A Magyar Hidrológiai Társaság XXXVII. Országos Vándorgyűlése (Pécs, 2019. július 3.)

8. SZEKCIÓ - Hidrológia - 9. Dr. Keve Gábor (NKE Víztudományi Kar): Jégfedettség meghatározása webkamerák segítségével

kalibrálása utólag már lehetetlen, de a rögzített felvételekből így is sok tapasztalatot nyertem. Három kamerát (Paks, Baja, Mohács) viszont sikerült kalibrálni, mely eljárás részleteit a következő alfejezetekben ismertetem.

Webkamerák síklapos kalibrálása

A kamerák perspektív képének ortorektifikálásához, amint azt a 4.1.1 fejezetben részleteztem, számos megoldást kipróbáltam, illetve több segítséget kaptam a témában tapasztalt és tőlem sokkal nagyobb tudással rendelkező szakemberektől. A legnagyobb problémát az úgynevezett illesztőpontok képen belüli elhelyezkedésének megfelelő eloszlása illetve a különböző georeferálási technológiák nem éppen erre a feladatra történt fejlesztése okozta. A legtöbb térinformatikai szoftver közel felülnézeti képek valós felülnézeti képpé konvertálását egészen jó közelítéssel megoldják. Azonban egy hordó torzítással és egyéb a webkamerák képtorzító hatásával rontott perspektív kép akár csak egy szeletének megfelelő módosításával nehezebben birkóztak meg. Tudva azt, hogy ma már különböző programok és interneten fellelhető alkalmazások is támogatják a képtorzítások javítását (pl. lencsemodellek), mégsem indultam el ezek felhasználásának útján. Ennek legfőbb oka az, hogy a forráskódok ismerete nélkül a kapott eredményt kénytelen elfogadni a kutató és sohasem lehet meggyőződve annak megbízhatóságáról. Ezen oknál fogva felkerestem Dr. Gálái Antal korábbi tanáromat, akivel olyan megoldást választottam, melynek alapelveit a Hidrológiai Közlöny hasábjain 2008-ban közölt. A módszer lényege abban áll, hogy egy síklapon előre kiszerkesztett rácsozatot különböző pozícióba helyezünk a kamera elé, és az így kapott képek matematikai elemzéséből kiszámoljuk a szükséges transzformációs paramétereket.

A síklapon lévő rácsozat sarokpontjainak koordinátáit előre lemérhetjük, illetve olyan pozíciókra szerkeszthetjük, melyeket mi szeretnénk. Esetünkben egy 0,5 cm vastag A4-es méretű fehér műanyag lapot használtunk melynek aljára egy lécet rögzítettünk. A sütőlapátra emlékeztető szerszámot így már könnyedén mozgathattuk az olykor nem is túl egyszerűen megközelíthető webkamerák előtt. Összesen 20 db 4*4 cm-es négyzetet rajzoltam a lapra 4 oszlopba és 5 sorba, köztük egyenlően 1,5 cm térközt hagyva. Minden négyzet sorszámát annak közepében fel is írtam, a későbbi beazonosíthatóság érdekében. A jól felismerhető négyzetek sarkainak képkoordinátában (pixelben) értelmezett helyét a fényképeken is beazonosíthatjuk. A valódi és a bemért koordinátákból a lineáris algebra módszerével már pontosíthatók a számunkra szükséges paraméterek.

3. ábra: Dr. Gálái Antallal és Rajnai Gáborral a Mohácsi webkamera kalibrálásánál (Fotó: Farkas Zoltán)

A transzformációs paraméterek meghatározásához szükséges fényképezés (mérés) megkezdése előtt arra is gondot fordítottunk, hogy a síklapot vízszintes helyzetbe is hozhassuk, a kamera előtt. Erre azért volt szükség, mert a megfigyelt vízterület a kamera képén elkülönített (számunkra fontos) része a Duna esetében ilyen kicsi szakaszon a vízszintessel jól közelíthető. Márpedig, ha sikerül olyan képeket készítenünk, mely az általunk megrajzolt, de vízszintesen fekvő négyzetekkel egészen jól lefedi a vizsgálandó vízfelületet, akkor ez lesz a legjobban felhasználható kép kalibrációnkhoz. A lefedi szót használtam, pedig a kitakaija szó helyénvalóbb lenne, mert a kamera közvetlen közelében mozgatott síklap képe takaija a mögötte jóval nagyobb távolságban lévő nagyságrenddel nagyobb területet. Azonban, ha mindkét terület vízszintes, akkor a rajtuk végzett mérések csak arányaikban térnek el egymástól. Ez viszont remekül felhasználható a későbbiekben.

Ezen eljáráshoz a síklapot tartó lécre egy vízmértéket erősítettem. Továbbá egy másik segédlécet (szintén vízmértékkel ellátva) olyan formára igazítottam, hogy a síklapomat tartólécére merőleges irányban is alátámaszthassa. Az így, egymásra merőlegesen elhelyezett, vízszintesre állítható lécekkel a síklap már valóban