İmge kıymetlendirmede polarizasyon tekniklerinin kullanımı

Polarizasyon, ışığın karakterizasyonu için enerjiye göre daha detaylı fiziksel bir tanımlamadır. Bu nedenle polarize görüntüler geleneksel yöntemle elde edilen görüntülerden daha zengin bilgiler içermektedir. Polarizasyon, çoğu canlı tarafından çıplak gözle fark edilememekte, polarize filtreler gibi ek yardımcı materyaller sayesinde sezimlenebilmektedir. Polarizasyon üzerinde yapılan ilk bilimsel çalışmalar ise Erasmus Bartholinus (1625-1698) tarafından 1669 yılında kalsit kristali üzerindeki çift kırılma karakteristiğinin ortaya çıkarılması ile başlamıştır. James Clerk Maxwell'in (1831-1879) elektrodinamik teorisi ve on dokuzuncu yüzyılın ikinci yarısında Heinrich Hertz'in (1857-1894) gerçekleştirdiği deneysel çalışmalar sayesinde polarizasyon deneylerle ile de doğrulanmış bir temel üzerine oturtulmuştur. Polarizasyon görüntüleri, kameraların önüne polarizer konularak basit bir mekanizmayla elde edilebilmektedir. Kameralar vasıtasıyla polarize görüntülerin elde edilebilmesinin kolaylaşması ve polarizasyon ile ilintili görüntülerin geleneksel görüntülerden daha fazla bilgi içermesinden dolayı polarizasyonun bilgisayar görmesinde kullanılması yakın tarihte yaygınlaşmaya başlamıştır. Düz yüzeylerin tespit edilmesi, yüzeylerin yönelme açılarının bulunması, iletken veya yalıtkan nesnelerin tespiti, görüntülerdeki sis etkisinden dolayı düşen görüş mesafesinin artırılması, derinlik haritalarının oluşturulması, yarı-yansımaların ortadan kaldırılması, görüntülerde nesnelerin kenarlarının bulunması, nesnelerinin 3 boyutlu şekillerinin elde edilmesi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında polarizasyonun tanımının yapıldıktan sonra polarize filtrenin 0°, 45° ve 90° açılarında alınan üç farklı ölçüm kullanılarak Stokes parametreleri ile parametrizasyonunun yapılabileceği gösterilmiştir. Daha sonra polarizasyonun bilgisayar görmesinde kullanımı araştırılmış ve ilgili çalışmalar 4 başlık altında toplanmıştır. Polarize görüntülerin elde edilebilmesi için bir düzenek oluşturulmuş ve çeşitli saha çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İlgili düzenek ile peşi şıra elde edilen polarize görüntülerdeki kaymaların düzeltilmesi için görüntülere imge çakıştırma işlemi uygulanmıştır. Deneysel çalışmalarda, ilk olarak polarize görüntüleme üzerinde durulmuş ve polarizasyon ile çeşitli yüzeylerin bölütlenmesi ve görüş mesafesinin artırılması gibi çalışmalar sunulmuştur. Daha sonra saydam ya da yarı saydam yüzeylerde oluşan yansımaların polarizasyon ve bağımsız bileşenler analizi algoritması ile ayrıştırılabileceği gösterilmiştir. İlgili ayrıştırma yönteminin çeşitli senaryolardaki başarımı analiz edilmiştir. Sisten dolayı görüş mesafesinin düştüğü durumlarda polarizasyon ve bağımsız bileşenler algoritması ile görüntülerde netliğin artırılabileceği gösterilmiştir. Bu çalışmaya ek olarak gökyüzü polarizasyon karakteristiği incelenmiştir. Bunun sonucunda, doğrusal polarizasyon derecesi ve açısı bilgilerinin güneşin pozisyonuna bağlı olarak değişimi ortaya konmuştur. Bulutların ise gökyüzünden gelen ışığın polarizasyon derecesini düşürdüğü gösterilmiştir.