Defining The Relationship Between The Diameters of The Points Used in 2D Test Platforms and The Parameters Obtained from Camera Calibration

Abstract

With the developing technology in recent years, there has been a significant increase in 3D spatial data needs and data production. 3D spatial data occupy an essential place in almost every field. As a result, there is a need for 3D spatial data production and the produced data's reliability. Like all spatial measuring equipment, cameras, which are data production units used in photogrammetry, must also be calibrated to produce reliable data. Calibration for non-metric cameras is critical to ensure that the measurements made are of high accuracy and at standards acceptable to everyone. In this study, to determine the factors affecting the calibration, terrestrial photogrammetric images were taken with a Canon EOS 600D non-metric camera with different point diameters on the calibration paper. These images were evaluated in the camera calibration software, and the photogrammetric result accuracies were investigated. The effects of the point diameters on the camera calibration paper on the calibration results have been observed. For both calibration papers, A4, A3, A0 sizes were printed and calibrated. As a result of the printouts, as can be predicted, the largest point sizes are A0, which has the largest paper size, and according to the results, it was seen that the highest accuracy was achieved in the A0 dimension. The relationship between the accuracy obtained in the calibration process and the point diameters in the test area was examined in this study. When the 144-point test area presented by the software is printed in A0 size, the point diameters were measured as 1.00 cm. In this study, calibration processes were performed as 1.00 cm, 1.20 cm, 1.40 cm, 1.60 cm, 1.80 cm and 2.00 cm by enlarging the point diameters by 20%, and more accurate results were obtained more easily than other paper sizes and calibration methods. As a result, since the calibration of the device to be used in the studies directly affects the accuracy of the model to be obtained at the end of the study, it is necessary to take the maximum accuracy obtained in the calibration process. In this research, the calibration process's highest accuracy is aimed and how the calibration process can be performed more effortless and more accurately by increasing the size of the point diameter on the test area.

Keywords

• Accuracy Assesment
• Interior Orientation Parameters
• Radial Distortion
• 2D Test Platform Camera Calibration

Abstract

Son yıllarda gelişen teknolojiyle 3 Boyutlu konumsal veri ihtiyaçlarında ve veri üretiminde büyük bir artış görülmektedir. 3B konumsal veriler hemen hemen her alanda önemli bir yer kaplamaktadır. Sonuç olarak 3B konumsal veri üretimine ve üretilen verinin güvenilir olmasına ihtiyaç doğmaktadır. Konumsal ölçme ekipmanlarının tamamı gibi fotogrametride kullanılan veri üretim birimi olan kameraların da güvenilir veri üretebilmesi için kalibrasyona tabi tutulması gereklidir. Yapılan ölçülerin yüksek doğrulukta ve herkes tarafından kabul edilebilir standartlarda olması için metrik olmayan kameralara yapılan kalibrasyon çok önemlidir. Kalibrasyonu etkileyen faktörleri belirlemek için bu çalışmada kalibrasyon kağıdında farklı nokta çaplarıyla Canon EOS 600D metrik olmayan kamera ile yersel fotogrametrik görüntüler alınmıştır. Bu alınan görüntüler kamera kalibrasyon yazılımında değerlendirilerek fotogrametrik anlamda sonuç doğrulukları araştırılmıştır. Kamera kalibrasyon kağıdının üzerinde gelen nokta çaplarının kalibrasyon sonuçlarındaki etkileri gözlemlenmiştir. Her iki kalibrasyon kâğıdı için de A4, A3, A0 boyutlarında çıktılar alınıp kalibrasyon yapılmıştır. Alınan çıktılar sonucunda, tahmin edileceği üzere, en büyük nokta boyutları en büyük kâğıt boyutuna sahip olan A0 boyutudur ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda en yüksek doğruluğun A0 boyutunda elde edildiği görülmüştür. Kalibrasyon işleminde elde edilen doğruluğun test alanındaki nokta çapları ile olan ilişkisi bu çalışmada incelenmiştir. Yazılım tarafından sunulan 144 noktalı test alanının A0 boyutunda çıktısı alındığı vakit nokta çapları 1.00 cm olarak ölçülmüştür. Bu çalışmada da nokta çaplarını %20 oranla büyülterek sırasıyla 1.00 cm, 1.20 cm, 1.40cm, 1.60 cm,1.80 cm ve 2.00 cm olmak üzere kalibrasyon işlemleri gerçekleştirilmiş ve diğer kağıt boyutlarına ve kalibrasyon yöntemlerine göre daha kolay bir şekilde daha doğru sonuçlar elde edilmiştir. Sonuç olarak çalışmalarda kullanılacak olan cihazın kalibrasyonu çalışma sonunda elde edilecek modelin doğruluğunu doğrudan etkilediği için kalibrasyon işleminde alınabilen maksimum doğruluğun alınması gerekmektedir bu bağlamda yapılan kalibrasyon işleminden alınabilecek en yüksek doğruluk hedeflenerek test alanı üzerindeki nokta çapı boyutları büyültülerek kalibrasyon işleminin nasıl daha kolay ve daha doğru gerçekleştirilebileceği bu çalışmada araştırılmıştır.

Keywords

• Doğruluk Değerlendirmesi
• İç Yöneltme Parametreleri
• Radyal Distorsiyon
• 2B Test Platformuyla Kamera Kalibrasyonu

References

1. Küçükköseleci, E. (2009). Human Resources Management of Technology Developments Impact and Research on Their Application (Teknolojik Gelişmelerin İnsan Kaynakları Yönetimi Uygulamalarına Etkisi ve Bir Araştırma) (Master’s Thesis). Istanbul University, Istanbul, Turkey.
2. Şenyay, L., Semerci, H. (1999). Use of Grubbs Types of Implements in Comparison to The Precision of Two Measuring Equipment (İki Ölçüm Ekipmanının Hassasiyetlerinin Karşılaştırılmasında Grubbs tip Tahminleyicilerinin Kullanılması). Journal of Dokuz Eylül University Faculty of Economics Administrative Sciences. 14(1), 1-9.
3. Wiggenhagen, M. (2012). Calibration of Digital Consumer Cameras for Photogrammetric Applications. Institute for Photogrammetry and GeoInformation, University of Hannover, ResearchGate.
4. Kraszewsk, B. (2011). Calibration of Digital SLR Nikon D3X for The Use in Digital Photogrammetry Projects. Institute of Geodesy and Cartography, GeoInformation Issues. 1(3), 51-60.
5. Khalaf, Z., Yassin D.T. (2016). Evaluation The Calibration of Non-Metric (Digital Camera) With Photo Modeler Software. Imperial Journal of Interdisciplinary Research, 2(10).
6. Zhang, W., Jiang, T., Han, M. (2010). Digital Camera Calibration Method Based on Photomodeler. 3rd International Congress on Image and Signal Processing (CISP2010).
7. Tagoe, N.D., Mantey, S. (2019). Determination of The Interior Orientation Parameters of a Non-Metric Digital Camera for Terrestrial Photogrammetric Applications. Ghana Mining Journal, 19(2), 1-9.
8. Gašparović, M., Gajski, D. (2016). Two Step Camera Calibration Method Developed for Micro UAV’s. ISPRS International Journal of Geo-Information, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLI-B1, 2016 XXIII ISPRS Congress.