ve kullanışlı fotogrametrik veriler elde etmede rol oynar.

 

Avantajları

 

Yüksek megapiksel drone kamerasını kullanmak, hedef alan veya varlıktan daha uzak mesafede yüksek çözünürlüklü bir görüntü toplamak için düşük GSD (Yer Örnekleme Mesafesi) ile çekim yapma olanağı verir. Örneğin, 50 megapiksel kamera ile 190ft'de çekim yapmak, 20 megapiksel kamera ile yapılan çekimden daha yüksek çözünürlüklü bir görüntü toplamanızı sağlar.

 

50 Megapixel @ 190ft (58 mt) = GSD 0.31 cm/pixel

 

20 Megapixel @ 190ft (58 mt) = GSD 1.08 cm/pixel

 

Bu nedenle, daha yüksek bir MP kameradan, daha düşük bir kameradan kesinlikle aynı yükseklikte daha yüksek kaliteli veriler elde edebilirsiniz. Bu, yüksek kaliteli veri toplarken hedeften güvenli bir mesafede olabileceğiniz anlamına gelir. Bu, özellikle şantiyede alçak irtifalara erişimin kısıtlı olduğu durumlarda büyük avantaj sağlar.

 

Daha yüksek irtifada uçmak ve yüksek megapiksel sayısı nedeniyle yüksek kaliteli drone verileri toplamak, tipik olarak (ancak her zaman değil!), drone'nun havada olması gereken uçuş süresini de azaltır.

 

Dezavantajları

 

Daha büyük üçüncü taraf kameraları taşıyabilmek için operatörün, harici olarak takılan kameranın ağırlığını kaldırabilmesi için daha büyük bir drone'a ihtiyacı olacaktır. Harici olarak takılan kamera ve daha büyük teçhizat ile, havalanmadan önce kurulum sürelerinin önemli ölçüde uzayacağını dikkate almalısınız.

 

Daha büyük dronlar ve üçüncü taraf kameralarla çalışmak, dron ve üçüncü taraf kameralar arasındaki entegrasyon hala devam ediyor olabileceğinden, daha fazla kurulum maliyetine neden olabilir.

 

Daha Yüksek Megapiksel sayısı, doğal olarak uçuş sırasında daha büyük veri kümelerinin üretilmesi anlamına gelir. Bu, genellikle veri depolamada daha yüksek maliyetler ve verilerin taşınmasında daha uzun bekleme süreleri anlamına gelir.

 

Yüksek Megapiksel drone kameraları genellikle yerleşik olanlardan daha pahalıdır. Ancak, bu maliyetler kullanım durumunuzla doğrudan ilişkilidir.  Son derece yüksek veri kalitesi ve verimli uçuş hızları 1 numaralı önceliğinizse ve daha yüksek kurulum maliyetleri ve daha büyük veri kümeleri gibi zorlukların üstesinden gelebiliyorsanız, o zaman daha yüksek megapiksel kamera çok mantıklıdır! Düzenli olarak uzak bölgelerde birden fazla görevde uçuyorsanız, genellikle avantaj sağlayacaktır.

 

Dahili bir kameradan aynı kalitede veri alabilir misiniz ? 

 

Basit cevap 'Duruma göre değişir' dir. Bu tip bir durumda yüksek megapiksel kameralı bir dronun GSD'sini (yer örnekleme mesafesi) elde edebilmek için daha alçak bir irtifa ile uçuş gerçekleştirmeniz gerekecektir. Bu da oluşacak olan veri miktarının ve aynı alanı ölçümlemek için gerekecek uçuş süresinin artacağı anlamına gelmektedir.

 

20 Megapixel @ 80ft(25 mt) = GSD 0.31 cm/pixel

 

50 Megapixel @ 190ft(58 mt) = GSD 0.31 cm/pixel

 

3D model oluşturulduğunda 50 megapiksel kameradan alınan son görüntünün çözünürlüğünün 20 megapiksel kameradan daha yüksek olacağını yine de dikkate almanız gerekir.

 

50 MP kamera ile 20 MP kamerayı 3 farklı ölçümde değerlendirmek istersek;

 

 

 

Görsellerden anlaşılacağı üzere 190 ft yükseklikten 50 mp kamera ile yine aynı yükseklikten 20 mp kamera ile elde edilen veriler arasındaki fark bariz şekilde görülmektedir. Ancak 20 mp kamera ile 50 mp kamera ile elde edilen verinin GSD değerlerini denklemek için 90 ft yükseklikten elde edilen veri de de aynı kalitenin yakalanamadığı görülmektedir.  Çünkü aynı GSD değeri, aynı kalitenin elde edileceği anlamına gelmemektedir. Kamera megapiksel değerleri ve mercek kalitesi GSD'den bağımsız olarak veri kalitesini doğrudan etkilemektedir. 

 

Kıyas için kullanılan üç farklı ölçümün uçuş süreleride aşağıdaki gibidir.

 

50 MP @ 190ft = ~3 dakika

 

20 MP @ 90ft   = ~3.6 dakika

 

20 MP @ 190ft = ~1.5 dakika

 

Buradan da anlaşılacağı üzere yüksek çözünürlüklü bir kamera ile görüntü kalitesinin yüksek olması uçuş süresi konusunda da avantajlı olacağınız anlamına gelmemektedir. Bahsettiğimiz gibi yüksek kalitenin de yüksek maliyet, yüksek veri boyutu, uçuş süresi ve kurulum süresi gibi bazı dezavantajları bulunmaktadır. 

 

Kıyas için kullanılan üç farklı ölçümün kurulum süreleride aşağıdaki gibidir.

 

50 MP @ 190ft = 10-15 min

 

20 MP @ 90ft   = 0 min

 

20 MP @ 190ft = 0 min

 

Kıyas için kullanılan üç farklı ölçümün elde edilen veri boyutları aşağıdaki gibidir.

 

50 MP @ 190ft = 145 fotoğraf, her biri 62 MB = ~9GB

 

20 MP @ 90ft = 178 fotoğraf, her biri 6,4 MB = ~1,2 GB

 

20 MP @ 190ft = 69 fotoğraf, her biri 6,4 MB = ~450 MB

 

50 MP kamera, aynı GSD için uçulduğunda 20 MP kameradan yaklaşık 10 kat, aynı irtifada uçulduğunda yaklaşık 20 kat daha fazla veri üretir!

 

Sonuç : İncelemeler doğrultusunda ulaştığımız sonuç; yüksek megapiksel değeri, elde edilmek istenilen veri kalitesi dikkate alınarak tercih edilmelidir. Daha yüksek irtifalardan daha kaliteli görseller elde etmek istiyorsak aradığımız değerler daha yüksek olmalıdır. Tabi bu tip bir tercihi yaparken maliyet ve ekstra oluşacak zahmetler göz önünde bulundurulmalıdır. Ancak daha hızlı reaksiyon almak ve yüksek kalite gibi bir amacımız yok ise dahili kameralı fotogrametri için tasarlanmış hava araçları bizim için yeterli olacaktır. Örneğin maksat yüzeyin topoğrafik haritasını elde etmek ise 5 - 7 cm GSD değerleri oldukça tatmin edici sonuçlar verecektir. 

 

Ramazan Yüceloğlu

Harita Teknikeri