İnsansız Hava Aracı İle Dik Konumda Çekilen Resimlerle Üç Boyutlu Model Oluşturma: Aksaray Üniversitesi Kampüs Camii
Abstract
İnsansız
hava araçları (İHA) arkeoloji, mühendislik çalışmaları, tarım havza ve orman
yönetimi gibi çok geniş uygulama alanına sahiptir. Farklı özelliklere sahip
fotoğraf makineleri ile fotogrametrik veri toplama yapabilen İHA 'lar manuel,
yarı-otomatik ve otomatik uçuş yapabilme özelliğine sahiptir. İHA’lar ile
standart bir fotogrametrik çalışmada sayısal yükseklik modeli (SYM), sayısal
arazi modeli (SAM), hâlihazır haritalar, üç boyutlu obje modelleri gibi çok
geniş alanlarda ürün üretilebilmektedir.
Bu
çalışmada düşey konumda çekilmiş İHA resimleri ile Aksaray Üniversitesi Kampüs
Camii’nin üç boyutlu modelinin elde edilmesi amaçlanmıştır. 50 ve 100 m
yükseklikten iki farklı çözünürlükteki kamera ile % 80 ve % 60 bindirme
oranlarıyla kullanılan İHA’dan elde edilen resimler ve PhotoScan yazılımı
kullanılarak Camiinin dört farklı üç boyutlu modeli oluşturulmuştur. Tüm İHA
görüntülerinden iki farklı alanda düşük ve orta doğrulukta 3B model üretilmiş
ve hangi uçuş yüksekliğinin 3B model oluşturmak için daha iyi olduğunu
belirlemek için tüm analizlerde toplam hata miktarı hesaplanmış, karşılaşılan
problemler tartışılmış ve binaya ait yatay ve düşey cephe ölçmeleri yapılarak
oluşturulan model üzerinden alınan değerlerle karşılaştırılmıştır. Yapılan
karşılaştırma sonrasında farkların 2-50 cm arasında değişiklik gösterdiği
gözlemlenmiştir. Toplam ortalama hata 50
m uçuş yüksekliği için 4.85 cm, 100 m uçuş yüksekliği için ise 5.16 cm bulunmuştur.
Kullanılan İnsansız Hava Aracının eğik resim çekememesi nedeniyle Camii tam
olarak modellenememiştir. Yerden çekilen resimlerle üç boyutlu modeldeki
boşluklar giderilmeye çalışılmıştır. İnsansız hava araçları ile bu tür
yapıların uygun resim çekimi olması durumunda uygun doğrulukta üç boyutlu
modellemelerinin yapılabileceği gözlenmiştir.
References
- [1] K. N. Tahar, "A New Approach On Slope Data Acquisition Using Unmanned Aerial Vehicle". IJRRAS, (3) 13, 2012, 780-785.
- [2]Lucintel, 2011. “Growth Opportunity in Global UAV Market”. Accessed July 1, 2012, at www.lucintel.com/LucintelBrief/UAVMarketOpportunity.pdf.
- [3] M. Bryson, and S. Sukkarieh, “Vehicle Model-Aided Inertial Navigation for a UAV Using Low-Cost Sensors”, in Proc. Australasian Conf. on Robotics and Automation, Canberra, Australia, 2004.
- [4] S. Esposito, P. Fallavollita, W. Wahbeh, C. Nardinocchi, and M. Balsi, "Performance Evaluation Of UAV Photogrammetric 3D Reconstruction". IGARSS 2014. [5] M. Yakar ve Y. Doğan,” Silifke Aşağı Dünya Obruğunun İHA Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2017, özel sayı, 94-101
- [6] I. Özemir, ve, M. Uzar, “İHA İle Fotogrametrik Veri Üretimi”, VI. UZAL-CBS Sempozyumu, 5-7 Ekim 2016, Adana
- [7] M. Akgül, H. Yurtseven, M. Demir, A.E. Akay, S. Gülci ve T. Öztürk, “İnsansız Hava Araçları ile Yüksek Hassasiyette Sayısal Yükseklik Modeli Üretimi ve Ormancılıkta Kullanım Olanakları”, Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 2016, 66(1): 104-118.
- [8] M. Yakar, A.S.Toprak, A. Ulvi ve M. Uysal “Konya Beyşehir Bezariye Hanının (Bedesten) İHA ile Fotogrametrik Teknik Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi”, 15. Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 25-28 Mart 2015, Ankara.
- [9] A. Lingua, F. Noardo, A. Spanò, , S. Sanna, and F. Matrone, “3D Model Generation Using Oblique Images Acquired By Uav”, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-4/W2, 2017 FOSS4G-Europe 2017 – Academic Track, 18–22 July 2017, Marne La Vallée, France
- [10] H. Eisenbeiss, "A mini unmanned aerial vehicle (UAV): system overview and image acquisition". International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XXXVI, part 5/W1, on CD-ROM, 2004.
- [11] K. S. Rawat, and E. E. Lawrence "A mini-UAV VTOL Platform for Surveying Applications". International Journal of Robotics and Automation (IJRA), (3),4, 2014, 259-267.
- [12] H. Eisenbeiss. and, M. Sauerbier,” Investigation of UAV systems and flight modes for photogrammetric applications”, The Photogrammetric Record, 26(136), 2011,400-421.
- [13] A.B. Haser, “Bu insansız hava aracından daha önce yapmamış mıydık?”, Bilim ve Teknik Dergisi, Aralık sayısı, 2010.
- [14] F. Greenwood,"Drones And Aerial Observation: New Technologies For Property Rights, Human Rights, And Global Development", Chapter Number 4, Cover Illustration And Interior Illustrations AreValerie Altounian, 2015.
- [15] M. L. Brutto, A. Garraffa and P. Meli, "UAV Platforms For Cultural Heritage Survey: First Results". ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume II-5, 2014 ISPRS Technical Commission V Symposium, 23 – 25 June 2014, Riva del Garda, Italy.
- [16] T. Nakano, I. Kamiya M.Tobita, J. Iwahashi and H. Nakajima "Landform Monitoring In Active Volcano By UAV and Sfm-Mvs Technique", The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XL-8, 2014 ISPRS Technical Commission VIII Symposium, 09 – 12 December 2014, Hyderabad, India.
- [17] H. Chao, , Y. Cao and, Y. Chen “Autopilots for Small Unmanned Aerial Vehicles: A Survey,” Int. J. Control Autom. Syst. 8(1), 36–44 (2010).
Generating to Three Dimensional Models from Taken Photos in Vertical Position with Unmanned Aerial Vehicles: Aksaray University Campus Mosque
Abstract
Unmanned aerial vehicles (UAVs) applications included
archaeology, construction engineering, agricultural catchment and forestry. Unmanned
aerial vehicle UAVs (Rotary or fixed wing), capable of performing the
photogrammetric data acquisition with amateur or digital cameras, can fly in
manual, semi-automated and autonomous techniques. Following a typical
photogrammetric workflow, three dimensional results like Digital Surface Models
or Digital Terrain Models (DSM/DTM), contours, textured 3D models, vector
information, etc. can be produced, even on large areas.
In this study, a three dimensional model of the campus
mosque of Aksaray University was formed with the vertical photos of UAV. Two
different resolution cameras at 50 and 100 m altitude were obtained with 80%
and 60% overlap rates for both altitudes. Using the PhotoScan software, a
four-faced three-dimensional model of the mosque was created. 3D model
generated for both data in lowest and medium accuracy for two different areas,
and then total errors for all assessments were compared to know which altitude
is the best to generating 3D model, problems in the model were discussed and the
edges and elevations measured by the geodesic model were compared with those
measured by the obtained model. The difference was found to vary between 2-50
cm after the comparison. The average error of the flight was found to be 4.85
cm for 50 m flight height and 5.16 cm for 100 m flight height. Because the
Unmanned Aerial Vehicle used cannot take an oblique picture, the Mosque could
not be fully modelled. The three-dimensional modelling gaps have been tried supplied
with pictures taken from the ground. In the case of unmanned aerial vehicles,
it is seen that three dimensional models can be made with appropriate accuracy
in case that such structures are suitable picture taking.
References
- [1] K. N. Tahar, "A New Approach On Slope Data Acquisition Using Unmanned Aerial Vehicle". IJRRAS, (3) 13, 2012, 780-785.
- [2]Lucintel, 2011. “Growth Opportunity in Global UAV Market”. Accessed July 1, 2012, at www.lucintel.com/LucintelBrief/UAVMarketOpportunity.pdf.
- [3] M. Bryson, and S. Sukkarieh, “Vehicle Model-Aided Inertial Navigation for a UAV Using Low-Cost Sensors”, in Proc. Australasian Conf. on Robotics and Automation, Canberra, Australia, 2004.
- [4] S. Esposito, P. Fallavollita, W. Wahbeh, C. Nardinocchi, and M. Balsi, "Performance Evaluation Of UAV Photogrammetric 3D Reconstruction". IGARSS 2014. [5] M. Yakar ve Y. Doğan,” Silifke Aşağı Dünya Obruğunun İHA Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2017, özel sayı, 94-101
- [6] I. Özemir, ve, M. Uzar, “İHA İle Fotogrametrik Veri Üretimi”, VI. UZAL-CBS Sempozyumu, 5-7 Ekim 2016, Adana
- [7] M. Akgül, H. Yurtseven, M. Demir, A.E. Akay, S. Gülci ve T. Öztürk, “İnsansız Hava Araçları ile Yüksek Hassasiyette Sayısal Yükseklik Modeli Üretimi ve Ormancılıkta Kullanım Olanakları”, Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 2016, 66(1): 104-118.
- [8] M. Yakar, A.S.Toprak, A. Ulvi ve M. Uysal “Konya Beyşehir Bezariye Hanının (Bedesten) İHA ile Fotogrametrik Teknik Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi”, 15. Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 25-28 Mart 2015, Ankara.
- [9] A. Lingua, F. Noardo, A. Spanò, , S. Sanna, and F. Matrone, “3D Model Generation Using Oblique Images Acquired By Uav”, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-4/W2, 2017 FOSS4G-Europe 2017 – Academic Track, 18–22 July 2017, Marne La Vallée, France
- [10] H. Eisenbeiss, "A mini unmanned aerial vehicle (UAV): system overview and image acquisition". International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XXXVI, part 5/W1, on CD-ROM, 2004.
- [11] K. S. Rawat, and E. E. Lawrence "A mini-UAV VTOL Platform for Surveying Applications". International Journal of Robotics and Automation (IJRA), (3),4, 2014, 259-267.
- [12] H. Eisenbeiss. and, M. Sauerbier,” Investigation of UAV systems and flight modes for photogrammetric applications”, The Photogrammetric Record, 26(136), 2011,400-421.
- [13] A.B. Haser, “Bu insansız hava aracından daha önce yapmamış mıydık?”, Bilim ve Teknik Dergisi, Aralık sayısı, 2010.
- [14] F. Greenwood,"Drones And Aerial Observation: New Technologies For Property Rights, Human Rights, And Global Development", Chapter Number 4, Cover Illustration And Interior Illustrations AreValerie Altounian, 2015.
- [15] M. L. Brutto, A. Garraffa and P. Meli, "UAV Platforms For Cultural Heritage Survey: First Results". ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume II-5, 2014 ISPRS Technical Commission V Symposium, 23 – 25 June 2014, Riva del Garda, Italy.
- [16] T. Nakano, I. Kamiya M.Tobita, J. Iwahashi and H. Nakajima "Landform Monitoring In Active Volcano By UAV and Sfm-Mvs Technique", The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XL-8, 2014 ISPRS Technical Commission VIII Symposium, 09 – 12 December 2014, Hyderabad, India.
- [17] H. Chao, , Y. Cao and, Y. Chen “Autopilots for Small Unmanned Aerial Vehicles: A Survey,” Int. J. Control Autom. Syst. 8(1), 36–44 (2010).
Details
| Primary Language | Turkish |
|---|---|
| Subjects | Engineering |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Publication Date | December 29, 2018 |
| Submission Date | February 1, 2018 |
| Acceptance Date | December 11, 2018 |
| Published in Issue | Year 2018 |