INTRODUCCIÓN A LA FOTOGRAMETRÍA DIGITAL

Elia Quirós RosadoUniversidad de Extremadura

La fotogrametría es el conjunto de métodos y procedimientos mediante los cuales podemos deducir de la fotografía de un objeto o superficie, la forma y dimensiones del mismo; Una de las principales aplicaciones de la fotogrametría es la generación de MDE y Ortoimágenes.

¿Qué es la Fotogrametría?

¿Qué es la Fotogrametría? (2)

Clasificaciones de la Fotogrametría

• F. ANALÓGICA – Medición en fotogramas en

formato analógico en equipo analógico

• F. ANALÍTICA – Medición en fotogramas en

formato analógico mediante técnicas computacionales

• F. DIGITAL– Medición en fotogramas en

formato digital en sistemas fotogramétricos digitales

Clasificaciones de la Fotogrametría

• F. Espacial– Medición en imágenes de satélite

• F. Aérea– Medición en fotogramas aéreos

• F. Terrestre – Medición en fotogramas obtenidos

desde la superficie terrestre• F. de objeto cercano

– Medición en fotogramas de Escala muy grande

¿Qué es la visión estereoscópica?

Cuando miramos una fotografía solo vemos dos dimensiones: el alto y el ancho.

La visión estereoscópica requiere la separación de las imágenes estereoscópicas, una por cada ojo correspondiente. En función de cómo se realiza dicha separación para visualizar las imágenes surgen los distintos tipos de visión estereoscópica.

Tipos de visión estereoscópica:• Separación temporal: edición alternativa de las imágenes• Separación radiométrica: polarización• Separación espacial: estereoscopios, pantalla partida.

Escala mapa, Escala fotografía

Relación escala mapa / escala fotografía La escala del mapa y la escala de la fotografía suelen

tener la siguiente relación:

Efoto = c EmapaEfoto : modulo de la escala de la fotografía c : constante

(En fotografías aéreas c = 200 a 300)(En imágenes espaciales c = 1500)

Emapa: modulo de la escala del mapa (Ackermann, 1990)

Puntos de apoyo (PA)

DATOS PROCESOS RESULTADOS

NormalizaciónOrientación

interna

Orientación externa

Puntos de control (PC)

Generación automática de los

MDE

Control del error

Estadísticos de error y fiabilidad

Mosaico de los MDE

Proceso Fotogramétrico Digital

Procesos en FD con Correspondencia de Imágenes

• O. Interna: cada marca fiducial se correlaciona con un modelo bidimensional teórico.• O. Relativa y Aerotriangulación: identificación de puntos homólogos en los fotogramas que forman el modelo estereoscópico.• O. Absoluta: identificación de los puntos de apoyo en el modelo.• Generación de Modelos Digitales de Elevaciones (MDE): mediante la identificación de puntos de apoyo que nos proporcionan información acerca de las datos (terreno).

Conceptos fotogramétricos

• punto de apoyo: punto con coordenadas XYZ conocidas que se utiliza para realizar la orientación absoluta

• puntos homólogos: puntos que señalan la localización del mismo elemento en imágenes diferentes

• estéreo-matching: proceso de reconocimiento automático de puntos homólogos mediante análisis de correlación

• punto de control: punto con coordenadas XYZ conocidas que se utiliza para realizar el control del error

Geometría Epipolar (normalización de imágenes)

PLANO EPIPOLAR: dos centros de proyección O’ y O” y el punto del terreno P. El plano epipolar contiene a los puntos conjugados los cuales están situados en la líneas epipolares.

LÍNEAS EPIPOLARES: e’ y e” intersecciones del plano epipolar con los planos de la imagen.

En el caso general, las líneas epipolares no son paralelas al eje x del fotograma.

Transformación que asegure dicho paralelismo, consiguiendo que las líneas epipolares coincidan con las filas de la imagen, dando lugar a lo que se denominan imagen normalizadas

¿Qué son imágenes normalizadas?

Una imagen normalizada es aquella cuyas líneas epipolares son paralelas a las filas.

imágenes normalizadas

Reducción del espacio de búsquedas.

Método Jerarquizado

Pirámide de Imágenes Nivel 4:

64x64 píxeles

Resolución:1/8

Nivel 1:512x512 píxelesResolución:1/1

Nivel 2:256x256 píxeles

Resolución:1/2

Nivel 3:128x128 píxeles

Resolución:1/4

Orientación Interna

La orientación interna consiste en la primera: transformación de coord. píxeles (columna, línea), a coord. Imagen expresadas en mm y referidas a un sistema cartesiano 3D cuyo origen está en el centro de proyección de la cámara.

En fotogrametría digital la OI se realiza mediante la identificación y localización de las marcas fiduciales.

Orientación interna (OI) :depende de factores como la distancia focal de la cámara y su localización, los parámetros de definen las distorsiones del objetivo, etc

Orientación Relativa

Orientación Relativa (OR) relaciona geométricamente las imágenes estereoscópicas entre ellas, formando el llamado “modelo estereoscópico”.

Orientación Absoluta

Orientación absoluta (OA)

MDT, MDE, MDS

• MDT, modelo digital del terreno: es una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa

• MDE, modelo digital de elevaciones: es un MDT donde la variable representada es la elevación del terreno – los MDE sólo pueden aceptar una cota por localización XY– no se pueden representar superficies 3D complejas

• MDS, modelo digital de superficie: the DSM contains measurements of the first reflective surface as illuminated by the sensor

Modelo Digital del Terreno

70°0ºmodelo digital de

orientaciones

convexo cóncavo

modelo digital de curvaturas

modelo digital de pendientes

Modelo Digital Superficie

Ortofoto Digital

Una orto digital: es un producto cartográfico que se obtiene como consecuencia de un transformación de una imagen aérea sobre la base de un modelado del terreno, cuyo objetivo es el cambio de perspectiva cónica que representa la imagen original a en un proyección ortogonal, donde se modifica los rayo de luz que atravesaron el objetivo fotográfico pasando todos ellos por un punto de vista e impresionaron el negativo, a nuevas posiciones en las que dichos rayos resultaran paralelos, y por tanto el punto de vista es desplazado al infinito.

Rectificación de imágenes

Rectificación polinómica: Este método corrige las distorsiones de la imagen en base a una red de puntos de control. El orden del polinomio utilizado depende del número de puntos de control disponible, siendo mayor la precisión al aumentar el número de éstos

Transformación proyectiva: La transformación proyectiva plantea la relación existente entre dos planos. Esta relación es definida por 8 parámetros que pueden calcularse a partir de cuatro puntos de control y sus correspondientes coordenadas imagen

Rectificación diferencial: Para la realización de un proceso de rectificación diferencial es necesario disponer de un modelo digital de elevaciones almacenado de la misma forma que la imagen, es decir, con estructura ráster de una matriz de elevaciones. Este modelo debe estar referido a un sistema de proyección de coordenadas que será en el que se obtenga la imagen rectificada

Ortofoto Digital Cáceres