Sürekli bir fonksiyona sahip analog bir görüntü x,y mekânsal değişkenlerle belirtilen konumdaki genliği (yoğunluğu) ifade etmektedir.

Dijital görüntü cisimlerden yansıyan veya yayılan elektromanyetik enerjinin mekânsal (pikseller) ve radyometrik (piksel parlaklık değerleri) nicemlenmesi sonucu elde edilir ve matematiksel olarak x, y satır-sütun koordinatlarındaki piksellerin parlaklık değerlerini üreten ayrık bir f(x,y) fonksiyonuyla gösterilir. Özellikle uzaktan algılamada çok spektrumlu görüntüleme yapıldığından f(x,y) fonksiyonu, spektrumun görüntüleme yapılan dalga boyu da eklenerek üç boyutlu bir f(x,y,l) sistemine dönüşür. Bu şekilde matematiksel ifade edilen çok spektrumlu dijital görüntüler küresel-bölgesel farklı ölçeklerde askeri ve sivil birçok farklı uygulamalar için kullanılmaktadır.

Görsel yorumlama farklı algılama sistemlerinden elde edilmiş görüntülerin (uçak-/uydu-bazlı görüntü) optik olarak yorumlanarak değerlendirilmesi ve değişik fiziksel özelliklerinin sınışandırılmasıdır. İşlemin başarısı, analizcinin görüntüdeki mekânsal, spektral ve zamansal öğeleri analiz edebilme yeteneğine sıkı sıkıya bağlıdır. Bilginin mekânsal özellikleri genellikle objelerin şekil, büyüklük, oryantasyon, örüntü ve doku nitelikleriyle açıklanır.

Görüntülerin görsel yorumlaması istenen uygulama türüne bağlı olmasına rağmen temelde bazı özelliklere ve bu özelliklerin değişimlerine bağlıdır. Bu özellikler; büyüklük, biçim, konum, örüntü, doku, gölge, ton, renk ve bağlamsal ilişkidir

Büyüklük, objelerin diğer objelere göre ölçeğini gösterir. Örneğin, kamu binaları genellikle konut binalarından daha büyüktür.

Biçim, objelerin fiziksel dış sınırlarının oluşturduğu genel formu veya konfigürasyonudur. İki boyutlu değerlendirmelerde sadece uzunluk ve genişlik söz konusu olurken, üç boyutlu stereoskopik değerlendirmelerde yükseklik bilgisi de biçim özelliğine dâhildir.

Örüntü, objelerin mekânsal dizilimidir. Örneğin bir otoparkta hem belirli şekiller hem de objeler arasındaki belirli ilişkiler (aralarındaki boşluk, yönelimleri) tekrarlanmaktadır. Bu özellikler bir otoparkın rahatlıkla ayırt edilmesini ve tanınmasını sağlar. Aynı durum bir meyve bahçesiyle bir orman arasındaki farkı oluşturur.

Ton ve renk, objelerin bağıl parlaklık ve spektral yansıtım farklılıklarını ifade eder. Cisimlerin mekânsal özellikleri ne kadar farklı olursa olsun, renk veya ton farklılıkları olmazsa birbirlerinden ayırt edilemezler.

Doku, görüntüdeki ton değişiminin frekansıdır. Bu özellik, fark edilemeyecek kadar küçük olabilen bireysel objelerin bir araya gelmesiyle oluşur. Dokusuna göre objeler “ince” veya “kaba” olabilirler. Doku ölçeğe çok bağlı olup ölçek küçüldükçe doku özelliği kaybolur.

Gölge, üstten elde edilen görüntülerde objelerin dış görünüşleri hakkında ipucu verir. Bu avantajına rağmen gölgede kalan diğer objeler fark edilemeyebilir.

Konum, objelerin coğrafi konumlarını belirtir. Belirli bitki çeşitlerinin belirli coğrafi bölgelerde yetişmesi durumundan dolayı, bitki örtüsü tiplerinin belirlenmesinde önemli bir özelliktir.

Bağlamsal ilişki objelerin belirli özelliklerinin ilişkilendirilmesi anlamına gelir.

İki göz ile bakıldığında her göz aynı cismi, farklı doğrultulardan ve değişik açı altında görür ve daha sonra bu cismin oluşan iki farklı görüntüsü beyinde birleşerek “stereoskopik görüş” olarak adlandırılan üç boyutlu görüş ortaya çıkar. Uygun şekilde çekilmiş fotoğraflar kullanılarak üç boyutlu görüş, “Anaglif yöntem”, “Stereoskop”, vb. çeşitli yöntemler ile elde edilmektedir.

Bir görüntü elde edilirken geometrisinde ve piksel parlaklık değerlerinde bazı sistematik karakterli geometrik ve/veya radyometrik hatalar oluşabilir. Algılayıcı, uydu platformu ve yeryüzü karakteristiklerine bağlı olarak oluşan hatalar geometrik hatalardır. Diğer yandan, algılayıcı, ışımanın dalga boyu, atmosfer ve topoğrafik etkiler sonucu parlaklık değerlerinde oluşan hatalar radyometrik hatalar olarak adlandırılır. Dijital görüntünün yorumlanmasında veya bilgisayarla analizinde istenen seviyede doğru sonuçlar elde edebilmek için geometrik ve radyometrik hataların olabildiğince düzeltilmeleri gerekir.

Algılayıcı, uydu platformu ve yeryüzü karakteristiklerine bağlı olarak oluşan hatalar geometrik hatalardır.

Algılayıcı, ışımanın dalga boyu, atmosfer ve topoğrafik etkiler sonucu parlaklık değerlerinde oluşan hatalar radyometrik hatalar olarak adlandırılır.

Bir görüntü elde edilirken geometrisinde ve piksel parlaklık değerlerinde bazı sistematik karakterli geometrik ve/veya radyometrik hatalar oluşabilir. Algılayıcı, uydu platformu ve yeryüzü karakteristiklerine bağlı olarak oluşan hatalar geometrik hatalardır. Diğer yandan, algılayıcı, ışımanın dalga boyu, atmosfer ve topoğrafik etkiler sonucu parlaklık değerlerinde oluşan hatalar radyometrik hatalar olarak adlandırılır. Dijital görüntünün yorumlanmasında veya bilgisayarla analizinde istenen seviyede doğru sonuçlar elde edebilmek için geometrik ve radyometrik hataların olabildiğince düzeltilmeleri gerekir. Ön işleme olarak adlandırılan bu aşamada görüntü verisinden sözü edilen sistematik hatalar uygun fiziksel ve matematiksel yaklaşımlarla giderilmeye çalışılır.

Bir vakıanın ispat edilmiş sayılması için, kesinlik sınırındaki bir ihtimal derecesi (geçmişte meydana gelen vakıaların ispatında mutlak bir kesinlikten söz edilemez, yanılma olasılığı her zaman vardır) kabul edilmişse tam ispat, ağır basan ihtimal derecesi kabul edilmiş ise yaklaşık ispattan söz edilir.

Işığı ölçmek için kullanılan birimlere fotometrik birimler denir. Bu birimler, ışığın algılayıcısı olarak insan gözünü temel alır ve gözün duyarlılığına göre oluşturulur. Uzaktan algılamada algılayıcı sistemler insan gözünden farklı dijital sistemler olduğu için radyometrik birimler kullanılır. Radyometri, elektromanyetik enerjinin ölçümüdür.

Işınır akı, birim zamanda elektromanyetik ışımayla bir yerden (örneğin, Güneş) başka bir yere (örneğin, Dünya) transfer edilen enerji miktarıdır.

Birim ışınırlık, birim zamanda birim alana gelen (içeri yönlü) elektromanyetik enerji miktarıdır.

Işınır çıkış, birim zamanda birim alandan gelen (dışarı yönlü) enerji miktarıdır.

Birim zamanda birim alandan ve birim katı açı içinden gelen enerji miktarı ise ışınırlıktır.

Katı açı, bir gök cisminin radyan kare (steradyan) biriminde gökyüzünde kapladığı alanı belirtir. Daha yakında duran küçük bir obje daha uzaktaki büyük bir cisim ile aynı katı açıya sahip olabilir. Örneğin daha küçük/yakında olan Ay, daha büyük/uzakta olan Güneş’i örtebilir, çünkü gözlemcinin baktığı noktadan her iki objenin uzayda kapladıkları alan hemen hemen eşit, yani kapladıkları katı açı miktarı aynıdır.

Lambert yüzeyi, gelen enerjiyi her doğrultuda uniform yansıtan bir yüzeydir. Daha teknik bir ifade ile yüzeyden olan ışınırlık difüz yansıtıma bağlı olarak izotropik(eş yönlü) tir. Örneğin, cilasız bir ahşap yüzey yaklaşık Lambert yüzeyi iken cilalandıktan sonra değişik noktalarda oluşan speküler yansımaya bağlı olarak Lambert yüzeyi değildir. Tüm kaba dokulu yüzeyler ideal Lambert yüzeyi olmamasına rağmen bu kabul, yüzey özelliklerinin bilinmediği durumlar için geçerli bir yaklaşımdır.

Bu yöntemde herhangi bir spektral bant için bir minimum parlaklık değeri (DN) belirlenir ve bu değere göre görüntü histogramı ötelenir. Yani belirlenen değer görüntüdeki bütün piksellerin yansıtım değerlerinden çıkartılır. Bu yöntemde ilgili spektral bant için bazı piksellerin sıfır yansıtım değerine sahip olması gerekliliği kabul edilir. Böylece bu pikseller için ölçülen ışınırlığın (Lp) atmosferik saçılma sonucu oluştuğu ve konumdan konuma değişmediği kabulü yapılır. Genellikle optik veriler için gölge alanlar ve kızıl ötesi bantlar için temiz derin su kütleleri hedef olarak seçilir.

Topoğrafik etki, yöneltmesi ışıma kaynağına göre belirlenen bir düzlem yüzeydeki ışınırlık değeriyle karşılaştırılan eğimli bir yüzeyin neden olduğu ışınırlık değişimidir.

Astronomik birim, Dünya’nın Güneş etrafındaki eliptik yörüngesinin büyük ekseninin yarısı olan 1.496 x 1011 metredir.

Dijital görüntüler, değişik sebeplerden kaynaklanan geometrik distorsiyonlardan dolayı doğrudan harita gibi kullanılamazlar. Diğer bir ifade ile görüntüyü oluşturan piksellerin temsil ettikleri coğrafi alanların arasındaki uzaklıklar, görüntüde uniform olmayan bir şekilde hatalı olarak gösterilir. Bunun sonucu cisimlerin şekil, büyüklük ve konum gibi özellikleri görüntü düzleminde bozulur. Uydu görüntü verilerinin bu distorsiyonlar için düzeltilerek bir harita projeksiyon sistemiyle tutarlı hale getirilmesi işlemine “rektifikasyon” adı verilir

Görüntünün piksel piksel topoğrafik distorsiyonları düzeltilerek, harita gibi ortografik izdüşüm özelliğine sahip bir duruma getirilmesi işlemine ortorektifikasyon denir.

Yeryüzünün dijital üç boyutlu modelidir dijital yükseklik modeli denir.

En yakın komşuluk örneklemesi basit bir yöntem olup dönüşüm koordinatları nın en yakın olduğu pikselin parlaklık değeri distorsiyonsuz grid pikseline atanır. Bu yöntemin avantajları işlemsel karmaşıklığının çok az olması ve orijinal yansıtım değerlerinin değiştirilmemesidir. Özellikle sınıflandırma analizi yapılacak görüntüler için bu yöntem tercih edilmelidir.

Bilineer Enterpolasyon: Bu yöntem, pikseli çevreleyen 4 komşu pikselin kullanıldığı iki boyutlu lineer bir enterpolasyondur.

Kübik Enterpolasyon: İki boyutlu 3. dereceden polinom enterpolasyonu olup pikseli çevreleyen 16 piksel (4*4 piksel komşuluk) kullanılır.

Görüntülerden herhangi biri diğeriyle aynı koordinat sistemine gelecek şekilde, diğer bir deyişle aynı görüntü koordinatlarına sahip pikseller aynı coğrafi alana karşılık gelecek şekilde, birbirine kayıt edilir. Bu işleme uzaktan algılamada kayıt işlemi denir.

Dijital yükseklik modeline istenirse objelerin de dahil edilmesi ile oluşturulan model dijital yüzey modelidir. Eğer yükseklik modeli sadece çıplak doğal yeryüzünü temsil ediyorsa dijital arazi modeli olarak adlandırılır.

Enterpolasyon, bir seride aradaki eksik verilerin hesaplanması işlemidir. Bu amaçla geliştirilen lineer ve lineer olmayan matematiksel yöntemlere enterpolasyon yöntemleri denir.

Görüntü zenginleştirmede amaç görsel analiz için görüntülerin algılanabilirliğini veya yorumlanabilirliğini arttırmak veya diğer otomatik görüntü işleme tekniklerine daha “iyi” girdi görüntüsü sağlamaktır. Bu amaca yönelik olarak spektral veya mekânsal dönüşümler kullanılmaktadır.

Spektral dönüşümler, görüntünün spektral bilgi içeriğini değiştirirler. Ancak değişimin anlamı görüntüye yeni bir bilgi eklenmesi değil sadece mevcut bilginin daha yararlı olacak şekilde farklı bir yapıda sunulmasıdır. Bu bağlamda her bir spektral dönüşüm farklı bir özellik uzayı oluşturur. Özellik uzayı, sınıflandırma gibi üst seviye dijital görüntü analizlerinin etkin bir şekilde yapılabilmesi için kullanılan görüntüye ait her türlü bilgidir. Buna göre, orijinal piksel parlaklık değerleri de, dönüşümle elde edilen farklı nicelikler de hepsi birer özelliktir. Spektral
dönüşümler basit olarak aşağıdaki ana kategorilerde incelenebilir:
? Kontrast zenginleştirme
? Aritmetik bant işlemleri
? Ana bileşen dönüşümü

Kontrast zenginleştirme, temelde görüntü histogramının değiştirilmesi işlemidir. Bu yaklaşımla görüntünün mevcut yansıtım değer aralığı olası bütün dinamik aralığa yayılır. Görüntünün kontrastını geliştirmek için kullanılan en yaygın teknikler lineer kontrast artırımı ve histogram eşitlemedir.

Lineer kontrast artırımı en basit kontrast zenginleştirme yöntemidir. Histogramdan orijinal görüntünün minimum ve maksimum değerleri belirlenir ve bu aralık dinamik aralığın tamamına yayılacak şekilde dönüştürülür.

Entropi, verinin rastlantısallık ölçüsüdür. Dijital verinin depolanması ve/veya iletilmesi için ortalama kaç bit’e ihtiyaç duyulacağını ifade eder. Dijital bir görüntüye uygulandığında, görüntüdeki dokuyu (parlaklık değeri değişim karakteristiği) karakterize etmek için kullanılabilecek bir istatistiksel rastlantısallık ölçüsüdür.

Tek veya farklı kaynaklardan gelen görüntü bantlarının, uygun matematiksel yöntemlerle yeni bir özellik uzayına dönüştürülmesi işlemidir. En temel dönüşüm yöntemleri basit aritmetik işlemlerdir.

Mekânsal dönüşümler, uzaktan algılama görüntülerindeki bilgiyi çıkartmak veya değiştirmek için uygulanırlar. En yaygın dönüşüm uygulaması mekânsal filtrelemedir.

Mekânsal filtreleme yöntemleri görüntü içindeki bazı özellikleri bu özelliklerin mekânsal frekanslarına dayanarak vurgulamak veya yok etmek için kullanılır.

Mekânsal frekans, görüntünün belirli bir alanına ait yansıtım değerlerindeki değişim oranına karşılık gelen doku bilgisiyle belirlenir.

En yaygın kullanılan mekânsal filtreleme yöntemidir. Her bir piksel için gezdirilen bu pencerenin ağırlık değerleriyle eşleştirildiği lokal görüntü parlaklık değerleri karşılıklı çarpılır ve bu çarpımlar toplanır. Elde edilen sonuç pencere merkezindeki piksele yeni değer olarak atanır. Daha sonra bu pencere satır veya sütün yönünde 1 piksel ötelenir. Bu öteleme ve aritmetik işlemlerin bütününe “konvolüsyon” denir.

Dijital görüntülerden amaca uygun bilgilerin çıkartılmasında genel olarak iki
farklı yöntem kullanılır: Görsel analiz olarak adlandırılan birinci yaklaşımda, görüntüler bu konuda tecrübe sahibi kifliler tarafından görsel/optik olarak yorumlanırlar. Kantitatif analiz olarak bilinen ikinci yaklaşımda ise görüntüler bilgisayar ortamında oldukça karmaşık olabilen matematik istatistik algoritmalarla işlenirler.

Dijital görüntünün bilgisayar ortamında değişiklik algoritmalarla analizinde göz önüne alınan genel işlleme adımları aşağıda verilmektedir:
• Ön işleme
• Görüntü zenginleştirme
• Spektral dönüşüm
• Mekânsal dönüşüm
• Sınıflandırma

Görsel yorumlama farklı algılama sistemlerinden elde edilmiş görüntülerin (uçak-
/uydu-bazlı görüntü) optik olarak yorumlanarak değerlendirilmesi ve değişik fiziksel
özelliklerinin sınıflandırılmasıdır. İşlemin başarısı, analizcinin görüntüdeki mekânsal,
spektral ve zamansal öğeleri analiz edebilme yeteneğine sıkı sıkıya bağlıdır.

Örüntü, objelerin mekânsal dizilimidir. Örneğin bir otoparkta hem belirli
şekiller hem de objeler arasındaki belirli ilişkiler (aralarındaki boşluk, yönelimleri) tekrarlanmaktadır. Bu özellikler bir otoparkın rahatlıkla ayırt edilmesini ve tanınmasını sağlar. Aynı durum bir meyve bahçesiyle bir orman arasındaki farkı oluşturur.

İki göz ile bakıldığında her göz aynı cismi, farklı doğrultulardan ve değişik
açı altında görür ve daha sonra bu cismin oluşan iki farklı görüntüsü beyinde birleşerek “stereoskopik görüş” olarak adlandırılan üç boyutlu görüş ortaya çıkar. Uygun şekilde çekilmifl fotoğraflar kullanılarak üç boyutlu görüş, “Anaglif yöntem”, “Stereoskop”, vb. çeşitli yöntemler ile elde edilmektedir.

Uzaktan algılıama görüntülerinin yorum ve analizinde iki temel kabul yapılır:
• Görüntü piksel değerleri, yeryüzü yansıtımının mekânsal dağılımını doğru
bir şekilde temsil etmektedir,
• Bu yansıtım büyüklüğü yeryüzünün fiziksel, kimyasal veya biyolojik özellikleriyle ilişkilidir.

Işığı ölçmek için kullanılan birimlere fotometrik birimler denir. Bu birimler, ışığın
algılayıcısı olarak insan gözünü temel alır ve gözün duyarlılığına göre oluşturulur. Uzaktan algılamada algılayıcı sistemler insan gözünden farklı dijital sistemler olduğu için radyometrik birimler kullanılır.

Radyometri, elektromanyetik enerjinin ölçümüdür. Bu amaçla uzaktan algılamada
kullanılan bazı radyometrik birimler: Işınır akı, birim zamanda elektromanyetik ışımayla bir yerden (örneğin,Güneş) başka bir yere (örneğin, Dünya) transfer edilen enerji miktarıdır.

Katı açı, bir gök cisminin radyan kare (steradyan) biriminde gökyüzünde
kapladığı alanı belirtir. Daha yakında duran küçük bir obje daha uzaktaki büyük bir cisim ile aynı katı açıya sahip olabilir. Örneğin daha küçük/yakında olan Ay, daha büyük/uzakta olan Güneş’i örtebilir, çünkü gözlemcinin baktığı noktadan her iki objenin uzayda kapladıkları alan hemen hemen eşit, yani kapladıkları katı açı miktarı aynıdır.

Lambert yüzeyi, gelen enerjiyi her doğrultuda uniform yansıtan bir yüzeydir. Daha teknik bir ifade ile yüzeyden olan ışınırlık difüz yansıtıma bağlı olarak izotropik(eş yönlü) tir. Örneğin, cilasız bir ahşap yüzey yaklaşık Lambert yüzeyi iken cilalandıktan sonra değişik noktalarda oluşan speküler yansımaya bağlı olarak Lambert yüzeyi değildir. Tüm kaba dokulu yüzeyler ideal Lambert yüzeyi olmamasına rağmen bu kabul, yüzey özelliklerinin bilinmediği durumlar için geçerli bir yaklaşımıdır.

En kolay ve en yaygın kullanılan atmosferik düzeltme yöntemi “koyu piksel çıkartımı” yöntemidir. Bu yöntemde herhangi bir spektral bant için bir
minimum parlaklık değeri (DN) belirlenir ve bu değere göre görüntü histogramı ötelenir. Yani belirlenen değer görüntüdeki bütün piksellerin yansıtım
değerlerinden çıkartılır.

Topoğrafik etki, yöneltmesi ışıma kaynağına göre belirlenen bir düzlem yüzeydeki ışınırlık değeriyle karşılaştırılan eğimli bir yüzeyin neden olduğu ışınırlık değişimidir.

Astronomik birim, Dünya’nın Günefl etrafındaki eliptik yörüngesinin büyük ekseninin yarısı olan 1.496 x 1011 metredir.

Geometrik distorsiyonlar genel olarak aşağıda belirtilen faktörlerden kaynaklanmaktadır:
• Baz algılayıcıların sınırlı tarama oranı
• Bazı algılayıcıların geniş bakış alanı
• Görüntü elde edilirken Dünya’nın dönüşü
• Yeryüzü eğriselliği
• Uydu platformunun konum, durum ve hızındaki değişimler
• Görüntüleme geometrisiyle ilişkili panoramik etkiler
• Topoğrafik rölyef etkisi

Dijital yükseklik modeli, yeryüzünün dijital üç boyutlu modelidir. Bu modele istenirse yapay objelerde dâhil edilerek dijital yüzey modeli oluşturulabilir. Eğer yükseklik modeli sadece çıplak doğal yeryüzünü temsil ediyorsa dijital arazi modeli olarak adlandırılır.

Enterpolasyon, bir seride aradaki eksik verilerin hesaplanması işlemidir. Bu
amaçla geliştirilen lineer ve lineer olmayan matematiksel yöntemlere enterpolasyon yöntemleri denir. Genellikle serideki tüm gözlemleri sağlayacak şekilde sürekli bir matematiksel fonksiyonla temsil edilir. Serideki sınır değerlerin dışında kalan değerlerin hesaplanması işlemine ise ekstrapolasyon denir.

• Kontrast zenginleştirme
• Aritmetik bant işlemleri
• Ana bileşen dönüşümü

Entropi, verinin rastlantısallık ölçüsüdür. Dijital verinin depolanması ve/veya iletilmesi için ortalama kaç bit’e ihtiyaç duyulacağını ifade eder.Dijital bir görüntüye
uygulandığında, görüntüdeki dokuyu (parlaklık değeri değişim karakteristiği) karakterize etmek için kullanılabilecek bir istatistiksel rastlantısallık ölçüsüdür.

Tek veya farklı kaynaklardan gelen görüntü bantlarının, uygun matematiksel yöntemlerle yeni bir özellik uzayına dönüştürülmesi işlemidir.

Histogram Eşitleme: Bu yöntemde amaç, çıktı görüntü histogramının uniform
bir dağılımda olmasını yani her bir parlaklık seviyesi için yaklaşık aynı sayıda piksel bulunmasını amaçlar. Böylece görüntünün bilgi içeriği olan entropisi artar.