Software Esasları

Verilerin Toplanması

Verilerin toplanması amacıyla piyasada bulunabilen yüksek performanslı PCL 818 kartı (Adaptech, Tayvan) temin edilmiştir. Bu kart üzerindeki AD (Analog-Sayısal dönüştürücü) akım bilgilerin toplanması, DA (Sayısal-Analog dönüştürücü) ise tarama iğnesinin pozisyonunu kontrol etmek amacıyla kullanılmıştır.

Çokgörevli işletim sisteminde gerçek zamanda verilerin toplanması oldukça önemlidir. Bu amaçla bir programlama tekniği olarak geliştirilen kanal teknolojisinden yararlanılarak okuma programının önceliği artırılmıştır.

Verilerin Görselleştirilmesi

AD/DA kartından alınan topografik verinin görselleştirilmesi iki türlü yapılabilir. Birinci yöntemle x ve y düzleminde yapılan taramadan alınan verilerin yükseklik değerlerine renk verilmesi ile eş yükseklikleri gösteren iki boyutlu bir görüntü elde edilebilir. Genelde kullanılan, yüksek yerlerin beyaz alçak yerlerin siyah, ara kademelerinde yüksekliğe göre gri dereceleriyle belirtilmesidir.

 

Şekil (a): gri skala, (b): renkli skala.

 Bunun için renk sayısının en yüksek ve en düşük yükseklikler arasındaki farkla oranlanması sonucu renk geçiş değerleri elde edilmektedir. Sunulan çalışmada birden fazla rengin tonları kullanılmak üzere seçilen renk paletlerine göre yüzey hakkında ilk bakışta daha çok bilgi verebilecek çeşitlemelerde yapılmıştır. Şekil.b de 3-5 V arası yeşil, 5-7 V arasını kırmızı 7-9 V arası mor ile belirtilmiştir. Böylelikle Şekil a. ya göre yüksekliklerin miktarı daha kesin olarak  tayin edilebilmiştir.

 

Şekil Noktasal gösterim.

 XYZ verisinin 3 boyutlu olarak verilmesi de mümkündür. Perspektif deformasyonları ve bakış açısının da hesaba katıldığı  dönüşüm formülleriyle, her noktanın  üç boyutlu uzayda durduğu yer bilgisayar ekranınında 2 boyutlu olarak gösterilir.
Şekil Tel çerçeve “Wire Frame” olarak gösterim. Bu şekilde yaratılan noktalardan oluşan yüzey görünümü herhangi bir görsel bilgi sağlamak için çok karışıktır.  Sunulan çalışmada noktalar çizgilerle bir matris oluşturacak şekilde birleştirilmiştir. Gerekli vektorel dönüşümlerle ekrana verilmiştir. Bu aşamada öndeki poligonların arkasında kalıpda görünmemesi gereken poligonların,  tamponlama, sıralama ve sorgulama gibi bir çok algoritmanın kullanıldığı "Görünür Yüzey Belirleme" yöntemiyle gizlenmesi sağlanmıştır. Bu şekilde görünüm aşğıdaki şekil de örneklendiği gibi tel çerçevelerden oluşmuş bir topografik harita olmuştur.

Şekil  Katı model olarak gösterim.

 Gerçekçilik miktarını daha da artırmak için katı modelleme yöntemleri de kullanılmıştır.  Bir modele gerçekçilik vermek için en önemli elemanlardan biri ışıktır. Işık kaynağının yeri belirlendikten sonra yüzeydeki her poligon için, ışık kaynağından gelen, ışının poligonun normaliyle yaptığı açı hesaplanmıştır. Işık şiddeti bu açı değerinin bir fonksiyonudur. Çevre ışığının ve spekular yansıma katsayısınında kullanılmasıyla her poligonun açık-koyu değeri bulunmuştur.
Ayrıca 2 boyutlu görünümde olduğu gibi yükseklik değerlerine göre poligonlara renk vermek ve bunları gölge değerlerine göre  açık ve koyuluklarını ayarlayarak örneklendiği gibi etkileyici foto-gerçekçi sonuçlar  elde edilmiştir. 
 

Şekil . Katı modelleme, parlama, gölge ve eş yüksekliklerin renk değerleriyle gösterimi.

 Böylelikle yükseklik değerlerinin yanda verilecek bir spektrumla daha kolay anlaşılması da sağlanmıştır.Ayrıcaparlama değerlerinin hesaba katılmasıyla 3B yüzey dokunusunun gerçekciliği arttırılmıştır.

 

Programlama dili olarak yüksek performans, kolay okunabilir ve nesne yönelimli olması nedeniyle "Object Pascal" kullanılmıştır. Program esas olarak okuma ve görüntü işleme bölümlerinden oluşmaktadır. Şekil 4.10’da gösterildiği gibi alınan verinin 2 ve 3 boyutlu olarak da gösterildiği ana ekranda ayrıca “convolve”, “median”, “FFT” gibi temel sinyal işleme yöntemleri de yer almıştır. Palet seçimleri, açılık-koyuluk gibi renk ayarları ve görüntü büyütme-küçültme gibi temel işlemler de burada yapılmıştır. Herhangi bir çizgi boyunca görüntü kesitinin incelenmesini ve buradan gerek duyulan uzunluk ölçümlerinin hassasiyetle yapılmasını sağlayan bir profil çizgisi penceresi de eklenmiştir. Ayrıca küçük bir pencerede, üzerinde çalışılan örnekler sırayla tutulmuştur. Böylelikle hem görüntüler arasında kolay bir geçiş mümkün olmuş, hem de çeşitli karşılaştırma işlemlerinde kolaylık sağlanmıştır. Görüntü bir işlemden geçirildikten sonra önceki hali de tutulmuştur. Bu özellik sayesinde görüntünün eski hali ile işlenmiş hali arasında karşılaştırma yapmak mümkün olmuştur. Programda katı model modunda ışık kaynağının pozisyonunun küresel koordinat sisteminde ayarlanmasına olanak sağlayan pratik bir ışıklandırma ara birimi de geliştirilmiştir. Görüntünün üç boyutlu sunulduğu pencerede, yükseklik bilgisinin daha rahat algılanabilmesini sağlayan izdüşüm özelliği de eklenmiştir. Elde edilen ham görüntülerin ve işlenmiş görüntülerin, uluslararası standart fotoğraf kayıt formatlarından (gif, tif, jpg, vb.) herhangi birisi ile kayıt ortamlarına alınabilme, saklanabilme veya okunabilme özellikleri de sağlanmıştır.