Fotogrametra 2.

Fotogrametra 2.Correspondencia de imgenes.Conceptos Bsicos.Entidad homloga o conjugada: Se denominan entidades conjugadas a las imgenes de los elementos del espacio objeto, que incluyen puntos, lneas y superficies.Entidad de correspondencia: es la primitiva, que se compara con primitivas de otras imgenes para buscar entidades homlogas. Las primitivas incluyen niveles de gris, elementos extrados y descripciones simblicas.ndice de semejanza: es una medida cuantitativa de lo buena que es la correspondencia de las entidades entre s. En su forma ms simple puede ser el coeficiente de correlacin cruzado o la desviacin tpica en la correspondencia por mnimos cuadrados.

Conceptos Bsicos.Mtodo de correspondencia: calcula el ndice de semejanza entre entidades homlogas, por ejemplo correspondencia por reas, correspondencia basada en caractersticas y correspondencia relacional.Estrategia de correspondencia: se utiliza para referirse al esquema de conjunto que tiene la solucin del problema de la correspondencia de imgenes. Abarca el anlisis del entorno, la seleccin del mtodo y el correspondiente control de calidad de la ejecucin.

Tabla de relacin entre los mtodos anteriores.Mtodo de correspondenciandice de correspondenciaEstrategia de correspondenciabasada en intensidades o Por reasCorrelacin, mnimos cuadradosNiveles de grisBasada en caractersticas o entidadesFuncin de costoBordes, regionesBasada en relaciones SimblicaFuncin de costoDescripcin simblicaCorrespondencia de Imgenes.Correspondencia o correlacin de imagen, es el proceso de encontrar automticamente detalles o entidades homlogas puntuales, lineales y superficiales en una o ms imgenes traslapadas. En la correspondencia de imgenes debe tenerse presente todos los aspectos que intervienen en el proceso de formacin de la imagen fotogrfica (geometra y radiometra), como son, principalmente, la iluminacin, la reflectancia, el sensor, la posicin de captura y el modo de registro.

La mayora de las tareas automticas de la fotogrametra digital requieren correspondencia de imagen.Orientacin interna: localizacin y medicin de marcas fiducialesOrientacin relativa: localizacin y transferencia de puntos homlogos o entidades conjugadas Aero triangulacin: seleccin, asignacin y transferencia de entidades conjugadasOrientacin externa: localizacin y medicin de formas preestablecidas de puntos de apoyoGeneracin de MDT, MDE, MDS: generacin y medicin masiva de coordenadas tridimensionalesIdentificacin, localizacin y extraccin de objetos o entidadesEn general existen tres mtodos de correspondencia que se describen a continuacin.

Correspondencia basada en intensidades.Esta tcnica, tambin llamada correspondencia por reas, se basa en el ajuste radiomtrico de pixeles o de superficies (pequeas reas), con o sin referencia, en una o mltiples imgenes. Utiliza como criterio de similitud la correlacin cruzada o la correlacin mnimo cuadrtica.Correspondencia Basada en Entidades.En esta tcnica, tambin denominada correspondencia basada en caractersticas, ciertas entidades obtenidas a partir de las imgenes originales (esquinas, intersecciones, segmentos rectos o curvilneos, etc.) se utilizan en la comparacin y determinacin de entidades homlogas. Los criterios de similitud tienen en cuenta la forma, el signo, la longitud y el gradiente; entre otros parmetros.

Correspondencia Basada en relaciones.Conocida tambin como correspondencia simblica, se basa en la deteccin topolgica de estructuras y objetos definidos en bases de datos, con descripciones de objetos. Los nodos, las conexiones de lneas, las relaciones entre objetos vecinos, etc. son aspectos a considerar en este tipo de correspondencia.Etapas de la correspondencia de Imgenes.Seleccin de entidades puntuales, lineales o superficiales- en una o ms imgenes. La seleccin se realiza por medio de operadores de inters.Asociacin de entidades conjugadas en o entre imgenes. Una vez seleccionadas las entidades se tienen que hacer corresponder segn criterios de similitud y de consistencia.similitud se basa en los atributos de las entidades y en las propiedades de la funcin de intensidad (valor radiomtrico, posicin, orientacin, longitud, gradiente )consistencia - grado de ajuste de los datos con respecto a un modelo objeto/terreno. Determinacin de la posicin 2D/3D de las entidades, bien sobre las imgenes y/o en el espacio objeto/terreno.Valoracin de la calidad de la correspondencia, fijada por criterios de precisin y fiabilidad

Problemas fundamentales de la correspondencia de Imgenes.Vastedad de la bsqueda. Que se produce cuando se calcula el ndice de semejanza entre las entidades de correspondencia para toda la imagen, el tiempo de computo puede dispararse. De ah la necesidad de incorporar restricciones geomtricas y estrategias. Ambigedad. Que se produce si la entidad de correspondencia no es suficientemente caracterstica (nica). La solucin pasar por la seleccin de ms entidades de correspondencia nicas.Mal condicionamiento. Una imagen se caracteriza por su debilidad geomtrica y radiomtrica. Esta debilidad se concreta en la posibilidad de que al buscar el punto homlogo exista:

Solucin inexistente: puede no haber punto homlogo debido a ocultaciones, desplazamientos por relieve, diferencias radiomtricas.Solucin mltiple: puede haber ms de una solucin (aparente) en el caso de patrones repetitivos asociadas a cultivos, edificaciones.Solucin inestable: la solucin puede quedar afectada por condiciones geomtricas o radiomtricas de manera que en diversas imgenes pueden detectarse puntos homlogos distintos (para un mismo punto de referencia).

Suposiciones para facilitar la correspondencia de Imgenes.Los niveles de gris de las distintas imgenes se obtienen empleando bandas espectrales idnticas o similares.La iluminacin y los efectos atmosfricos son constantes durante la adquisicin.La escena que parece en las imgenes es rgida y no deformable.La superficie es relativamente continua y opaca.Los parmetros de la toma fotogramtrica se conocen con suficiente aproximacin.Distorsiones geomtricas de las entidades de correspondencia.Diferencia de escala entre las dos imgenes: Al proyectar las dos teselas imagen homlogas sobre la superficie plana, los pxeles interiores de las teselas ya no resultan conjugados puesto que aparecen referidos a distintas posiciones dentro del espacio objeto. A medida que el pxel se aleja del centro, las discrepancias aumentan y por tanto se ver afectado el ndice de semejanza.

Figura 1: Par estereoscpico con imgenes de diferentes escalas (izquierda).Diferencia de ngulos de rotacin entre las dos imgenes: La siguiente figura muestra el efecto de las diferencias entre los ngulos de rotacin. La figura izquierda muestra el efecto de una rotacin alrededor del eje x (). La figura del centro muestra el efecto de una rotacin alrededor del eje y () y la figura de la derecha muestra la rotacin alrededor del eje z ().

Figura 2: Efecto causado por las diferencias de rotacin entre las imgenes izquierda y derecha de un par estereoscpico.

Distorsin geomtrica causada por la inclinacin. Si se inclina la superficie el efecto es muy diferente ya que la superficie aparece como un pequeo rectngulo en la imagen derecha, situacin que se conoce con el nombre de acortamiento o reduccin. Al inclinarse ms la superficie, llega a alcanzarse un ngulo crtico para el que no se ve la imagen derecha, llegndose a la situacin de oclusin.

Figura 3: Efecto en el ndice de semejanza de una superficie inclinada.Distorsin geomtrica debida al relieve: La correspondencia de bordes como modalidad de la correspondencia basada en caractersticas es tremendamente sensible a las distorsiones geomtricas. Cualquier variacin en la posicin del punto de vista provocar que el borde sufra desplazamiento e incluso deformaciones lo que complicar su correspondencia.

Figura 4: Efecto causado por el relieve en el ndice de semejanza