TÜM GÖKYÜZÜ KAMERASINDAN ALINAN GÖRÜNTÜLER KULLANILARAK BULUTLULUK ÖLÇÜMÜ YAPILMASI CLOUDINESS ANALYSIS BY USING ALL SKY CAMERA IMAGES İsmail Başlar 1 , Selçuk Helhel 1 , Tuncay Özışık 1 , Gizem Kâhya 1 TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi {ismail.baslar, selcuk.helhel, tuncay.ozisik, gizem.kahya}@tubitak.gov.tr ÖZETÇE Gökyüzündeki bulutluluğun tespiti, faaliyette olan gözlemevlerinde ve gözlemevi yer seçimi çalışmalarında büyük önem taşımaktadır. Günümüze kadar bulutluluğun tespiti için farklı yöntemler kullanılmıştır. Günümüzde ise kameraların da gelişimiyle, bulutluluk ölçümlerinde tüm gökyüzü kamerası kullanılması önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmada TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi Bakırlıtepe Yerleşkesi’nde kullanılmakta olan tüm gökyüzü kamerasından alınan görüntüler ile bulutluluk analizi yapan bir sistem üzerinde çalışılmıştır. Amaç, alınan görüntüleri görüntü işleme tekniklerini uygulayarak analiz etmek ve bulutluluk oranını hesaplamaktır. Gündüz ve gece olmak üzere iki farklı zaman dilimindeki görüntüler kendi arasında, bulundukları zaman dilimine göre ayrılarak farklı metotlarla analiz edilmiştir. Görüntülerin tek bir yöntem yerine sınıflara ayrılarak farklı metotlarla incelenmesi halinde başarı oranının yükseldiği görülmüştür. ABSTRACT Cloud detection is an important subject for both observatories already operating and site selection for an observatory. There are some methods used for cloud detection until now. Nowadays cloud detection using all sky cameras is the most promising method by the help of sophisticated cameras. In this work we studied automatic cloudiness analysis system by using the images taken by all sky camera located at TÜBİTAK National Observatory. Different approaches applied to both day time and night time images to calculate the sky coverage. Image classification methods are improved for applying the suitable image processing method. We discovered that classifying images to classes and applying different methods according to their classes increases performance of cloud detection system. 1. GİRİŞ Gözlemevleri için, meteoroloji tarafından verilen hava raporu ve uydu görüntüleri genel bir fikrin ötesine geçmediğinden yeterli olmamaktadır. Gökyüzü ısı ölçümünde ise kullanılan algılayıcılar yardımıyla gökyüzü ve yeryüzü ortalama ısıları ölçülerek, bulunan değerlerin kıyaslanması ile bulutluluk tespiti yapılmaktadır.Yapılan çalışmalar bulutların ortamda varlığının, bulutların kızılötesi emisyonundan faydalanılarak belirlenebileceği gösterilmiştir [1]. Kızılötesi algılayıcılar kullanarak bulut bulucu yapmışlardır [2]. Kızılötesi algılayıcı olarak kullanılan termopiller aracılığı ile gökyüzü hakkında verilen açık, bulutlu, çok bulutlu, yağmurlu gibi bilgiler bulutun konum ve miktarını içermemektedir. Alternatif olarak yüksek çözünürlüklü bir kameraya balıkgözü lens takılarak alınan tüm gökyüzü görüntülerinin analizi ile bulutluluk tespiti yapmaktır. Alınan görüntülerin bölgedeki tüm gökyüzüne ait olması ve görüntü işleme yöntemleri ile bulutların yerinin belirlenebilmesini sağlar[3], [4], [5]. 2. ÖLÇME DÜZENEĞİ TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi (TUG) yerleşkesine ait astronomik hesaplamalar için bu çalışmada kullanılan ekipmanlar Şekil 1’de gösterilmekte olan Peleng 8 mm f3.5 Balık Gözü Mercek, EOS5D DSLR Kamera (gece/gündüz tüm gökyüzünü gösteren sayısal kamera) ve astronomik hesaplar için yazılmış kabuk betikleri bileşenlerinden oluşmaktadır. Şekil. 1. TUG tüm gökyüzü kamera sistemi ve onun bileşenleri 3. ÖLÇME DÜNEĞİ VE GÖRÜNTÜ ANALİZ YÖNTEMLERİ Bu çalışmada bulutluluk analizi gündüz ve gece olmak üzere iki farklı zaman diliminde ve farklı yöntemler kullanılarak yapılmıştır. Gündüz görüntülerinde renkli görüntü işleme teknikleri kullanılırken, gece görüntülerinde ise gecennin aydınlık veya karanlık olmasına bağlı olarak gri seviyede eşik değeri belirlenerek bulutluluk tespiti yapılmıştır. 3.1. Renk Uzayları, Dönüşümler ve Maskeleme Renkmetri biliminin temelini oluşturan Grassmann'ın birinci kanununa göre bir rengi belirlemek için birbirinden bağımsız üç değişkene gerek vardır [6]. Standart bazı renk uzaylarına örnek olarak RGB, CMY, HSV, HLS, CIE renk uzayları verilebilir. Bunlardan HSV ve HLS renk uzayları silindirik koordinatlarda, RGB, CMY ve CIE renk uzayları ise