Görüntü işleme tabanlı aydınlatma ölçüm sistemi tasarımı ve uygulaması

Abstract

Işık, görme olayının gerçekleşmesi için göze gelen ve görsel duyulanmaya neden olan optik radyasyon şeklinde tanımlanabilir. Bu durumda ışık kaynağı, ışık yaymak suretiyle etrafını aydınlatan ve bu suretle görme işleminin gerçekleşmesine neden olan her şeydir. Aydınlatma ise, bir ortamdaki nesnelerin görülebilmesine olanak sağlayacak şekilde dizayn edilmiş ışık uygulamaları olarak adlandırılılırken aydınlatma tasarımları ile amaç aslında, nesnelerin ve çevrenin en iyi şekilde algılanmasını sağlamaktır. Doğru aydınlatma tasarımları sayesinde kazaların azaltılması, iş veriminde artış sağlanması, insan psikolojisi ve fizyolojisi üzerindeki olumsuz etkilerin ortadan kaldırılması ve aydınlatma için gerekli enerjinin azaltılması gibi faydalar sağlanabilir.Günümüzde aydınlatma ürünlerinin elektrik enerjisi tüketiminde %25'lik bir paya sahip olması sebebi ile daha az enerji tüketen ve çevreye daha az zarar veren aydınlatma ürünlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Bu da ekonomik çözüm odaklı fotometrik ölçüm sistemlerine olan ihtiyacı artırmaktadır. Fotometrik ölçüm sistemleri ile elektromanyetik spektrumun 380nm ile 780nm dalgaboyları arasındaki insan gözünün algılayabildiği dalgaboylarındaki ışık ışınlarının ölçümleri gerçekleştirilmektedir. Bu ölçümlerin başlıcaları ışık şiddeti, ışık akısı, aydınlık düzeyi vb. gibidir. Klasik fotometrik ölçüm sistemlerinde kullanılan ölçüm aletleri noktasal bazda ölçüm yapmaktadır. Son yıllarda daha ekonomik olan kamera yardımı ile yüzeysel alan tabanlı fotometrik ölçüm sistemleri üzerine çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmektedir.Bu tez çalışmasında iç mekan aydınlatma şiddetinin ölçümünün geleneksel ölçüm yöntemleri yerine sayısal görüntü işleme teknikleri kullanılarak gerçekleştirildiği bir çalışma sunulmaktadır. Bu amaçla, uygulamalarda öncelikle ölçümlerin yapılacağı ortam belirlenerek geleneksel aydınlık ölçümü yöntemlerinin kullanılması ile aydınlık ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra ise, webcam aracılığı ile ölçüm yapılacak olan alandan farklı açılarda görüntüler alınarak bilgisayar ortamına aktarılmış ve geliştirilen görüntü işleme yazılımı ile görüntüler üzerinden ortam aydınlatma şiddeti ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Geleneksel ölçüm yönteminden ve tez çalışmasında sunulan yöntemden elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiş, önerilen ölçüm yönteminin tutarlılığı ve uygulanabilirliği t-testi istatistiksel analiz yöntemi ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre sunulan yöntemin uygulanabilir sonuçlar sağladığı gözlemlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Fotometrik Ölçümler; Lüksmetre; Sayısal Görüntü İşleme; HSV Renk Uzayı; Homomorfik Filtreleme; YUV Renk Uzayı; RGB Renk Uzayı

ABSTRACTThe light can be defined as the optical radiation that causes the visual impression to come to the visual phenomenon. In this case, the light source is anything that illuminates the surroundings by radiating light and causes this visualization to occur. Lighting is called light applications designed to allow objects in an environment to be viewed, while lighting objects are in fact the best way to perceive objects and surroundings. Accurate illumination designs can reduce accidents, increase work efficiency, eliminate negative effects on human psychology and physiology, and reduce the energy required for lighting.Nowadays, lighting products have a share of 25% in the consumption of electrical energy, so the development of lighting products that consume less energy and cause less harm to the environment is gaining importance. This increases the need for economical solution focused photometric measurement systems. Photometric measurement systems measure the light rays of the electromagnetic spectrum at wavelengths between 380nm and 780nm wavelengths that the human eye can perceive. The main ones of these measurements are light intensity, light flux, light level and etc. The measuring instruments used in classical photometric measuring systems make measurements on a point-by-point basis. In recent years, various studies have been carried out on surface area based photometric measurement systems with the help of a camera that is more economical.In this thesis, a study is carried out in which the measurement of indoor lighting intensity is performed by using digital image processing techniques instead of traditional measurement methods. For this purpose, in the applications, firstly the setting of the measurements is made, and the measurements are performed by using the traditional methods. Afterwards, the images were taken at different angles from the area by webcam and transferred to the computer environment and lighting intensity measurements were performed on the images with developed image processing software. The results obtained from the traditional measurement method and the method presented in the thesis study are given comparatively and the consistency and applicability of the proposed measurement method is evaluated by the statistical analysis method of t-test. According to the results obtained, it has been observed that the presented method provides feasible results.Key Words: Photometric Measurements; Luxmeter; Digital Image Processing; HSV Color Space; Homomorphic Filtration; YUV Color Space; RGB Color Space