Dijital İkiz Oluşturmada Nokta Bulutlarına Dayalı Analiz

Abstract

Teknolojinin gelişimi ile gerçek dünyadaki nesneler sanal ortama aktarılmaya başlanarak hedef nesneye ait tüm veri akışları ve süreçleri yönetme ihtiyacı daha kolay sağlanmış olmaktadır. Dijital ikizlerin en önemli özelliği, gerçek dünyayı olabildiğince doğru ve güncel yansıtmasıdır. LiDAR ve fotogrametri yöntemi kullanımı, fiziksel ortamların üç boyutlu nokta bulutlarının oluşturulmasında oldukça popüler hale gelmiştir. Dijital ikizler, gerçek dünyayı detaylı bir şekilde temsil edebilmesinin yanı sıra en faydalı özelliklerinden biri de nokta bulutlarının doğrudan kullanıma uygun olmasıdır. Bu sayede, fazla işlem adımına gerek kalmadan doğrudan bir dijital ikiz için üç boyutlu geometrik model olarak nokta bulutları kullanılabilmektedir. Üç boyutlu geometrik modeli güncellemek için değişen alanların yeniden taranması ve ardından değişimin içindeki bu nesnelerin bir nokta bulutunu sağlayan değişiklik algılama operasyonlarının yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada dijital ikiz üretiminde nokta bulutlarının önemi ve doğrudan kullanımı irdelenmiş olup bu amaç doğrultusunda üç adet geometrik yapısı düzgün olmayan ve karmaşık yapıya sahip heykeller üzerinde fotogrametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmada elde edilen veriler neticesinde özellikle derinlik algısının zor olduğu kısımlarda modellerin eksik olduğu gözlemlenmiş ve önerilerde bulunulmuştur. Sonuç olarak dijital ikizi oluşturmak ve güncellemek için hızlı ve düşük maliyetli veri toplamada SfM tabanlı fotogrametrik yazılımlar aracılığıyla üretilen nokta bulutları büyük avantaj sağladığı bulunmuştur.

Keywords

• Dijital İkiz
• Nokta Bulutu
• Fotogrametri
• SfM

Point Cloud-Based Analysis in Digital Twinning

Abstract

With the development of technology, objects in the real world are transferred to the virtual environment, making it easier to manage all data flows and processes of the target object. The most important feature of digital twins is that they reflect the real world as accurately and up-to-date as possible. The use of LiDAR and photogrammetry has become very popular in the creation of three-dimensional point clouds of physical environments. Besides being able to represent the real world in detail, one of the most useful features of digital twins is that point clouds are suitable for direct use. In this way, point clouds can be used directly as a three-dimensional geometric model for a digital twin without the need for many processing steps. To update the three-dimensional geometric model, it is necessary to rescan the changed areas, and then perform change detection operations that provide a point cloud of these objects within the change. In this study, the importance and direct use of point clouds in the production of digital twins were examined, and for this purpose, photogrammetric studies were carried out on three sculptures with irregular geometrical structures and complex structures. As a result of the data obtained in the study, it was observed that the models were missing, especially in the parts where depth perception is difficult, and suggestions were made. As a result, it has been found that point clouds produced by SfM-based photogrammetric software provide a great advantage in fast and low-cost data collection to create and update the digital twin.

Keywords

• Digital Twin
• Point Cloud
• Photogrammetry
• SfM

References

1. Styliadis, A. D. (2008). Historical photography-based computer-aided architectural design: Demolished buildings information modeling with reverse engineering functionality. Automation in construction, 18(1), 51-69.
2. Boboc, R. G., Duguleană, M., Voinea, G. D., Postelnicu, C. C., Popovici, D. M., & Carrozzino, M. (2019). Mobile augmented reality for cultural heritage: Following the footsteps of Ovid among different locations in Europe. Sustainability, 11(4), 1167.
3. Carrión-Ruiz, B., Blanco-Pons, S., Weigert, A., Fai, S., & Lerma, J. L. (2019). Merging photogrammetry and augmented reality: The Canadian Library of Parliament. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42(2/W11), 367-371.
4. Che, E., Jung, J. & Olsen, M. (2019). Object Recognition, Segmentation, and Classification of Mobile Laser Scanning Point Clouds: A State of the Art Review. Sensors, 19(4).
5. Grasso, N., Verbree, E., Zlatanova, S., Piras, M. (2017). Strategies to evaluate the visibility along an indoor path in a point cloud representation. International Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, IV-2/W4, 311-317.
6. Kasser, M., & Egels, Y. (2002). Digital photogrammetry. 2nd ed.; Taylor & Fancis: New York, NY, USA, 2004; ISBN 0203305957.
7. Uslu, A., Polat, N., Toprak A. S., & Uysal, M. (2016). Kültürel Mirasın Fotogrametrik Yöntemle 3B Modellenmesi Örneği. Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8, 2, 165-176.
8. Şenol, H. İ., Polat, N., Kaya, Y., Memduhoğlu, A., & Ulukavak, M. (2021). Digital documentation of ancient stone carving in Şuayip City. Mersin Photogrammetry Journal, 3(1), 10-14.

9. [Ulvi, A. (2022). Using UAV Photogrammetric Technique for Monitoring, Change Detection, and Analysis of Archeological Excavation Sites. Journal on Computing and Cultural Heritage (JOCCH), 15(3), 1-19.
10. Seyrek, E. C., Narin, Ö. G., & Eroğlu, M. M. (2022). Nokta Bulutu Üretiminde Cep Telefonu ve DSLR Fotoğraf Makinesi Kullanımının Araştırılması. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(1), 23-29.
11. Erdoğan, A., Kabadayı, A., & Akın, E. S. (2021). Kültürel Mirasın Fotogrametrik Yöntemle 3B Modellenmesi: Karabıyık Köprüsü Örneği. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 3 (1), 23-27.
12. Uslu, A., & Uysal, M. (2017). Arkeolojik Eserlerin Fotogrametri Yöntemi İle 3 Boyutlu Modellenmesi: Demeter Heykeli Örneği. Geomatik, 2(2), 60-65.
13. Narin, Ö. G. (2021). Uygulama İmar Planlarında Mobil Artırılmış Gerçeklik Uygulaması Kullanımı. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(4), 875-880.
14. Yakar, M., & Doğan, Y. (2017). Mersin Silifke Mezgit Kale Anıt Mezarı Fotogrametrik Rölöve Alımı ve Üç Boyutlu Modelleme Çalışması. Geomatik, 2 (1), 11-17.
15. Şenol, H., Memduhoglu, A., & Ulukavak, M. (2020). Multi instrumental documentation and 3D modelling of an archaeological site: a case study in Kizilkoyun Necropolis Area. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11 (3), 1241-1250.
16. Kaçarlar, Z., & Hamal, S. N. G. (2021). Küçük Objelerin Üç Boyutlu (3B) Modellenmesinde Yersel Lazer Tarama (YLT) Tekniği. Türkiye Lidar Dergisi, 3 (2), 65-70.
17. Yiğit, A. Y., & Uysal, M. (2021). Tarihi Eserlerin 3B Modellenmesi ve Artırılmış Gerçeklik ile Görselleştirilmesi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 1032-1043.
18. Zeybek, M., & Kaya, A. (2020). Tarihi Yığma Kiliselerde Hasarların Fotogrametrik Ölçme Tekniğiyle İncelenmesi: Artvin Tibeti Kilisesi Örneği. Geomatik, 5 (1), 47-57.
19. Seyrek, E. C., Narin, Ö. G., Koçak, T. & Uysal, M. (2021). Yüzey araştırmalarında İHA fotogrametrisinin kullanımı: Kolankaya Siperleri örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 3(2), 69-75.
20. Pulat, F., Yakar, M. & Ulvi, A. (2022). Three-dimensional modeling of the Kubbe-i Hasiye Shrine with terrestrial photogrammetric method. Cultural Heritage and Science, 3(1), 6-11.
21. Polat, N., Önal, M., Kaya, Y., Memduhoğlu, A., Kaya, N., Ulukavak, M., Mutlu, S., & Mutlu, S. (2021). Harran Ören Yeri Kazısında Bulunan kabartma Yazıların Üç Boyutlu Olarak Modellenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10(2), 594-601.
22. Mırdan, O., & Yakar, M. (2017). Tarihi Eserlerin İnsansız Hava Aracı ile Modellenmesinde Karşılaşılan Sorunlar. Geomatik, 2(3), 118-125.
23. Şenol, H. İ., Ernst, F. B., & Akdağ, S. (2018). Kentsel Dönüşüm Alanlarının Geotasarım Yöntemi ile Planlanması: Eyyübiye Örneği. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 3(3), 63-69.
24. Şasi, A., & Yakar, M. (2018). Photogrammetric modelling of hasbey dar'ülhuffaz (masjid) using an unmanned aerial vehicle. International Journal of Engineering and Geosciences, 3(1), 6-11.
25. Memduhoglu, A., Şenol, H. İ., Akdağ, S., & Ulukavak, M. (2020). 3D Map Experience for Youth with Virtual/Augmented Reality Applications. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 5(3), 175-182.
26. Kabadayı, A. (2022). Maden Sahasının İnsansız Hava Aracı Yardımıyla Fotogrametrik Yöntemle Haritalanması. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4 (1), 19-23.
27. Hamal, S. N. G. (2022). Accuracy of digital maps produced from UAV images in rural areas. Advanced UAV, 2(1), 29-34.
28. Polat, N., & Kaya Y. (2021). Investigation of the Performance of Different Pixel-Based Classification Methods in Land Use/Land Cover (LULC) Determination. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 3(1), 1- 6.
29. Korumaz, A. G., Dülgerler, O. N., & Yakar, M. (2011). Kültürel Mirasın Belgelenmesinde Dijital Yaklaşımlar. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 26(3), 67-83.
30. Korumaz, A. G., Dülgerler, O. N., & Yakar, M. (2011). Kültürel Mirasın Belgelenmesinde Dijital Yaklaşımlar. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 26(3), 67-83.
31. Fidan, D., Oruç, M. E., Hamal, S. N. G., & Fidan, Ş. (2022). Tersine Mühendislik Uygulamalarında Yersel Lazer Tarayıcıların Kullanım Olanaklarının Araştırılması; Klasik Otomobiller Örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 4(1), 1-10.
32. Pulat, F., Yakar, M., & Ulvi, A. (2022). Yersel Fotogrametrik Yöntem Kullanılarak Fotogrametrik Yazılımların Karşılaştırılması: Hüsrev Paşa Camii Örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(1), 30-40.
33. Yakar, M. (2011). Using close range photogrammetry to measure the position of inaccessible geological features. Experimental Techniques, 35(1), 54-59.
34. Hamal, S. N. G., & Ulvi, A. (2020). Su Altı Fotogrametri Yöntemi ve Kullanım Alanı Üzerine Bir Literatür Araştırması. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 60-71.
35. Thwaites, H. (2013). Digital Heritage: What Happens When We Digitize Everything? In Visual Heritage in the Digital Age; Ch’ng, E., Gaffney, V., Chapman, H., Eds.; Springer London: London, UK, 327–348.
36. Kaya, Y., Şenol, H. İ., & Polat, N. (2021). Three-dimensional modeling and drawings of stone column motifs in Harran Ruins. Mersin Photogrammetry Journal, 3 (2), 48-52.
37. Van Krevelen, D. W. F., & Poelman, R. (2010). A survey of augmented reality technologies, applications and limitations. International journal of virtual reality, 9(2), 1-20.
38. Wang, C., Cho, Y. K., & Kim, C. (2015). Automatic BIM component extraction from point clouds of existing buildings for sustainability applications. Automation in Construction, 56, 1–13.
39. Zhang, G., Verbree, E., Wang, X. (2021). An Approach to Map Visibility in The Built Environment from Airborne LiDAR Point Clouds. IEEE Access 9: 44150-44161 (2021).
40. Alptekin, A., & Yakar, M. (2020). Mersin Akyar Falezi’nin 3B modeli. Türkiye Lidar Dergisi, 2 (1), 5-9.
41. Hamal, S. N. G., Sarı, B., & Ulvi, A. (2020). Using of Hybrid Data Acquisition Techniques for Cultural Heritage a Case Study of Pompeiopolis. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 2(2), 55-60.
42. Şenol, H. İ., & Kaya, Y. (2019). İnternet Tabanlı Veri Kullanımıyla Yerleşim Alanlarının Modellenmesi: Çiftlikköy Kampüsü Örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 1(1), 11-16.
43. Uzun, S. D., Hamal, S. N. G., & Fidan, Ş. (2022). Elde Taşınabilir Lazer Tarayıcılar ile İnsan Yüzünün Modellenerek Güzellik ve Bakım Sektöründe Kullanımının Değerlendirilmesi. Türkiye Lidar Dergisi, 4(1), 17-20.
44. Sarı, B., Hamal, S. N. G., & Ulvi, A. (2020). Documentation of complex structure using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry method and Terrestrial Laser Scanner (TLS). Türkiye Lidar Dergisi, 2(2), 48-54.
45. Díaz-Vilariño, L., González-De Santos, L., Verbree, E., Michailidou, G., & Zlatanova, S., (2018). From point clouds to 3D isovists in indoor environments. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42(4), 225-232.
46. Zhang, G., Verbree, E., & Wang, X. (2021). An Approach to Map Visibility in The Built Environment from Airborne LiDAR Point Clouds. IEEE Access 9: 44150-44161.
47. Yakar, M., Yılmaz, H. M., & Mutluoǧlu, Ö. (2010). Close range photogrammetry and robotic total station in volume calculation. International Journal of the Physical Sciences, 5(2), 86–96.
48. Yilmaz, H. M., Yakar, M., Gulec, S. A., & Dulgerler, O. N. (2007). Importance of digital close-range photogrammetry in documentation of cultural heritage. Journal of Cultural Heritage, 8(4), 428-433.
49. Kodde (2016). Dense Image Matching. Gim International. https://www.gim-international.com/content/article/dense-image-matching-2. Erişim Tarihi: 29.01.2023
50. Remondino, F., & Campana, S. (2014). 3D recording and modelling in archaeology and cultural heritage. BAR international series, 2598, 111-127.
51. Discher, S., Richter, R., & Döllner, J. (2019). Concepts and techniques for web-based visualization and processing of massive 3D point clouds with semantics. Graphical Models, 104, 101036.