bilgiz.org

Görüntü İşlemeye Farklı Bir Bakış

  • UYGULANAN TEKNİKLER
  • 4. KULLANILAN KAYNAKLAR



  • Tarih30.09.2017
    Büyüklüğü20.28 Kb.

    Indir 20.28 Kb.

    Görüntü İşlemeye Farklı Bir Bakış

    Orhan Kesemen1,*, Kenan GELİŞLİ2

    Karadeniz Teknik Üniversitesi,



    1 Enformatik (Bilişim) Bölümü, 2 Mühendislik Mim. Fak. Jeofizik Mühendisliği Bölümü

    61080, Trabzon – Türkiye



    ÖZET

    Görüntü işleme, özellikle sayısal görüntü kaydının yaygınlaşmasıyla günümüzde önemini giderek artırmaktadır. Yüzyıllardır insanoğlunun görülmeyene duyduğu merak ve beraberinde getirdiği giz, insanları hala büyülemektedir. Dolayısıyla eskiden beri ülke güvenliğinde havadan elektromanyetik radarlarda, denizlerde ses dalgalarının oluşturduğu sonic dalgalara kadar bir çok kullanım alanı varken, günümüzde tıptan yer bilimlerine kadar değişik alanlarda kullanılmaya başlandı.

    Görüntü işleme özellikle teknolojinin gelişmesi ve yapay zekaya temel teşkil etmesi münasebetiyle son yıllarda önemi giderek artmaktadır.

    Günümüzde görüntü işleme, tıp alanında EM’den tomografiye oradan ulturasona kadar bir çok alanda kullanılır. Ülke güvenliği söz konusu olduğunda radar ve denizaltı sonic dalga taramalarında bile bir çeşit görüntü işleme söz konusudur.

    Bu çalışmada, görülmeyen yeraltının ses dalgaları kullanarak (sismik), elektromanyetik dalga kullanarak (GPR), yer altının görüntüsü elde etmek için ölçümler yapılır. Elde edilen ölçülerin 2 boyutlu görüntüsünün yeraltının gerçek görüntüsünü yansıtması için görüntü üzerinde bir çok veri işlem aşamasına sokularak gerçek görüntü elde edilemeye çalışılmaktadır. Çevre etkileri ve kayıt aşamasında karşılaşılan bazı sorunlardan dolayı araziden elde edilen veriler geniş ve zor bir veri işlem aşamasında geçirilmektedir.

    Buna dayanarak çeşitli amaçlar için çeşitli yöntemler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada bu veri işlem aşamalarını içeren eğitim amaçlı bir yazılım paketi hazırlanmıştır.

    Bu paket C,C++ dilinde yazılmış olup Matlab betikleri ile desteklenmiştir. Gerek çizimden, gerek veri okuma ve yazmaya, ve veri işlemeye kadar bir çok bileşeni içerinde bulunduran bu yazılım benzer yazılımlara göre birçok üstün ve eksik yönleri mevcut olmasına rağmen oldukça geniş kitlelere hitap etmesi beklenmektedir.


    1. GİRİŞ

    1930’lu yıllarda başlayan sismik ölçümler istenen sonuçları üretmekte yetersiz kaldığı görülmekteydi. 1950’lere gelindiğinde manyetik kayıt olanaklarının ortaya çıkmasıyla birlikte veriler manyetik teyplere kayıt edilmeye başlandı. Aynı yıllarda CDP tekniğinin geliştirilmesiyle sismik veri toplama farklı bir boyut kazanmıştır. 1960’larda sismik verilerde iyileştirmek amacıyla, sayısal verileri işleyebilecek, bilgisayar programları geliştirilmeye başlandı.

    Eğitim amaçlı olarak geliştirilen SEP ve ardından CWP/SU programları Unix/Linux tabanlı olduklarından, ülkemiz genelinde yaygın bir kullanım olanağı bulması zor gözükmektedir. Dolayısıyla Windows tabanlı bir kullanımın sağlanması, bir nebze olsun yaygınlaşmasına sağlayabilir. Fakat Unix kabuk benzeri bir sistemi ise MATLAB programının sağlaması, SAMBAT yazılımını doğmasına neden olmuştur.

    Bu projede eğitime yönelik, sismik ve GPR veri işlem aşamalarını içeren bir paket yazılım oluşturulması amaçlanmıştır. Daha sonraları bu yazılıma diğer jeofizik yöntemlerinin de dahil edilmesi düşünülmektedir. Bu yazılım öncelikli olarak eğitim amaçlı olduğu düşüncesindeyiz. Bu paket yazılım kısaca SAMBAT (Sismik Araştırma Merkezi ve Bilimsel Araştırma Topluluğu) olarak adlandırılmıştır.


    1. UYGULANAN TEKNİKLER

    Yazılım paketi, Windows tabanlı işletim sistemlerinde MATLAB yazılımı üzerinde çalışan bir pakettir (toolbox). Bu paket C, C++ dilinde yazılmış olup MATLAB işlev kütüphanelerini kullanarak, MATLAB 'den değişken alıp MATLAB'e değişken göndererek bir MATLAB işlevi gibi davranan yüzlerce küçük işlev kütüphanesinden oluşmaktadır.

    Ayrıca MATLAB kütüphanelerinin sahip olduğu matrissel hesaplamadaki hızından yararlanılarak işlemlerin hızı oldukça artırılmıştır.

    Bu paket aşağıdaki gruplardaki yazılımları içermektedir:


    1. Sabit diskten değişik veri biçimlerinde veri okuma ve yazma (segy, segd, seg2, oyo, ramac, …)

    2. Değişik şekillerde kesit çizmek (variable area, wiggle, image, contour …)



    1. Veri düzenleme (döndürme, düzenleme, sıfırlama, yok etme, T2-X2, Zaman Ekseni düzenlemesi, …), sıralama (sort), atma(muting)

    2. Kazanç(AGC, PGC, …), NMO, yığma, diğer geleneksel işlemler

    3. Süzgeçler (Frekans, Ters Evrişim, Özel), Dönüşümler(FFT (TX-FX-TK-FK), Hilbert, Tau-p, Radon, Radial, … ) ve Öznitelikler (Anlık Genlik, Anlık Faz, Anlık Frekans)

    4. Sismik göç (Faz Kayması, FK, Sonlu Farklar, …) ve DMO

    5. Modelleme (Akustik(Sonlu Farklar), Işın izleme (WKBJ), Elastik, GPR, Gravite(Talwani), …)

    6. Diğer yardımcı işlevler (SEGY yapısı üzerinde her türlü basit operatör işlemler (toplama, çıkarma, çarpma, bölme), iki farklı veri arasında operatörel işlemler, yardım işlevleri)

    Verileri bellekte SEGY veri yapısında tutmasıyla ileri veri işlem aşamalarında CDP ailesi verilerinin işlenmesinde kolaylık sağlamakla birlikte, veriler karmaşık(complex) ve/veya gerçel değişken olarak ta tutulabilir. Veri işlerken işlevlerin karmaşık veya gerçel ayrımı yapmaksızın verileri işlemesi ayrıca kullanıcıya kolaylık sağlamaktadır. Yazılan bir fonksiyona, gönderilen değişkenin türüne göre özel bir işlem yapılmasına gerek kalmamaktadır.

    Bu yazılım CWP/SU sistemindeki yazılımların isimleriyle değişken isimlerinin çoğunu temel aldığı için CWP/SU yazılımını kullananların bu yazılımda zorluk çekmeyeceği düşünülmektedir. Ayrıca tersi de geçerlidir. Fakat bazı fonksiyonlar kullanılan ortama ve işlenen veriye göre farklı izimler alabilir.



    1. SONUÇLAR

    Bu yazılımın üstünlükleri aşağıda sıralanmıştır:

    1- MATLAB ortamında çalışmanın verdiği rahatlık ve MATLAB betiklerinin Unix kabuk benzeri (ancak daha gelişmiş) bir ortam sağlamasının yanı sıra büyük boyutlarda dinamik bellek kullanarak bir çok değişken tutabilmesi, geniş işlev kütüphanesi, çizim olanakları, postscript çizim özelliği, değişik resim biçimlerinde görüntü kaydı, veri kayıt ve veri düzenleme olanakları, matrisleri yönetme ve matris işlemleri gibi özelliklerini olabildiğince kullanması,

    2- Verileri sabit diskten okuyarak bellekte işleyerek veri işlem hızına önemli bir katkı sağlaması, her veri grubunu bir değişkende tutmak ve istendiği zaman işleme sokmak, betikler içerisinde kullanıma açmak gibi özellikler sunması,

    3- İşlev içinde işlev kullanarak bir çok adımdan oluşan bir işlemi tek satırda (Unix boru (pipe) benzeri) yapabilmesi,

    4- Hız çözümlemesi, atma (muting) ve model tasarımlarında poligon koordinatlarının fare yardımıyla kolaylıkla seçilip, diğer programlara girdi olarak gönderilebilmesi,

    5- Üçüncü kullanıcılara bu işlev kütüphanesini kendi betik programları içerisinde kullanabilme olanakları vermesi,

    6- C, C++ dilinde yazılması ve MATLAB kütüphanesi gibi çalışmasının betiklere göre işlem hızını artırması,

    7- Windows tabanlı olduğu için, her kullanıcının kendi bilgisayarına yükleyip kullanabilmesi, ayrıca üniversitelerde bilgisayar laboratuarlarına yüklenip eğitim amaçlı olarak kullanılabilmesi.



    Bu yazılım eksiklikleri ise,

    Öncelikle verileri bellekte işlemesi nedeniyle belleğin kapasitesini, işlem hızı açısından önemli bir etkendir. Dolayısıyla bu program, ticari amaçtan çok, eğitim ve bilimsel amaçlı kullanılması düşünülmektedir.



    4. KULLANILAN KAYNAKLAR

    1. Baysal, E., 1984, Sismik Veri İşlem, TPAO, Ankara.

    2. Clearbout, J. F., 1996, Imaging the Earth’s Interior, Stanford University, California.

    3. Clearbout, Jon F., 1985, Fundamental of Geophysical Data Porcessing, Blackwell Scientific Publications, California.

    4. Cooper, J., 1998, Introduction to Partial Differential Equations with MATLAB, Birhauser, Boston.

    5. Gelişli, K., 1998, Sismik Prospeksiyon: Düşey Sismik Profile, KTÜ.

    6. Gonzalez R. C., 1993, Digital Image Processing, Addison-Wesley Publishing Company.

    7. Hatton, L., 1986, Seismic Data Processing Theory and Practice, Blackwell Science Ltd., Cambridge.

    8. Hayes, Monson, H., 1996, Statistical Digital Signal Processing And Modeling, John Willey & Sons, Inc., New York.

    9. Hsu, H. P., 1984, Applied Fourier Analysis, Harcourt Brace Jovanovich, San Diego, New York, London.

    10. Ingle, V. K., 1997, Digital Signal Processing Using Matlab, PWS Publishing Company, Boston.

    11. Kreyszig, E., 1999, Advanced Engineering Mathematics, Jonh Willey & Sons, Inc., New York.

    12. Lindseth, O. Roy., 1982,Digital Processing of Geophysical Data, Teknica Resource Development Ltd., Galgary, Alberta, Canada.

    13. Margrave, G., F., 2001, Numerical Methods of Exploration Seismology with algorithms in Matlab, The University of Calgary, Calgary, Canada.

    14. Mathews, J.H., 1999, Numerical Methods Using Matlab, Prentice Hall, Inc., NJ.

    15. Robinson, E. A., 1980, Geophysical Signal Analysis, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs.

    16. Robinson, E.A., 1984, Seismic Inversion & Deconvolution, Geophysical Pres, London, Amsterdam.

    17. Sewell G., 1988, The Numerical Solution of Ordinary and Partial Differential Equations, Academic Press, Inc, Boston.

    18. Sonka M., 1993, Image Processing Analysis and Machine Vision, Chapman & Hall Computing, London.

    19. Stearns, S. D., 1988, Signal Processing Algorithms, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.

    20. Strang, G., 1988, Introduction to Applied Mathematics, Wellesley-Cambridge Pres, Wellesley.

    21. Yılmaz, Ö., 1988, Seismic Data Processing, Society of Exploration Geophysicsts, Tulsa, 1988.



    * elmek: okesemen@ktu.edu.tr






        Ana sayfa


    Görüntü İşlemeye Farklı Bir Bakış

    Indir 20.28 Kb.