Geometría de la imagen digital en Fotogrametría
Patricio Fuentes EscobarInforme11 de Junio de 2022
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Geometría de la imagen digital en Fotogrametría
Evaluación N°1
NOMBRE: Patricio Fuentes Escobar – Mauricio Saldias Salamanca.
CARRERA: Ingeniería en Geomensura
ASIGNATURA: Fotogrametría digital.
PROFESORA: Ing, Sonia Soto Castro.
FECHA: 26/05/2022. 15:00 hrs.
Contenido
Geometría de la imagen digital en Fotogrametría 1
Evaluación N°1 1
Introducción 3
1 Desarrollo 4
1.1 Fotogrametría digital 4
1.2 Coordenadas Homogéneas 4
1.3 Fotogrametría - Geomensura 4
1.4 Parámetros de calibración 5
1.5 Distorsiones 6
1.5.1 Distorsión tangencial 6
1.5.2 Distorsión radial 6
1.6 “El método del tablero de ajedrez” 6
1.7 Cámaras y sensores 7
1.7.1 Cámara digital 7
1.7.2 Sensor CCD 7
1.7.3 Sensor CMOS 7
2 Orientación interna y externa en procesos fotogramétricos 8
2.1 Imagen digital 8
2.2 Orientación interna 8
2.3 Orientación externa 8
2.4 Agisoft orientación 9
2.4.1 Orientación interna 9
2.4.2 Orientación externa 9
2.5 Importancia de la orientación 9
2.6 Rayos homólogos 10
2.7 Procesos involucrados 10
3 Georreferenciación y transformación de coordenadas 10
3.1 Coordenadas 10
3.2 Transformación 10
3.3 Conversión 10
3.4 Georreferenciación 11
4 Conclusión 13
5 Referencias 13
Introducción
La fotogrametría, según Bonneval, es la técnica que tiene como objetivo estudiar y definir con precisión la forma, dimensiones y posición en el espacio de un objeto cualquiera utilizando esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías.
Etimológicamente, la palabra fotogrametría significa la métrica de lo escrito con luz. Es, en esencia, la ciencia que utiliza la fotografía para hacer medidas, y su aplicación es extensiva a numerosas áreas de conocimiento.
Existe otra técnica que utiliza también fotografías aéreas denominada fotointerpretación y que se dedica al estudio pormenorizado de las fotografías con el objetivo de analizar fenómenos de muy variada tipología.
Sin embargo, la fotogrametría no interpreta fenómenos si no que, mediante mediciones en las fotografías, genera planos y mapas de gran exactitud.
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Desarrollo
Fotogrametría digital
En principio la fotogrametría es la ciencia que nos permite obtener medidas a través de imágenes digitales, además esta surge en 1990 con la utilización de imágenes digitales como fuente primaria de datos o a través de la digitalización matricial de una imagen análoga.
Coordenadas Homogéneas
Las coordenadas homogéneas se pueden definir como una tripleta de números reales, donde no todos los valores son iguales a 0, también hay que entender que existe matemática entre las coordenadas homogéneas de un punto P en el plano de la imagen y sus coordenadas cartesianas, la cual está definida como:
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Ilustración 1 Imagen .
Por otra parte, existe una representación matricial en coordenadas homogéneas de la transformación afín 2D.
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Ilustración 2 Imagen.
Donde a, b y c son escalares, m corresponde al desplazamiento horizontal y n representa el movimiento vertical.
Fotogrametría - Geomensura
el proceso de calibración nos ayuda a eliminar todo tipo de errores que se puedan encontrar dentro de las fotografías tomadas en un levantamiento fotogramétrico por lo que nuestros resultados obtenidos son de alta precisión. Con estos resultados nos estamos acercando al valor real de cada medida.
Estos valores dentro de la geomensura nos dan un abanico de oportunidades para realizar cálculos de todo tipo. Desde el cubicaje de material en una construcción, volúmenes de masas de agua, subdivisiones, análisis de puntos críticos entre otras.
Parámetros de calibración
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Ilustración 3 Parámetros Agisoft.
Donde:
- f = es la longitud focal en pixeles.
- Cx, cy = son las coordenadas del punto céntrico de la fotografía.
- K1, k2, k3, k4 = coeficientes de distorsión radial.
- P1, p2 = son los coeficientes de distorsión tangencial.
- B1, b2= son los coeficientes de inclinación.
Distorsiones
Distorsión tangencial
Es el nombre que se le asigna a un tipo de distorsión en específico, la cual está dada única y exclusivamente por la falta de paralelismo que existe entre el lente de la cámara y el sensor que posee la misma cámara, por lo tanto, este tipo de distorsión genera imágenes trapezoidales.
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Ilustración 4 Distorsión tangencial.
Distorsión radial
Este tipo de distorsión se origina en las líneas rectas, ya que las plasma en la fotografía como líneas curvas. Esto surge a raíz de la desalineación que sufren los rayos al atravesar las distintas lentes que posee nuestra cámara en cuestión.
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Ilustración 5 Distorsión radial.
“El método del tablero de ajedrez”
Es un método capaz de detectar un patrón artificial en una imagen. Con el solo conocimiento previo de que se trata de un tablero de ajedrez, existe un algoritmo el cual es capaz de determinar su posición en la imagen y averiguar el número de filas y columnas.
El tablero viene definido por los haces de líneas que son paralelas entre sí y perpendiculares entre ellas. La dificultad de basarse en los dos puntos de fuga más importantes en la imagen es que no se pueden utilizar imágenes en las que el patrón este casi perpendicular a la cámara ya que los puntos de fuga están de forma teórica en el infinito y de forma práctica se cortan en puntos muy alejados. Es por ello por lo que el método propuesto se determinaran los haces de rectas mediante el patrón periódico.
Cámaras y sensores
Cámara digital
La cámara digital es una cámara fotográfica o de vídeo de estado sólido que suministran señales de salida digital. Es una cámara óptico-electrónica que convierte en su interior la señal analógica a digital. (J.L.Lerma 2000).
Sensor CCD
Este sensor cuenta con un sistema matricial donde las columnas designadas por pequeños cuadros sensoriales que se llaman Fotodiodos los cuales funcionan con un chip externo denominado “Analog digital converter” o ADC, que son los encargados de tomar la energía recibida y enviarla a un amplificador de salida.
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