تصویرسنجی 

تصویرسنجی یا «فتوگرامتری» (Photogrammetry)، هنر، علم و تکنولوژی مورد استفاده برای دستیابی به اطلاعات قابل اطمینان در مورد اشیای فیزیکی و محیط اطراف ما است. این اطلاعات، طی فرآیندهایی نظیر ثبت، اندازه‌گیری و تفسیر تصاویر دوبعدی، امواج الکترومغناطیسی و غیره به دست می‌آیند. هدف فتوگرامتری، تعیین خواص هندسی و تفسیر مفهومی اشیا و محیط از روی عکس یا داده‌های مشابه مورد است.

خواص هندسی، اطلاعاتی نظیر شکل کلی، موقعیت قرارگیری، وضعیت سطح، ساختار سه‌بعدی، جهت‌گیری و غیره را به نمایش می‌گذارند. خواص مفهومی، امکان تفسیر داده‌ها در یک چارچوب مشخص را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، با نگاه کردن به پیکسل‌های یک تصویر، می‌توان به وجود ساختمان در یک ناحیه پی برد یا حضور انسان در آن ناحیه را تشخیص داد.

 

مدل سه عبدی تهیه تصویر فتوگرامتری توسط پهپاد
                                                         پهپادها، از متداول‌ترین تجهیزات مورد استفاده در فتوگرامتری هستند.

تاریخچه فتوگرامتری به چه زمانی باز می گردد ؟

فتوگرامتری، قدمتی نزدیک به عکس‌برداری دارد. البته برخی از کارشناسان معتقدند که تاریخچه فتوگرامتری، به پیش از اختراع عکس‌برداری باز می‌گردد. 350 سال قبل از میلاد (بیش از 2300 سال پیش)، ارسطو، به فرآیندی برای نمایش سه‌بعدی تصاویر دوبعدی اشاره کرده بود. با این وجود، کاربرد گسترده فتوگرامتری به اوایل قرن 20 میلادی (اواخر قرن 13 شمسی) بازمی‌گردد. در این دوران، تصویرسنجی زمینی به طور موفق مورد استفاده قرار گرفت.

 

نصب دوربین بر روی هواپیمای جنگی قدیمی
                                                 نصب دوربین بر روی هواپیمای جنگی به منظور گرفتن تصاویر هوایی از مواضع دشمن

 

 

در بازه جنگ جهانی اول بین سال‌های 1914 تا ۱۹۱۸ میلادی (۱۲۹۳ تا ۱۲۹۷ شمسی)، فتوگرامتری هوایی توسعه یافت. تا دوره جنگ جهانی دوم بین سال‌های 1939 تا 1945 میلادی (سال‌های 1318 تا 1324 شمسی)، این روش فتوگرامتری برای مقاصد نظامی به کار گرفته می‌شد. پس از اتمام جنگ، تصویرسنجی در حوزه‌های دیگر نیز مورد استفاده قرار گرفت.

امروزه، این علم به عنوان روش اصلی تهیه نقشه‌ها، مخصوصا نقشه‌های نواحی غیرقابل دسترس، به شمار می‌رود. علوم زمین و طراحی مدل‌های سه‌بعدی، از حوزه‌های اصلی کاربرد فتوگرامتری هستند.

 

ریشه لغت فتوگرامتری چیست ؟

فتوگرامتری، از سه عبارت یونانی زیر گرفته شده است:

  • «فتوس» (Photos): نور
  • «گراما» (Gramma): رسم
  • «مترون» (Metron): اندازه‌گیری

این سه عبارت در کنار یکدیگر، اصطلاح فتوگرامتری (اندازه‌گیری با نور یا تصاویر) را تشکیل می‌دهند.

 

هدف فتوگرامتری چیست ؟

هدف اصلی فتوگرامتری، اندازه‌گیری دقیق مشخصات سه‌بعدی اشیا و عوارض زمین از روی عکس‌های دوبعدی است. از دیگر کاربردهای این علم می‌توان به تعیین مختصات، محاسبه پارامترهایی نظیر فاصله، ارتفاع، مساحت و حجم، تهیه نقشه‌های توپوگرافی، ساخت ابر نقاط، ایجاد مدل ارتفاعی و تصاویر پرسپکتیو اشاره کرد.

 

ایجاد مدل سه بعدی از روی ابر نقاط
                                                                                 محل سه‌بعدی حاصل از پردازش ابر نقاط

فتوگرامتری در چه حوزه هایی مورد استفاده قرار می گیرد ؟

فتوگرامتری، در اصل برای مقاصد نقشه‌برداری توسعه یافته است. این علم را می‌توان بخشی از علوم ژئودزی در نظر گرفت که در بسیاری از علوم مهندسی کاربرد دارد. البته نقش فتوگرامتری در علوم مرتبط با زمین پررنگ‌تر است.

از دیگر حوزه‌های کاربری تصویرسنجی می‌توان به بینایی کامپیوتری اشاره کرد. بینایی کامپیوتری، به آموزش کامپیوترها برای درک و تفسیر دنیای بصری می‌پردازد. این حوزه، به طور مستقیم با «هوش مصنوعی» (Artificial Intelligence) و «یادگیری ماشین» (Machine Learning) ارتباط دارد.

فتوگرامتری، در سنجش از دور نیز به کار می‌رود. سنجش از دور، فرآیند شناسایی و نظارت بر روی مشخصات فیزیکی یک ناحیه است که توسط اندازه‌گیری امواج و بازتاب آن‌ها از فاصله دور (ماهواره یا هواپیما) صورت می‌گیرد.

پردازش تصویر، ارتباط بسیار نزدیکی با فتوگرامتری و بینایی کامپیوتری دارد. این فرآیند، با انجام فعالیت‌های خاص بر روی یک عکس، کیفیت آن را بهبود می‌بخشد و اطلاعات مفیدی را از آن استخراج می‌کند. پردازش تصویر در بسیاری از علوم کامپیوتری و مهندسی استفاده می‌شود.

رباتیک، تخمین حالت و یادگیری ماشین، از دیگر حوزه‌های مرتبط با فتوگرامتری هستند. تمام حوزه‌های معرفی شده در این بخش در کنار فتوگرامتری، همدیگر را کامل می‌کنند. بسیاری از فعالیت‌های موجود در این علوم، به یکدیگر شباهت دارند. از این‌رو، بهره‌گیری همزمان از آن‌ها می‌تواند کیفیت و کاربری داده‌های به دست آمده از تحلیل تصاویر را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

 

تصویرسنجی هوایی

 

 

 

اغلب کاربردهای فتوگرامتری در حوزه‌های مختلف در ادامه آورده شده‌اند:

  • نقشه‌برداری
  • معماری: تهیه پلان، نظارت بر روی اجرا و رندرگیری
  • هنر: مستندسازی و استفاده از آثار هنری برای خلق آثار جدید
  • باستان‌شناسی: برداشت و اکتشاف نواحی ناشناخته زمین و دریا
  • مهندسی و طراحی: مهندسی معکوس قطعات موجود و یا طراحی بخش‌های جدید برای آن‌ها
  • کنترل کیفیت: ارزیابی کیفیت محصولات تولیدی
  • توسعه بازی‌های رایانه‌ای: طراحی صحنه و محیط سه‌بعدی بازی
  •  دیرینه‌شناسی: تهیه نقشه‌های سه‌بعدی دقیق برای کشف ساده‌تر موقعیت فسیل‌ها، مستندسازی و تعیین رویکردهای مناسب برای حفاری، پوشش و نگهداری یافته‌ها
  • تحقیقات جنایی و پزشکی قانونی: تهیه مدل سه‌بعدی صحنه جرم به منظور درک بهتر نحوه رخداد حادثه یا ساخت محیط‌های آموزش مجازی
  • پزشکی: اسکن بدن بیمار برای تهیه تجهیزات پزشکی سفارشی مانند پای مصنوعی، سمعک، کفش طبی و غیره
  • موزه‌داری: ساخت مدل سه‌بعدی کلکسیون‌ها و امکان بازدید مجازی از موزه
  • هواشناسی: تعیین سرعت طوفان و غیره
  • عکاسی: بهره‌گیری از بعد سوم برای عکس‌برداری از سوژه‌ها
  • میراث فرهنگی: بازسازی و نوسازی مجازی میراث فرهنگی