Development of a 3D scanner based method for analysis the indentations of line samples
Girintili çizgi analizi için 3B tarayıcı tabanlı bir yöntem geliştirilmesi
- Tez No: 952996
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ GELİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
1960'larda geliştirilen 3 boyutlu tarama, başlangıçta bağımsız kameralar, ışıklar ve projektörler ile gerçekleştirilmekteydi. Optik tabanlı sistemlerin yanında temas probu kullanılan mekanik sistemlerde mevcuttur ve temas probu ile nesne yüzeyine dokunularak nesnelerin 3 boyutlu görüntüleri elde edilebilmektedir. Hem nesne yüzeyine zarar vermesi hem de yavaş olmasından dolayı çok tercih edilmemiştir. Günümüzde kompak 3 boyutlu tarayıcılar geliştirilmiştir ve bağımsız 2 boyutlu görüntü alan kameralar gibi koni şeklinde bir görüş alanına sahiptirler. Tarama sırasında, tarayıcı nesne yüzeyinden noktalar alır ve yakalanan bu noktalar, doku, renk, yüzey ayrıntısı gibi bilgileri kaydederek nesnenin doğrudan temsili oluşturulur. Oluşturulan noktalar bulutu meshing işlemi sonrasında birleştirilerek yüzeyin görüntüsü 3 boyutlu olarak işlenmiş olup dünya üzerindeki somut bir cisim sayısallaştırılarak dijital ortama aktarılmış olur. Bu işlem gerçekleştirilirken, tek bir açıdan alınan görüntü, 3 boyutlu görüntüyü elde etmek için yeterli olmaz. Cismin net bir şekilde dijital ortamda görüntüsünün oluşturulabilmesi için objenin çeşitli açılarından binlerce nokta verisi toplanır ve cismin yüzey bilgisi sağlıklı bir şekilde bilgisayar ortamına aktarılmış olunur. Hali hazırda birçok alanda 3 boyutlu tarayıcılar yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle sağlık sektöründe sıkça kullanılan manyetik rezonans tomografi cihazları 3 boyutlu tarayıcılara güzel bir örnektir. Taranılan bölge bilgisayar ortamına kesitler şeklinde aktarılır ve bu elde edilen görüntülerin birleştirilmesi sayesinde hastalık tespiti gerçekleştirilir. Ek olarak eğlence sektöründe büyük öneme sahiptir. Filmler ya da oyunlar için geliştirilen animasyon görüntüleri de 3 boyutlu tarayıcılar sayesinde gerçekleştirilmektedir. İnsanların yüzlerinin 3 boyutlu görüntüsü alındıktan sonra dijital ortamda animasyona çevrilerek gerçeğe yakın görüntüler elde edilmektedir. Tarihi kalıntılar veya sanat eserlerinin dijitalleştirilmesi 3 boyutlu tarayıcılar sayesinde sağlanmaktadır. Arkeolojik kazılarda bulunan herhangi bir canlı fosilleri 3 boyutlu tarama tekniğiyle dijitalleştirilerek bilgisayar ortamında bu canlının tahmini iskelet yapısı ve yüz hatları oluşturulabilmektedir. Bunların dışında adli incelemeye alınan soruşturmanın seyrini değiştirebilecek izler için de 3 boyutlu tarama teknolojisi kullanılmaktadır. Olay yerinden alınan çamur izi, parmak izi, lastik izi ya da insan vücudunda veya yiyeceklerin üzerinde tespit edilen ısırık izlerini incelemek için de 3 boyutlu tarama teknolojisinden faydalanılmaktadır. Adli olarak incelemeye alınan belgelerin tespiti için tarih boyunca elektrostatik, kimyasal ve optik yöntemler kullanılarak değişik teknikler kullanılmıştır. İlk olarak eğik ışık altında fotoğraflanan görüntüler sayesinde yazıların tespiti sağlanmıştır. Ardından ferromanyetik toz kullanılarak girintili yazılar tespit edilmeye çalışılmıştır ve bu çalışmalarda ferromanyetik tozların belgeye yapışmaması ve zarar vermemesi için belge polietilen levha ile kaplanarak güçlü bir mıknatıs yardımıyla bu tozlar belgedeki girintilerin içinde biriktirilmiştir. Böylece kâğıt üzerindeki yazıya ait olan girintiler netleşir ve şeffaf bir film ile sabitlenerek fotoğraflanır. Günümüzde de hala güçlü bir yöntem olarak kabul edilen ve yaygın olarak kullanılan diğer bir yöntem ise electrostatic detection apparatus (ESDA) yöntemidir. Bu yöntem Foster ve Mortaz tarafında geliştirilmiştir. İncelenmeye alınan belge ilk olarak ESDA'nın toz karışımlara uygulanan termal enerji sayesinde partiküllerin gözenekli yapısı azaltılarak katılaştırılan sinterlenmiş pirinç levha üzerine yerleştirilir. Levha, silindirin altında bir vakumla aşağı çekilir ve bir Mylar tabakası ile kaplanır. Daha sonra Mylar'a bir elektrostatik yük uygulanır ve Mylar'ın üzerinden birçok kez yüksek negatif voltajlı bir korona teli geçirilir. Bu işlem gerçekleştirildikten sonra kağıdın yüzeyi boyunca taşıyıcı görevi gören küçük plastik toplarla birleştirilmiş karbon granüllerinin dökülmesiyle ya da bir bulut odasında bir aerosol işlemiyle, ince karbon granüllerinin yüzey boyunca yayılmasına izin vererek girintili yazıların görüntüsü oluşturulur. Bu sayede dağılan granüller girintilerin elektrostatik görüntüsüne yapışarak görüntünün net bir şekilde görülmesini sağlar. Belge sahteciliği araştırmalarında kesişen çizgilerin incelenmesi için yapılan çalışmalar da büyük önem taşımaktadır. İncelenen belgede, son belgeyi kimin yazdığı veya imzaladığı gibi sorulara cevap bulabilmek için satırların kronolojik sırasına ulaşmak adına sınır geçişlerinin analizine dikkat edilerek satırların kronolojik sırasına ulaşılabilmektedir. İlk olarak çakışan çizgilerin tespiti için mikroskobik inceleme yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen taramalı elektron mikroskopi (SEM) sayesinde çizgilerin görüntüsü yüksek çözünürlüğe sahip bir şekilde elde edilebilmiştir. SEM, odaklanmış yüksek enerjili elektron demeti kullanan bir tür mikroskopi tekniğidir. Başka yollarla gözlenemeyen yüzey detaylar faydalı olduğu görülmüştür. Ancak SEM, yüksek maliyeti, belgelere zarar vermesi, elde edilen görüntülerin siyah beyaz ve yalnızca 2 boyutlu olması nedeniyle bazı durumlarda dezavantajlı olabilir Aynı zamanda bu yöntem deneyimli bir adli belge denetçisi gerektirmektedir. Bu çalışmada, 3 boyutlu tarama teknolojisinin adli belge incelemesinde kullanımına dair bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde örnek ile fiziksel bir temas söz konusu olmadığından örnek zarar görmemekte ve örnek hazırlama aşaması diğer yöntemlere göre daha kısa sürede gerçekleştirilmektedir. 3 boyutlu görüntüsü elde edilen yazı izleri python dilinde yazılan bir program vasıtasıyla analiz edilmektedir. Bu program sayesinde çizgi izlerinin x, y ve z koordinatları belirlenmekte ve elde edilen koordinatlar grafiğe dönüştürülerek çizgilerin derinlik ve genişlik değerleri ölçülmektedir. Çalışmada incelenen yazı örnekleri düz ve kıvrımlı şekillere sahip olacak şekilde cnc makinesi kullanılarak sabit basınçta hazırlanmıştır. Bu şekilde 3 boyutlu tarama tekniğinin farklı basınçlar altında oluşturulan girintili yazı örneklerinde oluşturulan çizgi derinliklerinin tespitinde ne kadar duyarlı olduğu belirlenmiştir. Buna ilaveten yazı izi derinliklerine kağıdın yazıcıdan geçirilmesinin nasıl etki ettiği de bu çalışmada incelenmiştir. Bu amaçla lazer, püskürtmeli ve nokta vuruşlu olmak üzere 3 farklı yazıcı kullanılmış ve deneyler sonucunda en fazla değişimin lazer yazıcıdan geçirilen örneklerde olduğu tespit edilmiştir. Bunun nedeni lazer yazıcının ısınan bir tambura sahip olmasıdır. Yüksek sıcaklığa ulaşan tamburdaki basınç etkisi altında yazı izlerinin derinliği azalır. Püskürtmeli yazıcıda yüksek sıcaklık olmadığı için yazı örneklerinin derinliklerinde çok az değişiklik gözlemlenmiştir. Nokta vuruşlu yazıcıda ise yazıcının kağıttaki yazı derinliklerine herhangi bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Çakışan girintili yazı örneklerinde sıralamanın tespit edilmesi için yine 3 boyutlu tarama tekniği kullanılmıştır. Kağıtta oluşturulan ilk çizginin üstünden geçen diğer çizgi nedeniyle derinliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Oluşan derinlik farkı sayesinde sıralaması bilinmeyen çizgilerin bu teknikle kolayca belirlenebileceği tespit edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar ile 3 boyutlu tarama tekniğinin adli bilimlerde kullanılabileceği gösterilmiştir. Ancak yöntemin gerçek vaka analizlerinde kullanılabilmesi için özellikle istatistiksel çalışmalar yapılmalı ve yöntemin güvenilirliği ortaya konulmalıdır.
Özet (Çeviri)
3D scanning techniques have been used in many areas from the past to the present and have been developed. In the beginning, independent cameras, lights and projectors were used to construct 3D images without using compact devices. Today, more technological, practical and time-saving compact devices were developed and used in different fields such as in the entertainment sector, industry, medicine. Optical, chemical and electrostatic methods have been used to detect and analyse the indentations in forensic documents throughout history. First, the process of detecting the texts was developed by photographing the texts under oblique light. In addition, indented texts were examined using ferromagnetic powders. Afterwards, the writings were detected by using the ESDA method, which was developed by Foster and Mortaz and is still frequently used today. A scanning electron microscopy (SEM) device has been developed for the sequencing detection of overlapping lines. However, SEM can be disadvantageous in some cases due to its high cost, damage to documents, and the resulting images being only 2D in black and white, and this method requires an experienced forensic document examiner. In this study, it was aimed to show the usage of the 3D scanning in line analysis and indented text samples in documents were examined by using this technique. For this purpose, line samples with curved and straight lines were prepared by using a cnc machine. Thus, the pen pressure could be kept constant during the preparation. The created indented text samples were transferred to digital media by means of a 3D scanner. With a software developed in python, these 3D images were processed and the depth/width values of the lines were determined. Changes in the depth of the indented lines after passing the printers were evaluated by using 3 different printers: laser, inkjet and dot matrix. According to the results obtained, it was observed that the change is highest for the samples passed through the laser printer. Very little and almost no change was detected for the ink-jet and dot matrix printers, respectively. In order to show the effect of the multiple printing on the depth change, the samples were passed through the printer for 4 times. It was shown that the depth changed only after it was passed through the printer once, and then remained at the same depth value. Another important issue is to determine which of the overlapping lines is drawn first and which is second. Here, again, using the 3D scanning technique, the line sequence created on the paper was determined based on the depth measurement of the line samples. With these results, it has been shown that 3D scanners can be used in forensic document analysis. However, before using this technique in real cases, statistical studies should be performed and reliability of the technique should be demonstrated.
Benzer Tezler
- Mekânsal dijital ikizlere yönelik yapı modeli üretiminde prosedürel modelleme yönteminin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of procedural modeling method in generating structure models for spatial digital twins
GÜÇLÜ ŞENYURDUSEV
Doktora
Türkçe
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖZGÜR DOĞRU
- Bina rölevesi kapsamında yersel lazer tarama ve insansız hava araçları yardımıyla üretilen verilerin doğruluk analizi
Accuracy analysis of data produced by terresterial laser scanner and unmanned aerial vehicle in building relief scope
HACI TEVFİK ÇAŞKURLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURAN ERDEN
- Silivrikapı Panayia Kilisesi (Balıklı Meryem Ana Rum Ortodoks Manastırı Kilisesi) koruma projesi
The conservation project of Silivrikapi Panagia Church (Balikli Virgin Mary Greek Orthodox Monastery's Church)
MELİKE BOYACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ MAZLUM
- Gebze Menzilhane hamamı restorasyon projesi
The restoration project of Gebze Menzilhane bath
İLAYDA İKBAL ŞAN YAMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAKİNE YILDIZ SALMAN
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER