Bilgisayar İle Görmeye Giriş

BİLGİSAYARLA GÖRMEYE GİRİŞ

Bilgisayarla Görme

Adından da anlaşılabileceği gibi, bilgisayarlı görme bilgisayar aracılığıyla görme eylemini gerçekleştirmektir. Ama burada üzerinde durmamız gereken asıl kavram görmektir. Masanızın üzerine baktığınızda neler görürsünüz? Bir elma, bir portakal, bir de çiçek diyelim. Baktığınız anda bunların varlığını söyleyebildiniz, çünkü o nesneleri gördünüz; ancak bilgisayara da bir çiçek görüntüsü geldiğinde anında "bu çiçektir" diyebilmesini bekler misiniz? Veya elma ile portakalı ayırt etmesini? Hatta size bir görüntü versem ve buradaki kelebekleri göstermenizi istesem, hepsini bulmanız veya hiç yok demeniz en fazla kaç saniyenizi alır? Evet bizim için bunları yapmak belki çok kolay, ama o çok akıllı sandığımız bilgisayarlar için bir elma ile portakalı ayırt etmek bile bazen çok zor olabiliyor. Tüm bu saydıklarım, bilgisayarın gördüklerini anlamalarını sağlayan bilgisayar bilimi alt dalı olan bilgisayarlı görmeye aittir. Bilgisayarlı görmenin tam tanımını yapmadan önce bu alandaki uzman kişilerin tanımlarına göz atmanızı istiyorum.            

Görüntü İşleme

Görüntü işleme ölçülmüş veya kaydedilmiş olan elektronik görüntü verilerini, elektronik ortamda  amaca uygun şekilde değiştirmeye yönelik yapılan bilgisayar çalışması. Görüntü işleme, verilerin, yakalanıp ölçme ve değerlendirme işleminden sonra, başka bir aygıtta okunabilir bir biçime dönüştürülmesi ya da bir elektronik ortamdan başka bir elektronik ortama aktarmasına yönelik bir çalışma olan "Sinyal işlemeden" farklı bir işlemdir. Görüntü işleme, daha çok, kaydedilmiş olan, mevcut görüntüleri işlemek, yani mevcut resim ve grafikleri, değiştirmek, yabancılaştırmak ya da iyileştirmek için kullanılır. Daha çok fotoğrafçılık ve grafik-Tasarım alanlarında kullanılır. Ölçeklendirme Resim ve grafikler, orantılı ya da orantısız olarak büyültüp küçültülebilir buna ölçeklendirme denir. Döndürme Resim ve grafikler, yatay ve dikey olarak ya da kullanıcının istek ve ihtiyacına bağlı olarak, kendi ekseni etrafında, belli bir açı dahilinde çevrilebilir. Buna döndürme denir. Yansıtma Resimler, yatay ve dikey olarak, aynadaki görüntüye benzer şekilde ters çevrilebilir. Buna yansıtma denir. Devirme Perspektif hatalarını resimlerin ileri geri düzeltilmesi ile elde edilir. Buna devirme denir. Renk düzeltmesi Resimler üzerindeki ışık ve renk tonları değiştirilebilir. İşaretleme Resmin belli bir bölümünün işlem için hedef gösterilmesine işaretleme denir. Verilen komut sadece işaretli olan bölümü etkiler. Sihirli değnek Resim üzerindeki en küçük resim elemanına Piksel denir. Sihirli değnek, resim elemanlarını seçmeye yarayan bir işaretleme aracıdır.

Radyometre

Radyometre havadan etkilenmeyen fanus içine konulmuş, serbestçe dönebilen 4 kanatlı bir çarktır. Ortamdaki, ışık şiddetini ölçer. Kanatların bir yüzü siyah, diğer yüzü ise beyazdır. Üzerine kuvvetli bir ışık gönderildiğinde, ışık ışınları kanatçıkların koyu renkli yüzeyleri tarafından daha çok soğurulduğundan daha fazla ısınır. Fanus içinde bu yüzeylere çarpan gaz molekülleri kanatçıklara çarparak dönmelerine neden olur. Böylece ışık enerjisi ısı enerjisine ve daha sonra hareket enerjisine dönüşür. Çok bilinen bir örnek olan Crookes radyometresi, ki burada erken-model bir cihazdır, ışığa maruz kaldığında vakumlu bir fanus içinde rotor kısmi bir şekilde döner. Siyah yüzeylerinde emilen ışığın bir ivme ile radyometrenin çalışmasını sağlaması çok yaygın bir efsanedir. Doğru olsaydı eğer bu, ancak radyometrenin siyah olmayan yüzleri aracılığıyla uzakta kendiliğinden dönüş içinde olacaktı.

Renk Uzayları

Renk uzayı, belirli bir renk organizasyondur. Fiziksel aygıt profili ile birlikte, analog ve dijital temsiller renk tekrarlanabilir temsilleri sağlar. Belirli renkler NCS Sistemi, Adobe RGB veya sRGB olduğu gibi, fiziksel renk örnekleri bir dizi atanan ve bu Pantone koleksiyonu ile olduğu gibi adlar ya da numaralar atanmış karşılık gelen, ya da matematiksel olarak yapılandırılmış olan bir renk uzayı, keyfi olabilir. Bir renk modeli yolu renkleri açıklayan soyut matematiksel model sayıların küpe olarak temsil edilebilir; Ancak, mutlak bir renk alanına hiçbir ilişkili eşleme fonksiyonu ile bir renk modeli renk yorumlama herhangi küresel anlaşılan sisteme hiçbir bağlantısı ile daha az ya da çok keyfi bir renk sistemidir. Bir renk modeli ve referans renk uzayı arasında belirli bir eşleme fonksiyonu ekleme referans renk alanı içinde bir gam olarak bilinen kesin bir "ayak izi", kurar ve belirli bir renk modeli için bu bir renk uzayı tanımlar.

Kamera Kalibrasyonu

Bir cismin tanımlanmasından önceki ilk süreç kamera parametrelerinin bulunmasıdır. Bu bir kalibrasyon cismi sayesinde olabilir. Bu cisimden ve belirli bir kameradan çekilen imgeden elde edilen eşleştirmeler kamera kalibrasyon matrisini verir. Örnek verelim. Bir tane perspektif kameramız olsun. Bu kameramızın bir dış bir de iç parametreleri vardır. Dış parametreleri konum ve yönelim ( 3+ 3 = 6 özgürlük derecesi) iç parametreleri ise ( optik uzunluk, x yönündeki birim uzunluk, y yönündeki birim uzunluk vb. toplam 5 tane). Bir perspektif kameranın 3*4 boyutunda bir matrisi vardır ve toplam 11 parametrenin bulunması gerekmektedir. Bir kalibrasyon algoritması temelde 3d-2d eşlenikleri girdi olarak alır. Bu eşleşmeler ya imge işleme algoritmaları sayesinde ya da bizim tarafımızdan elimizle işaretlenerek bulunur. Bu algoritmanın 11 parametre için 11 denkleme ihtiyacı vardır ve her 3d-2d eşleşmesinde 2 denklem gelir. Sonuçta bu problemi çözmek için 6 eşleşme yeterlidir. Fakat 2d  ölçümler büyük bir doğrulukla yapılabilmesine rağmen 3d noktaların ölçümü oldukça hatalı olabilmektedir. Bunu telafi edebilmek için çok daha fazla sayıda eşleşmeye ihtiyaç vardır. Bu

denklemleri direk çözmek yerine bir iterasyonla hatayı en aza indirgemek gerekir.

Mozaik

Mozaik; bir yüzeyin, farklı renklerdeki küçük parçacıkların yan yana getirilmesi yöntemiyle süslenmesi ve bu şekilde üretilmiş eserdir. Taş, cam, tuğla, metal veya deniz kabuğu gibi çok çeşitli malzemelerden mozaik yapılabilir. Kakmacılıktan farklı olarak, mozaik sanatında parçacıklar yüzeydeki çukurcuklara yerleştirilmez, yüzeye yapıştırıcı ile tutturulur.