Fotogrametría Digital

ELEMENTOS DE FOTOGRAMETRÍA DIGITAL

FOTOGRAMETRÍA • Fotogrametría: Es el conjunto de métodos y procedimientos mediante los cuales se puede deducir la forma y dimensiones (Propiedades Geométricas) de un objeto, a partir de la fotografía del mismo.

FOTOGRAMETRÍA Según los métodos utilizados, la fotogrametría se puede clasificar en: Geométrica: Es la parte de la fotogrametría que trata de los aspectos geométricos de la fotografía, sin considerar los principios de la orientación estereoscópica, para obtener valores aproximados de alturas y formas. Analógica: Surge en la década de los treinta basada en aparatos de restitución y es la responsable de la realización de la mayoría de la cartografía mundial. En ella, un par de fotografías es colocado en un aparato restituidor de tipo óptico o mecánico.

FOTOGRAMETRÍA Analítica: Aparece como un desarrollo natural de la interrelación entre los aparatos restituidores analógicos y el surgimiento de la computación. En ella, la toma de información es analógica y el modelado geométrico es matemático. Digital: Surge como consecuencia del gran desarrollo de la computación, que permitió realizar todos los procesos fotogramétricos mediante el uso de computadores. Con la fotogrametría digital crecen las posibilidades de explotación de las imágenes.

FOTOGRAMETRÍA

FOTOGRAMETRÍA DIGITAL • Fotogrametría Digital: Es una tecnología basada en la medición sobre imágenes digitales, para conseguir geometrías, radiometría e información semántica de áreas u objetos en 2D y/o 3D.

FOTOGRAMETRÍA DIGITAL • Sistema Fotogramétrico Digital (SFD): “Conjunto de Hardware y Software cuyo objetivo es la generación de productos fotogramétricos a partir de imágenes digitales, mediante técnicas manuales y automatizadas” (1988, ISPRS) • Estación Fotogramétrica Digital: También llamado “Restituidor Digital”, es el elemento fundamental del sistema Fotogramétrico Digital

RESTITUCIÓN FOTOGRAMÉTRICA Consiste en la formación, de forma muy precisa, de los pares estereoscópicos, en un proceso que se denomina orientación de imágenes, y en la extracción posterior de los elementos contenidos en ellas.

SISTEMA FOTOGRAMÉTRICO DIGITAL Un sistema Fotogramétrico Digital, debe tener los siguientes elementos: •Elemento de captura y conversión de imágenes en formato digital •Sistema de entrada de datos en formato digital •Unidad de proceso, con arquitectura de alta velocidad en la transferencia de datos •Sistema gráfico de color real con velocidad de transferencia alta •Uno o varios monitores de alta resolución •Dispositivo de almacenamiento de datos de gran capacidad •Sistema de visión estereoscópica •Impresora y trazador gráfico para la edición de resultados

SISTEMA FOTOGRAMÉTRICO DIGITAL Cámara Digital

•Integración SIG •Impresoras •Trazadores

Escáner Estación Fotogramétrica Digital

VISIÓN ESTEREOSCÓPICA El principal problema en la visión estereoscópica, es la forma de observar las fotografías, de manera que cada ojo vea solamente la imagen que le corresponde. La visión estereoscópica requiere la separación de las dos imágenes del par estereoscópico, dada ojo debe ver solamente la imagen que le corresponde. Los sistemas de visión estereoscópica se pueden dividir en tres grupos, en función de cómo se realice la separación de las imágenes: •Separación temporal: edición alternativa de las imágenes. •Separación radiométrica: polarización •Separación espacial: separa las imágenes dividiendo la pantalla para cada una de ellas

SISTEMAS DE VISIÓN ESTEREOSCÓPICA Visión Libre Paralela: Cada ojo observa su imagen correspondiente, manteniendo sus ejes ópticos paralelos. Solo puede usarse este método con imágenes no superiores a 65mm entre sus centros.

Visión Libre Cruzada: Las imágenes se observan cruzando los ejes ópticos de los ojos. El par estéreo se presenta invertido, la imagen derecha esta situada a la izquierda y viceversa. Este método debe usarse con imágenes de dimensiones superiores a 65 mm entre sus centros, aunque la imagen virtual aparece mas pequeña. Anáglifo: Se utilizan filtros de colores complementarios (rojo- azul, rojoverde). Ej. La imagen presentada en rojo no es vista por el ojo que tiene el filtro del mismo color, pero si ve la imagen en el otro color. Presenta problemas de alteración de los colores, perdida de luminosidad y cansancio visual en uso prolongado.

SISTEMAS DE VISIÓN ESTEREOSCÓPICA Polarización: Se utiliza luz polarizada para separar las imágenes. Este sistema no altera los colores, aunque hay perdida de luminosidad. Alternativo: Con este sistema se presentan en secuencia y alternativamente las imágenes izquierda y derecha, sincronizadamente con unas gafas dotadas con obturadores de cristal liquido, de forma que cada ojo ve solamente su imagen correspondiente. Head Mounted Display (HMD): Es un casco estereoscópico que porta dos pantallas y los sistemas ópticos de cada ojo, de forma que la imagen se genera en el propio dispositivo.

SISTEMAS DE VISIÓN ESTEREOSCÓPICA EN FOTOGRAMETRÍA DIGITAL En Fotogrametría Digital, los sistemas de visión estereoscópica más comunes son: División de Pantalla: Sistema similar a un estereoscopio de espejos, pero la separación se realiza sobre uno de los monitores. Polarización con Gafas Activas: La pantalla de polarización en lugar de ser el monitor es la propia gafa, la sincronización con el sistema es mediante rayos infrarrojos. Polarización con Gafas Pasivas: las imágenes se muestran en la pantalla de forma alternativa, un modulador de cristal liquido sincronizado con el hardware grafico, proporciona la polarización diferente de las imágenes en cada ojo.

FLUJO DE TRABAJO DE UN SISTEMA DE FOTOGRAMETRÍA DIGITAL Imágenes Digitales

Pre-procesamiento (Correcciones radiométricas y realce de contraste)

Puntos de Apoyo Puntos de Control

DATOS

Identificación de Puntos Orientaciones Extracción de Información Semántica

Maching de Imágenes Generación de Productos (MDE y Orto fotos) Comprobación de Resultados

PROCESO

RESULTADO Postprocesamiento Edición de Resultados

CONCEPTOS FOTOGRAMÉTRICOS Punto de Apoyo: Punto con coordenadas XYZ conocidas que se utiliza para realizar la orientación absoluta. Punto de Control: Punto con coordenadas XYZ conocidas que se utiliza para realizar el control del error. Puntos Homólogos: Puntos que señalan la localización del mismo elemento en imágenes diferentes. Matching: Proceso de reconocimiento automático de puntos homólogos, mediante estudio de correlación. Marca Fiducial: Marcas ubicadas en las esquinas o en los bordes de las fotos. La intersección de las líneas que unen estas marcas determina el punto principal. Orientación Interna: Consiste en averiguar la focal y la posición del punto principal en cada fotograma. Cada marca fiducial se correlaciona con un modelo bidimensional teórico.

CONCEPTOS FOTOGRAMÉTRICOS Orientación Externa: Permite determinar el conjunto de parámetros que habilita la definición de la posición espacial en el sistema referencial del terreno (coordenadas terreno) Orientación Absoluta: Identificación de los puntos de apoyo en el modelo. Posicionamiento y nivelación del modelo con respecto al sistema de referencia terrestre. Orientación Relativa: Identificación de puntos homólogos en los fotogramas que forman el modelo estereoscópico. Modelo Digital de Elevación (MDE): Es una representación visual y matemática de los valores de altura con respecto al nivel medio del mar, que permite caracterizar las formas del relieve y los elementos u objetos presentes en el mismo. Modelo Digital de Terreno (MDT): Es una representación de la topografía (altimetría y/o batimetría) de una zona en una forma adaptada a su utilización. Modelo Digital de Superficie (MDS): Es la modelización del terreno (incluye vegetación y estructuras creadas por el hombre).

VENTAJAS •

Soporte de almacenamiento

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Reducción de deterioro por manipulación directa

•

Fácil duplicación y transmisión

•

Posibilidad de mejorar las características de la imagen (brillo, contraste)

•

Los productos derivados de la Fotogrametría Digital son obtenidos en formato digital por lo que son fácilmente integrables en entornos tipo CAD o SIG

•

Eliminación de gran parte de los elementos de mayor costo en los sistemas anteriores (ópticas y sistemas mecánicos de precisión)

• Permite la automatización parcial de procesos, mejorando el rendimiento

DESVENTAJAS •

Las actividades derivadas de la necesidad de un proceso de digitalización. Los sistemas de digitalización aún son muy caros.

• La necesidad de altas capacidades de almacenamiento

PRODUCTOS Y USOS •Planos Digitales Vectoriales (escalas desde 1:500 a 1:20.000) •Levantamiento de información del terreno (Clasificación de Campo) •Generación de Ortofotos Digitales •Generación de MDE, MDT, MDS

•Proyectos de Ingeniería •Planificación Territorial •Geocodificación •Monitoreo de Flota y Logística •Geomarketing •Medio Ambiente •Seguridad •Hidrografía

BIBLIOGRAFÍA • Fotogrametría Moderna: Analítica y Digital. José Luis Lerna García. Editorial Universidad Politécnica de Valencia. 2002 • Apuntes de Fotogrametría II. Juan Antonio Pérez Álvarez. Universidad de Extremadura – Centro Universitario de Mérida. 2001 • http://www.isprs.org/ (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing)

GRACIAS