3B modellemede MESH terimi, uzaydaki bir 3B nesnenin şeklini tanımlayan köşelerin, kenarların ve yüzlerin toplamını ifade eder. 3B mesh, tasarımınıza yapı kazandıran dijital bir iskelet olarak düşünün. Bir ağ tipik olarak çokgenlerden oluşur; en yaygın olanı üçgenler ve dörtgenlerdir. Bu çokgenler, bir ağın tek tek ip tellerinden yapılmasına benzer şekilde, üç boyutlu bir nesne oluşturmak üzere bir araya gelen düz, iki boyutlu şekillerdir. Bir 3D model oluşturduğunuzda, esasen hayal ettiğiniz nesneyi (bir mobilya parçası, bir bina veya başka bir obje) temsil eden bir ağ oluşturursunuz. Örgü topolojisi, 3B modellemede çok önemlidir çünkü modelin animasyon sırasında nasıl deforme olacağını & tepki vereceğini ve işleme sırasındaki verimliliğini etkiler.
İyi yapılandırılmış bir ağ, temiz kenar detaylarına sahip sahip olacak ve alan boyutlarını koruyacaktır; bu da düzgün animasyonlar ve gerçekçi görseller oluşturmaya yardımcı olur. İki temel ağ türü vardır: çokgen ağlar ve NURBS (Non-Uniform Rational Bsplines). Çokgen ağlar en yaygın olanıdır ve düz çokgenler kullanılarak oluşturulur; NURBS ise pürüzsüz yüzeyler oluşturmak için kullanılabilen eğrilerdir. Her türün kendine göre avantajları vardır; obje modellemede çokgen ağların kullanımı daha kolaydır, NURBS ise pürüzsüzlüğü ve hassasiyeti nedeniyle daha çok endüstriyel tasarımda tercih edilir.
Mesleğimizde de son yıllarda MESH modeller daha çok konuşulur olmuşlardır, özellikler dijital ikiz çalışmalarının önem ve hız kazanması mesh modellerin de bilinirliğini arrtırmıştır. Bizler mesleki açıdan küçük objeler yerine bina, binalar, mahalleler hatta şehirlerin mesh modellerini nasıl yaratabiliriz sorusunun cevabını aramaktayız böylelikle hem mevcut durumun belirlenmesi hem de kültür sanat varlıklarımızın korunması ve aslına en uygun şekilde arşivlenmesi noktasında hizmet vermekteyiz. Bu yazıda Oblik kamera kullanarak Ankara/Polatlı’da oluşturduğumuz mesh model ve model editi hakkında bilgi vermeye çalışacağız.
Yukarıda da bahsettiğimiz gibi mesh modeller küçük objelerden, bina ve şehirlere kadar pek çok alanda kullanılırlar. Özellikle şehir alanlarında drone kullanarak fotogrametrik yöntem ile yaratılacak büyük ölçekli mesh modeller için iki ana gereksinim vardır, bunlar georeferanslanmış hava fotoğrafları ve detaylı nokta bulutudur, mesh modelin kalitesini belirleyecek en önemli unsurlar nokta bulutu ve fotoğrafın çözünürlüğüdür. Nokta bulutunda oluşan bir zafiyet direk olarak mesh modeli de etkileyecek ve orada istenmeyen bir etki oluşturacaktır. Eğer nadir hava fotoğraflardan mesh model üretilmeye çalışılırsa burada bu etkilerin gözlenmesi kaçınılmazdır, bu sebeple mesh model üretmek için yapılan uçuşların ya oblik modda (Tek kamera varsa) ya da oblik kamera sistemleri ile ( Riebo D2M gibi) yapılması tavsiye edilir.
Elbetteki büyük meskun alanlarda oblik kamera kullanımına rağmen nokta bulutunun her detay için mükemmel olmasını bekleyemeyiz, mutlaka verinin çok detaylı toplanamadığı alanlar olacaktır ama oblik kamera sistemleri bu etkileri minumum’a indirmektedir.
Polatlı bölgesinde DJI Matrice 350 drone ve Riebo D2M riebo oblik sistemi kullanarak 600 HA’lık bir alanda double grid uçuşla nadir ve oblik görüntü toplanmıştır. D2M kamerası 4 oblik ve 1 nadir kameradan oluşmaktadır ve her bir kamera için 26 MP’lik veri toplayabilmektedir ( Toplam 130 MP). Bu kamera sayesinde her shutter açılışında 5 farklı yönde fotoğraf çekilebilmektedir ve 45 derece eğik oblik kameraları sayesinde özellikle binaların yan cepheleri de görüntülenebilmekte ve bu cephelerde de nokta bulutu toplanabilmaktedir.
Havai Nirengi / Dengeleme: Her iki veriyi işlemek için de (RGB / Lidar) DJI firması tarafından üretilen DJI TERRA yazılımı kullanılmıştır. Terra yazılımı Hem Lidar Hem de RGB verilerin işlenmesi için üretilmiş ve bütünleşik çözüm sunan oldukça gelişmiş bir yazılımdır. Aynı yazılım içinde hem ham lidar verilerini işleme hem de RGB verilerin dengelenmesinden 3 boyutlu model oluşumuna kadar tüm işlem adımlarını gerçekleştirebilen tek örnektir. Aynı zamanda yine bünyesindeki MODIFY modülü sayesinde 3D mesh modellerde de otomatik/manuel edit yapma imkanı sunmaktadır.
Oblik RGB uçuşu sonucunda ortalama 37000 adet hava fotoğrafı toplanmıştır (Tüm sensörlerde), her istasyondan nadir, sağ, sol, ilerive geri pozisyonlarında 5 adet görüntü alınmıştır (Buradaki çalışma prensibi Vexcel Osprey ile aynıdır). 37000 hava fotoğrafı tek blokta dengelemek için oldukça yüksek bir sayı olmasına rağmen Terra’da havai nirengi ve YKN’ler okunduktan sonra havai nirengi işlemi tek blokta gerçekleşmiştir. Kısa bir bilgilendirme yapmak gerekirse bu işlem toplam 30 saat sürmüştür. Kullanılan Bilgisayar AMD Ryzen 9 5950X 16 Core işlemcilidir ve 128 GB fiziksel belleğe sahiptir, ayrıca CUDA özelliğine sahip yine 128 GB belleğe sahip NVIDIA Geoforce RTX 3050 grafik kartla desteklenmiştir. Havai nirengi işlemi sırasında 11.541.464 adet tie point toplanmış ve ortalama reprojection hatası (RMS)=1.112 pixel, ortalama konum hatası (RMSE)= 0.137 cm hesaplanmıştır. YKN ortalama hataları XY=3,5 cm, Z=6,0 cm olarak hesaplanmıştır
Şekil 5: Blok yapısı ve çekilen oblik ve nadir fotoğraflar
Nokta bulutu toplama işlemi 37000 görüntü için yaklaşık 6 saat sürdü (Sınıflandırma dahil). Las üretimi bittikten sonra yaptığımız kontrollerde double grid uçuşunun da etkisi ile neredeyse her açıdan oldukça detaylı bir nokta bulutu üretildiğini gördük. Özellikle nadir uçuşlarda karşılaşılan binaların yan cephelerindeki veri toplanamamış bölgelerin daha sağlıklı çıktığı gözlenmiştir. Nokta bulutu toplandıktan sonra mesh model üretimine geçilmiş ve bu işlemle birlikte 37000 fotoğraflık bloğun prosesleri toplam 72 saatlik bir sürede tamamlanmıştır.
Sonuçlara baktığımızda mesh model üretiminin tüm proje sahasında oldukça başarılı bir şekilde gerçekleştiği gözlenmiştir, elbette yapı sıklığı ve görüş açısından kaynaklı sağlıklı nokta toplanamayan alanlarda negatif etkiler vardır ama bunlar minimumdadır. Mesh model üretimleri de genelde bu kadar büyük alanlar ve bu kadar fazla sayıda bina ile yapıldığı zaman bu etkiler gözlenmektedir.
MESH MODEL EDİTİ:
DJI Modify, DJI’ın ilk akıllı 3D model düzenleme yazılımıdır. 3D model düzenlemeyi verimli bir şekilde tamamlamak için kullanımı basit, akıcı ve sezgisel bir arayüze sahiptir. Modellerdeki uçan parçaları, boşlukları ve hareket halindeki araçları düzenler. Mesh, hızlı bir şekilde oluşturulan gerçekçi dokularla tek bir tıklamayla onarılabilir ve model düzenleme sürecini önemli ölçüde basitleştirir. Bir DJI kurumsal drone ve DJI TERRATM ile eşleştirildiğinde, araştırma ve haritalama, yangınla mücadele, acil durum müdahalesi ve ulaşım alanlarındaki operasyonel ihtiyaçları karşılamak için havadan ölçüm, modelleme ve model düzenlemeden bu modellerin kolayca paylaşılmasına kadar kapsamlı bir çözüm oluşturur.
Modify ile Polatlı projesinde 3 temel edit işlemi yapıldı. Bunlar;
1-Uçan objelerin temizlenmesi
2- Hatalı texture’ların onarılması
3-Hareket halindeki araçların silinmesi / taşınması
Bu düzeltmelerin dışında DJI modify yazılımı, göl, deniz gibi su alanlarında texture düzenlemesine, herhangi bir objenin silinmesi ve kopyalanmasına ve daha bir çok edit işlemine imkan vermektedir. Bu yazılım şüphe yok ki ileride kendini çok daha geliştirerek mesh model üretiminin vazgeçilmezlerinden biri olacaktır.
Volkan PASİNLİ
Fotogrametrik Çözüm Müdürü
