FOTOGRAMETRIA II

CAMARAS AEREAS DIGITALES Y SCANER FOTOGRAMETRICOINDICEINTRODUCCIONDEFINICION DE CAMARAS AEREAS DIGITALES DEFINICION DIRENCIA ENTRE LA CAMARA AEREA ANALOGA

TIPOS DE CAMARAS AEREAS DIGITALES SENSORES LINEALES SENSORES MATRICIALESCAMARAS DIGITAL AEREA LINEALES CARACTERISTICAS GEOMETRICAS FORMACION GEOMETRICA DE LAS IMGENES

CAMARAS DIGITALES AEREA MATRICIALES

VEXCEL: ULTRACAM D (Inpho DMC (Zeiss/Intergraph). Digital Metrical Camera

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE DATOS EN VUELO

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE DATOS EN POSPROCESOPROCESADO GEOMTRICO DE LA IMAGENSISTEMA DE NAVEGACIN, INFORMACIN EN VUELOESCANER FOTOGRAMETRICOREFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

INTRODUCIONLas primeras cmaras digitales areas se presentaron a la comunidad fotogramtrica en el congreso ISPRS del 2000 en msterdam. Z/I Imaging (hoy intergraph) y LH (hoy Leica Geosystem) fueron las dos empresas responsables de esta innovacin. Nueve compaas ahora estn en la fabricacin de cmaras digitales areas.Las cmaras areas digitales, son de suma importancia para el desarrollo de un estado, ya que tiene mltiples aplicaciones como por ejemplo para la ordenacin del territorio, para la planificacin territorial y urbanstica, ingeniera civil, agronoma, forestal y tambin en servicios para la gestin de recursos (telefona, elctrica, gas).Existen dos tipos de cmaras areas digitales, las cmaras modulares matriciales que presentan grupos de sensores CCD matriciales, generalmente dispuestos en forma continua, que proporcionan subimagenes que luego es necesario ensamblar y las cmaras mulitilineales que constan de sensores lineales paralelos entre s, dispuestos en el plano focal y perpendiculares a la direccin del eje de vuelo.El escner fotogramtrico es otra herramienta necesaria y complementaria para las cmaras areas, ya que supone la transformacin de fotografas areas en imgenes digitales mediante la utilizacin de este.

DEFINICION DE CAMARAS AEREAS DIGITALESDefinicin.-Es una cmara fotogrfica o de vdeo de estado slido que suministran seales de salida digital Es una cmara ptico-electrnica que convierte en su interior la seal analgica a digital. (J.L.Lerma 2000). Deferencias entre la cmara analgica.- Las cmaras digitales se diferencian de las analgicas en que las primeras no necesitan revelado fotogrfico para hacer visible la imagen latente, sino que sta se forma al incidir la luz reflejada por el objeto en sensores fotoelctricos formando as la imagen impresionada (Autor: Serafn Lpez-Cuervo Fotogrametra digital Escuela de Ingenieros en Geodesia y Cartografa U.P.M.).

El diodo es un dispositivo que deja pasar corriente elctrica en una direccin y no en la contraria, de forma que si se ilumina dejar pasar corriente en ese sentido. Son, por tanto, rectificadores de corriente, pasan de corriente alterna a continua. Se llamar fotodiodo si es sensible al paso de una seal luminosa. El circuito llevar un amplificador de seal y un convertidor para pasarla de analgica a digital.Por tanto el sensor o fotodiodo de una cmara digital ser del tipo CCD (Charged Coupled Device) de doble carga, por tanto, que ser el responsable de formar la imagen. Los fotodetectores del tipo CCD (lo llevan las cmaras de video y de fotografa caseras) se sitan formado arrays (matrices) en un nmero que indicar el tamao final de la imagen. Estos dispositivos se pueden colocar en forma lineal (y por tanto barren la zona sensible para formar la imagen) o en forma superficial (matricial o en dos dimensiones, fijos).Estas diferencias tcnicas dan lugar a los dos tipos de cmaras (sensores) areas digitales que hoy existen en el mercado, lineales y matricialesTIPOS DE CAMARAS AEREAS DIGITALESLas actuales cmaras areas digitales ofrecen dos diferentes soluciones, la matricial y la lineal, posteriormente se describen detalladamente ambas.

Figura 6Figura 7

A.CAMARAS MATRICIALES: Presentan grupos de sensores CCD matriciales, generalmente dispuestos en forma continua, que proporcionan subimagenes que luego es necesario ensamblar. Las caractersticas de estas cmaras son las siguientes: Las imgenes que producen son de geometra estable y conocida. Son aptas para la instalacin de las tcnicas de compensacin del deslizamiento de la imagen (TDI. Time Delay Integration), lo cual permite largos tiempos de exposicin. Favorecen la eliminacin de efectos como la refraccin atmosfrica o los velos y nieblas, mejorndose los resultados en las correlaciones automticas. El trabajo con el software fotogramtrico es prcticamente directo.Generalmente, las cmaras de este tipo integran tambin sensores multiespectrales, cuyas imgenes se pueden superponer a las imgenes clsicas del espectro visible.El lmite tecnolgico hoy en da se encuentra en la resolucin de los sensores y en la transmisin de la informacin que genera a los sistemas de almacenamiento.

B.CAMARAS MULTILINEALES: Constan de sensores lineales paralelos entre s, dispuestos en el plano focal y perpendicular a la direccin del eje de vuelo. Cada lnea recogida por el sensor es una imagen independiente puesto que la orientacin del sensor y la posicin del punto de toma cambian de forma continua. Las lneas son adquiridas con rapidez y se agrupan para formar una imagen global, que es necesario corregir a causa de las variaciones en la orientacin y en la velocidad del medio que transporta la cmara, y que produce deformaciones en la imagen que la hacen no-interpretable. Para efectuar esta correccin, es necesario haber registrado mediante un Sistema de Navegacin Inercial (INS) y GPS la orientacin externa del sensor, de forma continua en el tiempo. Hoy en da se considera que el rango de resoluciones en el terreno en el que son empleables ambos modelos de cmaras digitales es para trabajos que no requieren resoluciones mayores de 15 20 cm.

A.TIPO DE CAMARA DIGITAL AEREA LINEAL SENSOR DIGITAL ADS 40 (DE LA MARCA LEICA)Este es un tipo de cmara digital lineal, es el sensor aerotransportado de LEICA llamado ADS 40 (figura 8)

Figura 8Caractersticas GeomtricasEntre sus caractersticas se encuentran contar con 8 sensores lneas CCD, todos situados en el plano focal, diseados para requerimientos fotogramtricos y para teledeteccin a baja altura-3 CCD pancromtico-3 CCD (R+G+B)(Rojo+Verde+Azul)-1 CCD en el infrarrojo medio.-1 CCD en el infrarrojo trmico.Cada uno de los CCD (figura 12) tiene 12.000 pxeles (X2), el tamao de cada pxel es de 6,5 micras. Tiene una focal de 62,5 mm. y un ngulo de campo de vista (FOV) de 52 . La estructura electrnica del sensor est formada por dos arrays escalonados desfasados medio pxel. Estos sensores (figura 12) estn sustentados en el plano focal con la disposicin que se ve en la figura 9.

Figura 9

Figura 10Disposicin geomtrica de las dos filas de fotodetectores en cada uno de los sensores pancromtico (figura 14).

Figura 11La toma de la imagen se realiza por barrido simultneo en tres posiciones de la lnea de toma, una hacia atrs otra hacia abajo (nadiral) y la tercera hacia delante. Posteriormente (en posproceso) se compondrn para formar una sola imagen (figura 15).

Figura 12Descripcin del principio de la imagen estereoscpica mediante LAS TRES LNEAS (Figura 16).

Figura 13El principio en el que se basa el sistema de imagen estreo con tres lneas consiste en que la cmara en el avin que sigue una trayectoria recta va tomando tres imgenes, una hacia delante, otra nadiral (vertical hacia abajo) y la ltima hacia atrs, por tanto para una nica posicin del sensor existen tres imgenes. Esas imgenes se combinan en posproceso para dar una imagen continua. Tambin se puede apreciar que la misma zona aparece en tres diferentes localizaciones del sensor.

Figura 14En la figura figura 17 se describe grficamente el efecto que produce la perspectiva central en el sensor digital aerotransportado y en la cmara analgica. En el primer caso tenemos tres diferentes pasadas con zonas en comn para hacer posible su correlacin. En el segundo caso, tenemos varios fotogramas con zonas en comn de forma similar al anterior

FORMACION GEOMETRICA DE LAS IMGENES5.2.3.1.- OrientacinLa imagen se adquiere durante el movimiento de avance del avin sobre el terreno, formando una pasada continua, por lo que la frecuencia de la cmara se ha de ajustar a la velocidad y altitud del mismo, por tanto ha de tomar cada lnea de la imagen cada 0.00125 segundos. La imagen tiene deformaciones por los movimientos del avin, por lo que habr que rectificarla en posproceso. Para que sea eficiente el sensor, ha de utilizar un Sistema de Navegacin Inercia asistido por GPS que d posicin y orientacin a cada lnea en cada instante. Este sistema estar formado por una Unidad de Medida Inercial (IMU), por un receptor GPS bifrecuencia y por un ordenador (POS) que procese ON-line toda esa informacin. El IMU graba cambios instantneos en la posicin y orientacin de la cmara 200 veces/segundo y sirve para definir la trayectoria entre dos orientaciones GPS.5.2.3.2.- Rectificacin de imgenes Despus de procesar todos los datos de orientacin, esos ficheros se utilizan para rectificar las imgenes. Estas se proyectan sobre un plano terrestre a una cota determinada, obteniendo una imagen estndar, georreferenciada y preparada para el procesamiento en fotogrametra y teledeteccin. La imagen sin corregir sera una composicin de las tres imgenes de lnea de la figura 17. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA CAMARA ADS-40 LEICAIndiscutiblemente las especificaciones tcnicas del producto, se basan, en su mayora, en la captacin de los datos mediante la cmara ADS-40 de Leica, y las condiciones establecidas en el vuelo fotogramtrico.

Figura 11: Cmara ADS-40

La caracterstica clave de la cmara ADS-40, para la captacin de los datos, es el empleo de una matriz lineal triple, consistente en la colocacin de tres sensores lineales pancromticos situados en distintas posiciones del plano focal (Sistema pushbroom). El sensor central tiene una orientacin completamente nadiral, mientras que los otros nos facilitan una vista hacia delante y hacia atrs respectivamente (Figura 11). Cada sensor guarda los datos de forma separada, ensamblando la informacin de cada lnea en bandas, con lo que nos esta dando la informacin del terreno desde tres puntos de vista y por tanto la posibilidad de visin estereoscpica jugando con pares de fajas (Frontal-Vertical; Vertical-Posterior; Frontal-Posterior). Adicionalmente entre estas tres lneas pueden ser habilitadas con lneas adicionales dotadas de filtros parar la captacin de imgenes multiespectrales.

Figura 12: Sensor de triple lnea

La ptica del sensor ADS-40 es otro punto importante a detallar. Es imprescindible que una cmara digital destinada a trabajos fotogramtricos cumpla con una serie de requisitos, tales como en gran campo visual, amplio rango espectral, telecentricidad e insensibilidad a las condiciones medioambientales. Para satisfacer estas caractersticas la cmara ADS-40 utiliza un plano focal de cuatro alojamientos de CCDs, dos de ellos constan de una nica lnea, mientras que los otros dos albergan CCDs de triple lnea. De esta forma se toman las bandas de las imgenes pancromticas con un sitema de dos arreglos de 12000 pxeles yuxtapuestos, desplazados uno respecto al otro a lo largo de la lnea equivalente a medio pxel , por otro lado se capta la informacin discriminada del espectro visible mediante un sistema denominado tricoide con uno de los CCDs de triple linea. La cmara tambin puede disponer de un canal de infrarrojo.En la Tabla 1 se muestra las caractersticas tcnicas de la cmara ADS-40Tabla 1: Caractersticas Tcnicas de la cmara ADS-40

Altura de vuelo2.000 m - 9.600m

Velocidad de vuelo103 m/s

Distancia focal62,7 mm

Superficie media adquirida por da900 km

Recubrimiento TransversalDel 50 % al 80%

CCD lnea12.000 pxeles

CCD tamao de pxel6,5 nm

Definicin digital16 bits

Tamao de pxel (color)0,15 a 1,00m

Stereo View angles-14,2 / 0 / +28,4

Longitud de onda (bandas espectrales):

Pancromtico (stereo)465 - 680 nm

Rojo610 - 660 nm

Verde535 - 585 nm

Azul430 - 490 nm

Infrarrojo835 - 885 nm

La metodologa de vuelo se realiza la toma mediante pasadas continuas, con un recubrimiento transversal del 80 %, de tal forma que de cada punto del terreno se toma desde seis puntos de vista, como mnimo en dos pasadas (Figura 14) y en tres bandas de cada pasada (Figura 13).

Figura 13: Recubrimiento Longitudinal

Figura 14: Recubrimiento Transversal

Mediante el sistema de navegacin y el posicionamiento de tres receptores GPS en puntos de coordenadas conocidas, conocemos la situacin del avin en todo momento, imprescindible para poder referenciar todos los datos. Todos los datos correspondientes a las imgenes y al posicionamiento del avin son estructurados y registrados en potentes sistemas informticos habilitados dentro de la aeronave con una tasa de transferencia de datos de 50 Mb por segundo. Para el almacenamiento masivo se utilizan cintas magnticas capaces de soportar cuatro horas de registro de informacin.

Figura 15: Obtencin MDS

Con los datos recogidos se puede ejecutar una estereocorrelacin masiva, que permite obtener, tal y como muestra la figura 15, las elevaciones de forma automatizada y con un alto nivel de seguridad debido a la reiteracin de datos. Posteriormente se realiza la rectificacin de la imagen obteniendo el mosaicado de las pasadas con un coste temporal mucho menor que en los trabajos convencionales. Con un breve proceso radiomtrico se efecta la entrega del producto.

En la Figura 16 se muestra el flujo del procesamiento de datos efectuados con complejos sistemas informticos

Figura 16: Procesamiento de Datos

B.TIPO DE CAMARAS DIGITALES AEREA MATRICIALESEl otro tipo de cmaras digitales es el matricial. En este caso las imgenes no se obtienen de forma continua sino en sensores modulares matriciales simultneamente. Dos son sus representantes en el panorama comercial,la Vexcel Ultracam de Inpho (figura 18) y la Z/I DMC de Zeiss/Intergraph (figura 19).Estas cmaras combinan varios objetivos en su plano focal, produciendo imgenes matriciales parciales que se unifican en una imagen completa en posproceso. Una de ella mediante cuatro imgenes y la otra mediante seis imgenes. Vamos a presentar brevemente las dos principales cmaras digitales matriciales.

VEXCEL: ULTRACAM D (Inpho

Figura 15

VISTA DELOS 8 OBJETIVOSEst conformada por 4 objetivos pancromticos (B/N) compuesto cada uno por 11.500 x 7.500 pxeles y por otros 4 objetivos matriciales multiespectrales (R,G,B,IR) (rojo, verde, azul e infrarrojo) de 4000 x 2672 pxeles cada uno (figura 20). La focal de los objetivos es de 100 mm y su luminosidad de f :1,56. Cada uno de los pxeles (fotodetectores) tiene un tamao de 9 x 9 micras y la amplitud (ancho por largo) de su campo de visin (FOV) es de 55 x 37.Los 4 mdulos pancromticos se encuentran dispuestos formando haces convergentes de forma que adquieren cuatro imgenes del terreno distintas pero con unas zonas comunes para unir todas en una imagen global. La formacin de las imgenes se realiza formando un mosaico de las imgenes a partir de los citados mdulos pancromticos, a partir de ah se forman las combinaciones a color natural o falso color, mediante los otros cuatro objetivos color. Es decir, se combinan las imgenes en color (R,G,B) con las imgenes en B/N (pancromticas) mediante puntos comunes, aadiendo una ms de Infrarrojo. Todas las imgenes se producen en un disparo simultneo tal y como se aprecia en la figura 20.

Figura 17Los pasos que llevan a la formacin de la imagen completa se presentan en la siguiente serie de ilustraciones.

Figura 18En primer lugar entra en funcionamiento el cono principal maestro con 4 matrices de imagen. (figura 21) En el segundo paso el primer cono esclavo introduce dos imgenes de forma vertical en el centro de las primeras, creando cuatro reas de solape. En el tercer paso, el segundo cono esclavo coloca otras dos imgenes en horizontal creando nuevas reas de solape y por ltimo el tercer cono esclavo coloca una nueva y ltima imagen uniendo y solapando todas las anteriores. La imagen final cuenta con 9 matrices de imagen superpuestas con zonas de recubrimiento. En esas zonas los puntos comunes sirven para crear en posproceso una imagen nica en la que se combina informacin pancromtica con color e infrarrojo.

Figura 19

Figura 20

DMC (ZEISS/INTERGRAPH). DIGITAL METRICAL CAMERA

Caractersticas tcnicas de la cmara

Figura 21

Componentes del sistema y disposicin en el avin:

Figura 22La cmara se sita en la ubicacin tradicional, en una perforacin del fuselaje, conectada a diferentes elementos que componen el equipo global (figura 24), estos son: Centro de control del sistema IMU (Inertial Measure Unit) Discos de almacenamiento masivo Interface del navegadorA su vez el piloto mediante el Plot display puede ir siguiendo todo el trabajo que se realiza y la ruta de navegacin. El sistema GPS mediante el control del sensor interconecta al piloto con la cmara y permite detectar posibles variaciones de la trayectoria. Es necesaria una perfecta ubicacin de la cmara con respecto al receptor GPS, conociendo todos los vectores de situacin para as poder calcular las coordenadas de los puntos de toma de forma continua. Un dispositivo que incorpora el sistema y que es de gran importancia para mejorar la calidad de las imgenes es el Forward Motion Compensation (FMC) mediante Time Delayed Integration (TDI). Este permite compensar el movimiento hacia delante del avin que provoca una clara falta de definicin de los objetos fotografiados (figuras 24 y 25), convierte sus lmites en borrosos como podemos ver las siguientes imgenes, tanto su efecto (izda.) como su solucin (dcha.). El sistema utilizado (TDI) utiliza la captacin previa de la imagen y posteriormente un retraso en el tiempo de incorporacin a la matriz definitiva.

Figura 23.- Objeto movido sin compensarFigura 24.- Objeto movido compensado

El esquema de funcionamiento del sistema FMC (figura 27) consiste en que el sistema va capturando las imgenes en RGB y en vez de situarlas directamente donde les correspondera, van saltando a la siguiente posicin hasta que mediante el retraso correspondiente son situadas en la ltima lnea de la matriz imagen ya compensadas.

6.- SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE DATOS EN VUELO.- Uno de los principales problemas de esta nueva tecnologa es el enorme tamao de los ficheros que provienen de la toma area digital. Hay que tener en cuenta que cada imagen est compuesta por matrices de 14.000 x 8.000 pxeles y eso implica ficheros muy pesados. Es por ello que se ha de contar con sistemas de almacenamiento rpidos, eficaces y manejables, para que nada ms tomar tierra el avin se pueda transportar con facilidad a las oficinas para su proceso. En el caso de la cmara DMC, por ejemplo, el sistema est compuesto por tres FDS (Flight Data Storage devices), es decir dispositivos para almacenamiento de datos en vuelo. Su aspecto es el de la figura 26.

Figura 26Este sistema est presurizado y es totalmente hermtico. Para interconectar los mdulos entre s y ellos al sistema sensor se utilizan cables de transmisin de informacin paralelos de fibra ptica. La velocidad de transmisin de informacin es de 136 MB / s. La capacidad de almacenamiento total del sistema es de 840 GB, lo que equivale a 2240 imgenes, cada una de ellas en pancromtico, color (RGB) e infrarrojo que equivaldra a ~ 1250 imgenes de fotografas areas de 9. 7.- SISTEMA DE TRATAMIENTO DE DATOS EN POSPROCESO.- Como podemos apreciar en la imagen inferior, la cmara est conectada a los sistemas FDS por tres cables de fibra ptica. Una vez en gabinete los tres sistemas de almacenamiento, se conectan a un PC que mediante una estacin de copia, pasa los datos a cinta o a disco.

Figura 27La estacin de posproceso (PPS-Post-Process_Station) est dotada de un gran disco de acceso rpido de 3,6 TB, y mediante dos motores de procesado de gran capacidad que son el Radiomtrico y el Geomtrico va a calcular todos los parmetros necesarios para formar la imgenes fotogramtricas.8.- PROCESADO GEOMTRICO DE LA IMAGEN.- El objetivo de la cmara DMC Z/I est compuesto por 8 conos. De ellos, 4 son pancromticos y cubren cuatro diferentes zonas de la matriz rectangular de la imagen. Esas zonas tienen solape entre ellas y en posproceso se unifican para obtener la imagen definitiva. Con estos cuatro conos se consigue una alta resolucin geomtrica (12 micras) que es la que realmente da el detalle de la imagen final. En el cuerpo de la cmara va montada tambin una cmara de vdeo para ayuda a la navegacin y enriquecimiento de la informacin.

Figura 28Otro conjunto de conos son los que aportan el color. Uno por cada color primario (RGB (red, green, blue)). Cada uno de ellos obtiene una imagen de la superficie total de la matriz. Es por ellos que colorean la imagen pancromtica pero no aportan una gran resolucin geomtrica (40 micras). Por ltimo el cono de infrarrojo funciona igual que los de color pero en esa zona del espectro. Por ejemplo en FR, obtendremos un solo fichero compuesto por Pan 1,2,3 y 4. Si queremos Infrarrojo en color se combinarn Pan 1,2,3 y 4 con RGB en un solo fichero. Si lo que buscamos es color en CR (Baja resolucin) tendremos tres ficheros, uno en cada color. El esquema grfico del funcionamiento sera el que se presenta en la figura 30, en l se muestra la formacin del mosaico de imgenes, las cuatro tomas pancromticas unidas mediante un ajuste robusto utilizando puntos de enlace de chequeo y aplicando los parmetros de calibracin necesarios pasa de una proyeccin particular a una perspectiva central adecuada. Se funden, en resumen las imgenes pancromticas, color e infrarrojo.

Figura 299.- SISTEMA DE NAVEGACIN, INFORMACIN EN VUELO.- El software adecuado permite al piloto y fotgrafo disponer on-line de informacin de vdeo de la zona que se sobrevuela. Simultneamente se muestra informacin sobre el estado del proyecto de vuelo en tiempo real, incluyendo lneas de vuelo, centros de imagen, superficie de cada fotograma y recubrimiento. Tambin se cuenta con un fotomosaico (figura 31) de la zona a levantar obtenida previamente o mediante la cmara de vdeo.COMPARCION ENTRE EL MODELO ADS 40 Y EL MODELO VEXCEL

Principios Caractersticas TcnicasDesventajas

LINEAL

Modelo ADS 40

- 1 lente- 1 plano focal- Pancromtico-Barrido en direccin del avin- Diseado para fotogrametra y teledeteccin- 8 sensores lneas CCD- Focal de 62.5 mm- 12000 pixeles por CCD- Tamao de pixel: 6.5 micras- Barrido simultaneo: atrs, adelante y nadiral- FOV de 52- Posproceso: Una imagen continua

- Sistema GPS-INS dependiente de estaciones fijas en tierra - Tamao del pixel en funcin de velocidad del avin, del obturador y sistema de grabacin- Necesidad de adicionar nuevos software y procedimientos

MATRICIALModelo VEXCEL

- Varios objetivos- Varios planos focales- Pancromtico / infrarrojo- Perspectiva central definida- Correccin del movimiento hacia adelante del avin- 4 objetivos pancromticos cada uno de 11500 x 7500 pixel -4 objetivos matriciales multiespectrales cada uno de 4000 x 2672 pixel- Focal de 100 mm- Tamao de pixel: 9 x 9 micras- FOV de 55 x 37

-Demora en la transferencia de datos-Precisin de la transferencia de datos

FORMACION GEOMETRICA DE LAS IMAGENES

Modelo ADS 40Modelo VEXCEL

Debido al movimiento del avin la imagen presenta distorsionas que luego se corrigen en posproceso. El IMU define la trayectoria entre dos orientaciones GPS.Luego de orientar las imgenes se georeferencian, la composicin ser el producto de 3 imgenes de lnea. Se combinan las imgenes en color (R,G,B) con las imgenes en B/N (pancromticas) mediante puntos comunes, ms el Infrarrojo. Producindose simultneamente. La imagen final contara con 9 matrices de imagen superpuesta con zonas de recubrimiento.

FOTOGRAMETRIA II

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OTROS TIPOS DE CAMARAS AEREAS DIGITALES

ESCANER FOTOGRAMETRICOEn fotogrametra digital la imagen sustituye a la diapositiva cmo soporte de los procesos Fotogramtricos y la obtencin de imgenes digitales en la actualidad es posible mediante cmaras areas digitales que estn comenzando muy despacio a introducirse en el mercado. Pero dichas cmaras todava no han llegado a resolver de un modo satisfactorio la captura de imgenes digitales de forma directa, adems del elevado costo que suponen.Frente a la obtencin directa la alternativa es la digitalizacin. La digitalizacin supone la transformacin de fotografas areas en imgenes digitales mediante la utilizacin de un escner fotogramtrico. La pelcula fotogrfica en estos momentos es el soporte de mayor importancia debido a su alta calidad desde el punto de vista del poder de resolucin, contraste, estabilidad y rango dinmico. Estas caractersticas del soporte se unen a la aparicin de los escneres fotogramtricos especializados a finales de los aos 80, con lo que puede observarse un desarrollo gradual y una mejora en la calidad de los escaneos resultantes.

Originalmente, la especificacin ms importante para estos escneres fotogramtricos era la precisin geomtrica del escner pero cada vez, debido a unos resultados ptimos en este campo, existe una mayor preocupacin por el buen color y el rendimiento radiomtrico.

Escner UltraScan 5000 de Vexcel ImagingLos principales usos hacia los que estn derivando las imgenes digitales obtenidas por escneres fotogramtricos son: Generacin de Ortofotos

Aerotriangulacin automtica

Generacin de MDT automticos

Generacin y actualizacin de bases de datos digitales

Integracin en SIG

elementosHay una serie de elementos que son comunes a los escneres fotogramtricos y que deben de ser analizados.

1. Sensores o CCDsLos escneres fotogramtricos tienen un elemento bsico que es el sensor electro-ptico, en el cual se establece una relacin entre la luz incidente en el sensor y la respuesta de ste. Las propiedades de estos sensores son:Propiedad Geomtrica: En general los sensores electro-pticos proporcionan una alta estabilidad geomtrica, vindose nicamente afectados por una falta de planeidad de los elementos sensibles que forman la matriz del sensor. Es un parmetro difcil de medir y una informacin difcil de conseguir. La falta de planeidad produce errores similares a los producidos por falta de planeidad en el plano focal de la pelcula, en cmaras analgicas. Se trata de un problema cada vez ms importante ya que los sensores tienen cada vez mayor resolucin. Propiedad Radiomtrica: La imagen no es continua sino discreta y los sensores son acromticos, toman o captan una zona del espectro que es aproximadamente la del visible y un poco ms. Ya que la imagen se considera discreta habr que discretizar ese intervalo del espectro en niveles de captura. Cmo los sensores son incapaces de capturar el color, la captura de imgenes en color se realiza haciendo cada captura con un filtro (rojo, verde y azul) y posteriormente se monta la imagen con la condicin indispensable que el objeto permanezca inmvil durante la captura.

Existen dos tipos de sensores con diferente forma de operar:

Los sensores o CCDs de matriz cuadrada recorren la fotografa formando la imagen con la unin de diferentes subimgenes recogidas por la matriz. Este tipo de trabajo que realizan se denomina de captura y avance. La matriz avanza hasta una posicin predeterminada, recoge la informacin para conseguir una imagen teselada y as a la siguiente posicin. Con ellos se consigue una mejor dimensin de puntos e imgenes.Los CCDs lineales se movern por la imagen de un modo continuo formando una lnea de imagen y pasando a una nueva posicin para la formacin de la siguiente lnea o tira.Siendo dos sistemas de actuacin muy diferentes no pueden evitar la formacin de la imagen final digitalizada a partir de partes de la imagen.

En otros mbitos de la tecnologa en donde se utilizan estos dos tipos de sensores, los de disposiciones cuadradas se suelen utilizar en las cmaras digitales dirigidas fundamentalmente a objetos en movimiento, mientras que los sensores con disposicin lineal se utilizan en cmaras fijas, o fax copiadores donde el elemento a capturar est fijo.Los escneres fotogramtricos montan indistintamente cualquiera de los dos sensores, pero si es cierto que los sensores lineales ofrecen una mayor calidad radiomtrica, y por lo tanto son los dispositivos ms utilizados.

Sensor CCD lineal2. FiltrosLos escneres suelen tener cuatro filtros, tres de ellos para las bandas de color (RGB) Roja, Verde y Azul, y una cuarta que nos permite la obtencin de escala de grises. Adems, muchos sistemas incorporan filtros de eliminacin de infrarrojos, ya que los componentes electrnicos son sensibles a stos y afectan de una manera muy importante a la resolucin radiomtrica.

3. Sistemas de iluminacinEl sistema de iluminacin debe proporcionar una cantidad adecuada de luz roja, verde y azul. La iluminacin debe ser independiente del tiempo de funcionamiento del escner o de su edad. Para conseguir uniformidad en la cantidad de luz generada por la lmpara, se ha implementado un circuito de control.

Existen dos tipos de sistemas de iluminacin en los escneres fotogramtricos, de luz difusa y de luz directa. El ms utilizado es el de luz difusa, ya que permite que los rayos lleguen de forma ms homognea y repartida al sensor. Esto se logra colocando entre la pelcula y la luz una placa de cristal opalescente.

El sistema de luz directa proporciona mayor economa de energa de luz, pero acta de una manera puntual sobre la pelcula con lo que no se logra la homogeneidad sobre toda la pelcula. Incrementa la profundidad de campo de una manera considerable.

Ejemplo de lmpara de luz difusa4. Sistemas de arrastre

Para la automatizacin del proceso de digitalizacin ya son muchos los escneres que incorporan un sistema de arrastre o alimentador, tanto automtico como manual, que permite la digitalizacin desde rollo. Normalmente este sistema es utilizado en grandes proyectos y permite un ahorro importante tanto de tiempo cmo econmico.De la misma manera, la digitalizacin directamente desde rollo supondr un aumento en la calidad de la imagen final obtenida. Esto incide en el ahorro considerable de posibles problemas en aerotriangulaciones automticas posteriores, modelos digitales automticos o posibles retoques o ediciones de las Ortofotografas antes de su entrega final.

Alimentador de rollo automatico delescner PhotoScan 2001 de ZI Imaging5. Equipos informticos o Hardware

Deben ser de ltima generacin, ya que las imgenes digitales obtenidas tienen gran cantidad de informacin que se traduce en archivos de gran tamao, y su tratamiento, procesamiento, transmisin y almacenamiento podran suponer un grave problema. La totalidad de los equipos montados, adems de poseer la capacidad de almacenar y gestionar una gran cantidad de informacin, deben dar mucha importancia a las tarjetas grficas y a los monitores que utilizan.

6. Programas o Software

Los equipos, adems de llevar programas propios de escaneo, estn dotados de la posibilidad de ecualizar y corregir histogramas de datos radiomtricos, convertir a diferentes formatos de imgenes digitales o hacer balances de color.Tambin permitirn la transformacin de pelcula negativa a imagen digital positiva tanto en Color como en Blanco/Negro.

Datos de entrada negativos y datos de salida positivos en pelcula en B/N.

Datos de entrada negativos y datos de salida positivos en pelcula color.

Caractersticas Los escneres tienen una serie de caractersticas que son definitorias para poder determinar su condicin de fotogramtricos. Estas son: Constructivas Geomtricas Radiomtricasa) CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS

Ser de especial importancia la estabilidad en todo el sistema. Por ello, como caracterstica constructiva se pide estabilidad en la energa y estabilidad mecnica en los desplazamientos del sensor. Se espera uniformidad en el sistema de iluminacin (estabilidad energtica) ya que la cantidad de luz deber de ser constante durante el proceso de digitalizacin y esa falta de estabilidad producira serios defectos radiomtricos. Esta se consigue mediante el control de la temperatura en diferentes partes del escner. Los sistemas de refrigeracin del sensor permiten que no se produzca un aumento de ruido en la imagen. La estabilidad geomtrica es fundamental para obtener las precisiones requeridas en estos tipos de trabajos. Los desplazamientos del sensor pueden perder calidades geomtricas influenciadas por el polvo, por falta de calibracin mecnica o defectos de engrase, los cules producirn defectos graves geomtricos sobre las imgenes digitales.b) RESOLUCIN GEOMTRICA

La resolucin geomtrica determina la precisin de las imgenes digitales y por tanto la precisin del escner. Dicha caracterstica viene dada por la resolucin y la geometra.La resolucin constituye la explotacin mtrica de las imgenes por parte del escner, es decir la resolucin mxima que alcanza el escner. Una mayor resolucin significa un menor tamao de pxel, siendo ste la unidad elemental de informacin grfica. Con la geometra se determina la precisin con la cul el escner coloca o posiciona cualquier elemento, punto o pxel dentro de la imagen.La resolucin geomtrica del escner va a depender fundamentalmente de la gama a la que pertenezca el escner as como del trabajo que se pretenda realizar.c) RESOLUCIN RADIOMTRICA

Para evaluar la calidad radiomtrica de una imagen digital ser necesario evaluar un parmetro denominado bit number el cul es la unidad bsica de informacin digital y se expresa de la siguiente manera:

Donde: I = Cantidad de intensidad luminosa que llega al film expresada en luz.El nmero de niveles de grises o de niveles de informacin se expresa como:

Donde:m = bit, y se acepta comnmente que m = 8 debido a que de esta manera se hace corresponder la unidad de informacin grfica el pxel con la unidad de almacenamiento informtico el byte, y adems porque el ojo humano solo es capaz de distinguir hasta 200 niveles de grises y la mejor correspondencia son los 256 que se obtienen de esta manera.La resolucin o calidad radiomtrica es un factor fundamental ya que para los siguientes procesos en los que intervendrn las imgenes digitales, sobre todo procesos automticos, pueden producir falta de precisin geomtrica. La definicin o ruidos de estos valores pueden influenciar en la precisin de la medicin. Una de las propiedades que establece la calidad radiomtrica de una imagen digital es el rango dinmico, a mayor rango dinmico mejor reparto dentro del histograma de frecuencias y por tanto mejor contraste en las imgenes. Los rangos de los escneres oscilan entre 0.1-2.5D para escalas de grises y 0.2-3.5D para el color, los cuales son suficientemente altos asegurando una correcta calidad radiomtrica.Otra propiedad es la funcin de transferencia de modulacin (FTM) que busca referenciar el contraste de un pxel con sus vecinos. Se indica la reduccin de contraste de una onda sinusoidal patrn para varias frecuencias de muestro.

Funcionamiento Los escneres fotogramtricos utilizan un sistema de iluminacin superior, normalmente luz difusa, la cul incide sobre la pelcula a digitalizar. Dicha luz sufre una transformacin al pasar a travs de la pelcula la cual es recogida por un fotosensor denominado "Charge-Coupled Device" o CCD. El CCD es un conjunto de elementos fotoelctricos que detectan la luz y cuyo nmero y disposicin depende del tipo de escner. Los sensores fotoelctricos producen un voltaje proporcional a la cantidad de luz que reciben. La luz que pasa a travs de la pelcula es entonces recibida por estos sensores que interpretan la cantidad de luz que la pelcula les manda. Un punto blanco en la pelcula permite que pase la mayor parte de la luz que recibe y por lo tanto produce una respuesta de alto voltaje de salida, mientras que un punto negro, lo que hace es absorber la mayor parte de la luz, al fotosensor la cantidad de luz que le llega es mnima y por lo tanto produce una respuesta de bajo voltaje de salida. Los dos extremos de la escala de grises originan voltajes iguales pero con signo diferente.El siguiente paso consiste en la transformacin de estos voltajes de salida analgicos del CCD en valores digitales. En el escner fotogramtrico un transformador analgico digital convierte el voltaje de salida de cada elemento del CCD en una combinacin de bits por pxel que representa la cantidad de luz reflejada. En nuestro caso, con 256 niveles de gris, se tiene una gama entre el negro (00000000) y el blanco (11111111). Cada lectura de los elementos del CCD representa una exploracin completa de una fila de pxeles.

Tipos de escner en el mercadoExisten en el mercado diferentes tipos de escner y slo una parte de ellos va a permitir que se consigan las calidades geomtricas y radiomtricas exigibles para cualquier trabajo fotogramtrico. A continuacin se muestran los diferentes tipos de escner que podemos encontrar en el mercado actual:

LOS ESCNERES MANUALES: No son utilizables en fotogrametra debido a su poca anchura de barrido y los inevitables temblores que la mano humana le transmite durante la exploracin, haciendo que la imagen digital pierda la mtrica que se le presupone. los escneres de unidades planas:

1. exploracin superior: Colocan los documentos sobre una superficie plana y son digitalizados por medio de una cabeza ptica situada encima de ellos. Por construccin estos escneres permiten formatos grandes, pero por la metodologa de trabajo alcanzan poca resolucin y transfieren ciertas vibraciones a la imagen digital que no los hacen recomendables. La estabilidad en la toma de datos tanto geomtrica cmo radiomtrica nunca sera la misma.

2. escneres de rodillo: La ptica de exploracin y los circuitos son elementos fijos, solamente giran los rodillos que empujan las fotografas o mapas. Estos giros producen unos desplazamientos relativos entre la foto y el rodillo que tienen como consecuencia alteraciones en la mtrica de la imagen digitalizada final. Estos escneres obtienen sin embargo una alta calidad radiomtrica.Fue al final de la dcada de los aos 80, cuando se desarrollaron diferentes iniciativas para la utilizacin de estos escneres en la fotogrametra demostrndose que su utilizacin no era posible debido a que se producan errores geomtricos del orden de las 500 micras como consecuencia de la imposibilidad de mantener permanentemente en contacto a la pelcula con el tambor para la extensin total de la fotografa area.

Escner DSW 500 de LH Systems3. Los escneres planoS: Utilizan una metodologa de captura de la imagen ms compleja. La pelcula se coloca sobre una superficie de cristal y se asegura la posicin de sta mediante la presin con otro cristal. La cabeza ptica se mover, pegada al cristal que sirve de base, a lo largo del documento mientras que por encima incidir un haz de luz del mismo tamao que la cabeza y pegado al cristal superior. En condiciones ideales estos escneres deberan digitalizar las imgenes fotogramtricas con un nico paso de la cabeza ptica, lo cul no es posible en la actualidad por limitaciones tcnicas y las imgenes se deben digitalizar por partes formndose estas a partir del montaje de pequeos cuadrados o pasadas.Durante algn tiempo los fabricantes de escneres de tambor sostuvieron que los escneres planos no iban a ser capaces de acercarse al rendimiento radiomtrico producido por los de tambor. Esta desventaja de los escneres planos ha sido superada en los ltimos aos por los nuevos sensores electrnicos CCD (Charge-Coupled Device) de disposicin lineal, que poseen mejores caractersticas de relacin seal-ruido y un nmero mucho mayor de pxeles, haciendo de ese modo realidad su superioridad frente a los escneres de tambor.Aspectos importantes de la calibracin de un escner Resolucin Geomtricaa) Calibracin de la resolucinEn un principio vamos a distinguir entre la resolucin nominal y la resolucin real, esta primera es la proporcionada por el fabricante y segunda viene dada del proceso de digitalizar un patrn de resolucin fotogrfica. Este patrn se compone de una serie de lneas paralelas de densidad fotogrfica mxima y mnima dispuesta en diferentes orientaciones, y donde la separacin entre ellas se va estrechando progresivamente, de forma que cada grupo de barras corresponde a una resolucin, este patrn se escanea a diferentes resoluciones nominales, la resolucin real viene dada por la ltima familia de barras que es posible distinguir las barras blancas de las negras.El resultado de la calibracin de la resolucin del escner ser la asociacin de las resoluciones reales con las nominales.b) Exactitud del escnerPara caracterizar la exactitud del escner, se escanearn plantillas con puntos marcados, stas plantillas han de ser de un material lo ms estable posible para evitar las deformaciones por humedad, cambios de temperatura, etc. Lo ms adecuado es utilizar placas de vidrio aunque tambin se utilizan las de acetato, polister Mylar. El tamao de las plantillas debe de ser la mxima rea de escaneo para poder cuantificar las deformaciones o distorsiones en toda la superficie de escaneo.Las coordenadas de los puntos de la plantilla tienen que estar medidas con la mxima exactitud posible, y para ello se emplea instrumental fotogramtrico, como comparadores, o tambin se puede utilizar programas especficos.El proceso se basa en medir las coordenadas de los puntos sobre la imagen digitalizada obtenida de la plantilla, y aplicar una transformacin (polinmica, afn) que incluya las coordenadas medidas sobre la imagen y las coordenadas calibradas. El nmero de parmetros de la transformacin depender de las precisiones que queramos conseguir, y del nmero de puntos a medir que aumentar a medida que aumenten el nmero de parmetros de la transformacin considerados. La transformacin de seis parmetros o afn es apta para obtener una buena redundancia del sistema, funcin de la precisin final que queramos obtener.El error medio cuadrtico final, nos dar la exactitud geomtrica del escner a partir de los residuos obtenidos en la transformacin. Este proceso se realiza a diferentes resoluciones nominales del escner siendo muy til para seleccionar las resoluciones en funcin de las precisiones buscadas, ya que este proceso presenta la precisin para cada resolucin de escaneo. Se calcular la exactitud geomtrica del escner en diferentes momentos para caracterizar la repetitividad temporal del escner, se hacen calibraciones cada dos o tres horas y tambin se puede hacer en varias semanas as como cada tres o cuatro meses para ver como afectan los factores humedad, temperatura, ruido ambiental as como otros factores exteriores que implican unas distorsiones...c) Separabilidad de lneas por grosoresPara calibrar la separacin de lneas por grosor, se realiza un proceso que consiste en digitalizar lneas del mismo color y de diferentes grosores, trazadas con diferentes plumillas. Este proceso se repite para diferentes resoluciones de escaneo y para lneas de diferentes orientaciones respecto del eje x, direccin de barrido, por ejemplo lneas que formen ngulos con la direccin de barrido de 0, 45 y 90. Esto nos permite adems de obtener la separabilidad de las lneas, la resolucin ptima de barrido en funcin del ancho de las lneas y su orientacin. Resolucin RadiomtricaEs fundamental se basa en los niveles digitales de la imagen, por lo que se plantean criterios para comprobar la calidad de un escner, en lo relativo a la reproduccin del tono.a) CaracterizacinConsiste en la determinacin de las capacidades y limitaciones del escner en cuanto a la deteccin del color, dicho de otra forma, dar la respuesta del escner frente a cada estimulo de color. Debido a las limitaciones fsicas, habr estmulos que excedan del rango de respuesta del escner.La fotografa es una imagen de tono continuo con infinitos valores en la escala de grises o de color, en cambio una imagen digital es un conjunto de tonos discreto, en funcin de un nmero limitado de valores que asume cada pxel para representar el tono de gris o tipo de color. En el caso de color existen varios modelos para representarlo digitalmente, los ms utilizados en una imagen digital son el modelo aditivo (RGB = Red, Green, Blue), y el modelo substractivo (CMYK = Cian, Magenta, Yellow, Black), para los tonos de grises es una combinacin de blanco y negro.

b) EstabilizacinLos escneres estn formados por componentes electrnicos, y estos tienen una alta inestabilidad debido a las variaciones de temperatura, de humedad, a fluctuaciones elctricas, etc. Los sensores de los escneres son propensos a presentar desviaciones, interferencias, ruidos (derivas) en la respuesta de color.La consistencia de las respuestas ante estmulos de color se consigue mediante la eliminacin de ruidos o derivas, a esta fase de calibracin se le denomina estabilizacin.Una imagen digitalizada por un escner puede presentar los siguientes tipos de ruidos radiomtricos: Blooming: Exceso de carga que se presenta en alguno de los fotosensores de la matriz CCD, que afecta a los sensores circundantes. Los Blemishes, son los pxeles, lneas de pxeles e incluso reas donde se han perdido en la digitalizacin, debido a la presencia de defectuosos sensores en la matriz CCD Corrientes de oscuridad: Las imgenes oscuras que absorben toda la luz de la fuente de iluminacin y no dejan llegar estmulo al fotosensor, generan una respuesta en forma de voltaje, las corrientes de oscuridad son el voltaje residual emitido por los sensores que forman una matriz CCD incluso en ausencia de estimulo luminoso.Baltsavias en su trabajo la calibracin de un escner fotogramtrico, propone el siguiente proceso para dar una medida de ruido existente en una imagen introducida por el escner. Emplea como patrn radiomtrico una plantilla en pelcula de la marca Kodak, con niveles de gris y un total de 21 densidades, entendindose cmo tal el logaritmo neperiano de la opacidad, y el salto de la densidad entre cada nivel de gris de 0.15 unidades de densidad. La estimacin del ruido se hizo mediante el clculo estadstico de la media y la desviacin tpica de cada densidad de la cua Kodak escaneada. En estos clculos slo se tuvieron en cuenta la regin central de cada franja de densidades ya que se observaron hetereogenidades a lo largo de la franja. En un primer clculo no tuvieron en cuenta los pxeles que fueran de outlayers, que se desviaran ms de tres desviaciones tpicas de la media, para eliminar los principales ruidos radiomtricos cmo se ha dicho con anterioridad (blooming y corriente de oscuridad), por lo que posteriormente se rehizo el clculo incluyndolos.Se supone la linealidad de la respuesta del sensor ante el color introducido en el proceso de Baltsavias.c) LinealizacinPara calcular la linealizacin se hace mediante la realizacin de una serie de test, hasta que se obtengan los resultados requeridos, es decir, dentro de un proceso de retroalimentacin, se realizar una caracterizacin y una estabilizacin reiterada hasta que consigamos una linealidad en la respuesta del color del escner.

** Realizacin de los Test Test Geomtrico Global: considerando las 4 u 8 marcas de los extremos para simular los procesos de medida de la orientacin interna, adems se realizan pruebas de separacin entre canales, se realiza el proceso para cada canal y posteriormente se analizan las diferencias. Test de Resolucin geomtrica: se determina el nivel mximo de resolucin mediante la Funcin de Transferencia de Modulacin (FTM) Test de Calibracin Radiomtrica: se puede emplear dos resoluciones 12.5 y 25 micras y dos tablas de consulta LUT, lineal y logartmica. Los aspectos o caractersticas a tener en cuenta son: Ruido, Linealidad de la Respuesta Digital, Rango Dinmico del Escner (se digitaliza toda la cua y se intenta detectar los lmites de mxima y mnima densidad), Errores Radiomtricos a nivel local (pequeas porciones locales digitalizadas en un instante para detectar ruido de los instrumentos electrnicos)El resultado ser el error de distorsin de la lente, espaciado entre canales, repetibilidad, nivel de ruido, rango dinmico.Aparte de las ventajas comentadas anteriormente, se pueden aadir otras cmo: Calidad: mejores resultados en la captura, consistencia del color y geometra de las imgenes capturadas empleando equipos que estn calibrados Costos: Lo que conlleva la calibracin es necesario aparte del escner otros accesorios o elementos adicionales que encarecen el proceso tales cmo elementos para mantener la estabilidad, densitmetros, tarjetas de test (en color y en B/N), y software de calibracin. Una vez hecha la calibracin, el mantenimiento y la revisin peridica de la calibracin del escner es de muy bajo costo Versatilidad: Exige un esfuerzo menor para conseguir mejores resultados, por lo que para usuarios no expertos les resulta ms cmodo obtener productos de mayor calidad.

escaner PhotoScan TDContinuando la colaboracin establecida entre Zeiss e Intergraph, aparece PhotoScanTD, un escner fotogramtrico de gran precisin que une la ptica de Zeiss con equipo y aplicaciones informticas de Intergraph (Distribucin), el cual se diferencia del escner Zeiss SCAI en el ordenador principal (Intergraph TDZ 2000 Pentium III que utiliza nicamente Windows NT), en el programa de digitalizacin adems de un programa propio para comprimir a formato JPEG.El escner fotogramtrico PhotoScan TD presenta un sistema de digitalizacin de alta resolucin tanto geomtrica cmo radiomtrica, que convierte informacin fotogrfica de pelculas negativas o positivas, B/N y Color en datos raster digitales. Presenta accesibilidad ya que es un escner de mesa, con el sensor fotoelctrico mvil y la zona que acoge la pelcula fija. El sistema mecnico de movimiento es de alta precisin.El sistema PhotoScan TD est compuesto de un mdulo de software para escanear que trabaja sobre un PC y que incluye todos los parmetros para la calibracin.

Escner PhotoScan 2001 de ZI ImagingLas lentes utilizadas son lentes de espejo de alta velocidad con un escalado de la imagen 1:1. Estas lentes son desarrolladas por los pticos especialistas de Carl Zeiss. Renen los requisitos de no producir ni errores cromticos, ni distorsiones simtricas. Esto proporciona una alta resolucin ptica (72 lneas pares/milmetro), alto contraste y alta calidad de la imagen. No es necesario ajustar o cambiar las lentes si la resolucin bsica cambia. El sensor o CCD utilizado monta tres lneas, una por cada banda de rojo, verde y azul (RGB). Se utilizan 5632 pxeles activos lo cul proporciona una anchura de brazo de 39.424 mm, as una fotografa area con una anchura entre fiduciales de 230 mm puede ser explorada en 6 pasos de brazo. La ventaja de una configuracin lineal en vez de una matriz es que se reducen los tiempos de digitalizacin sobre todo para imgenes en color ya que tanto el registro como el procesado se realizarn en un nico ciclo de exploracin. Las diferentes resoluciones que alcanza el escner fotogramtrico (7, 14, 21, 28, 56, 112, 224 micras) son propias de la mquina (hardware), es decir no son obtenidas mediante ningn mtodo de remuestreo o clculo. Por tanto se tendrn diferentes tiempos de digitalizacin dependiendo de cada resolucin, incrementndose los tiempos con tamaos de pxeles menores. Lo cual nos permite digitalizar una imagen completa a baja resolucin en muy poco tiempo facilitndonos la accesibilidad a sta para su tratamiento rpidamente.Se puede apreciar en la siguiente imagen los distintos componentes de este escner.

1Carcasa de hierro9Recinto de la lmpara

2Carro y eje primario10Cable de fibra ptica

3Codificador11Alimentador automtico

4Carro secundario12Rollo de la pelcula

5Lente de espejo13Recinto del equipo

6Mdulo CCD14Recinto del equipo

7Plato que soporta la foto15Panel de control

8Plato que cubre la foto16Modulo electrnico

El alimentador automtico de rollo (11) permanece unido (conectado) con el recinto de hierro del equipo. La pelcula se coloca sobre el cristal que funciona a modo de plato que soporta la foto (7), y la posicin se fija mediante el otro cristal que funciona como elemento de fijacin (8). La manipulacin de este ltimo cristal puede ser por parte de un operario para la insercin o el retiro de copias de exploracin individuales, o bien mediante el levantado y bajado por medio del motor si lo que se est utilizando es directamente el rollo de pelcula continua.El formato de foto mximo que puede ser explorado es 275 mm x 250 mm. Un brazo de iluminacin con la lente y el mdulo CCD forman el carro secundario (4), que explorar con varios pasos de brazos la foto en un movimiento exacto. Todos los movimientos generados exigen una precisin muy alta y nos ayudaremos de elementos tales cmo motores de servo corriente continua, tacmetros, codificadores rotatorios, y un codificador lineal, que nos asegurarn la excepcional exactitud geomtrica del instrumento.La fuente luminosa es un mdulo de lmpara halgena de tungsteno, donde adems se alojar el filtro IR, la lente de condensador primaria, la rueda del filtro y el extremo primario del cable de fibra ptica. La luz es conducida por encima del plato que funciona cmo tapadera de cristal por medio de una gua flexible ligera de fibra ptica conectada al carro secundario. El convertidor de corte transversal diverge la luz antes de que esto alcance el plato de tapadera de cristal, as produciendo la iluminacin difusa. Un prisma entonces desva el camino de rayo a la lente de espejo. La iluminacin difusa asegura que cualquier rasguo leve o contaminacin sobre la superficie que sostiene la foto va a ser reproducido en muy menor grado sobre la imagen digital.El escner fotogramtrico PhotoScan TD esta instalado en una sala completamente aislada, la cul tiene un sistema de refrigeracin propio. Es necesario este aislamiento tanto para preservar el escner de la entrada de polvo como para poder conservar la instancia a temperatura constante de 22.5 sin sufrir variaciones superiores a 1, y con una humedad relativa en un 50%, cumpliendo as las condiciones necesarias para conseguir: Precisin geomtrica de 2 micras Resolucin geomtrica de 14 micrasEn este punto es fundamental hacer referencia a los estudios realizados en este campo por Emmanuel P. Baltsavias (Instituto de Geodesia y Fotogrametra, ETH-Hoenggerberg, Zurich) y por Christoph Kaeser (Oficina Federal de Topografa de Suiza, Wabern) y presentado en las jornadas celebradas por la OEEPE en Pars del 22 al 24 de Junio de 1999. Este estudio realiza un conjunto de controles de calidad tanto geomtricos como radiomtricos a diferentes escneres fotogramtricos. La mquina utilizada obtiene en estos tests una fiabilidad y estabilidad por encima al resto de los escneres que se encontraban en ese momento en el mercado.

El escner fotogramtrico PhotoScan TD posee un elevado prestigio y su precisin, fiabilidad, respetabilidad y estabilidad estn altamente contrastadas. El escner, ha sido calibrado y certificado su buen uso por el fabricante, como as consta en el certificado de calibracin del mismo.

ULTRASCAN 5000 VEXCEL IMAGING

LOS PRINCIPIOS DE LA AUTOCALIBRACINEste instrumento utiliza la misma imagen para controlar la geometra en tiempo real, aprovechando la redundancia de los bordes superpuestos de las bandas.GEOMETRAEl escner fotogramtrico UltraScan 5000 reduce drsticamente la dependencia mecnica de la precisin (igualmente a como se produjo la transicin de restituidores analgicos a analticos) modelando matemticamente los distintos residuos de construccin. Combina la mecnica de husillos de precisin y motores incrementales, con tres calibraciones geomtricas inteligentes. RADIOMETRALos arrays de CCD del UltraScan 5000 estn enfriados dinmicamente por un sistema Peltier para la reduccin de ruido. Sus lmparas estn monitorizadas y controladas para conseguir el mximo de estabilidad, incluyendo la compensacin de efectos de temperatura y tiempo de uso. Esto provoca un rango de densidad, lder en el mercado, de 3.6D. Cuando el rango bsico (0.0D 3.6D) no es suficiente, el punto base se puede opcionalmente desplazar a 0.4D para obtener una densidad mxima de 4.0D.RESOLUCINEl usuario puede confiar en las mltiples resoluciones pticas para obtener unas posibilidades nicas de eleccin entre calidad y velocidad. Las resoluciones pticas nativas son de 5080 dpi (5 Micras/pxel) para la lente 1 y de 868 dpi (29 Micras/pxel) para la lente 2. La tcnica de Pinning (comparable al control del tiempo de exposicin durante el movimiento del CCD) permite obtener resoluciones pticas directas de mltiplos de dichas resoluciones.Las resoluciones directas, por tanto son: 5,10, 15, 20, 25, 29, 58.... micras / pxel. ESCANEADOEscaneando Negativos en Blanco y NegroEl escaneo de negativos requiere un rango radiomtrico ms amplio, para diferenciar los tonos ms sutiles entre las sombras, sin permitir a las imgenes mezclarse en zonas brillantes o saturadas. Escaneando ColorLa utilizacin de imgenes en color est en auge en la industria fotogramtrica, y el sistema de produccin en un futuro se basar en los negativos en color. La calidad de la salida en color de un escner no slo est definida por su rango de densidad, intervienen todos sus componentes. Con los tres CCDs, una buena iluminacin con control total y software para ajustar el balance de color, el UltraScan 5000 est perfectamente preparado para trabajar con imgenes en color.Escaneando Contactos El US 5000 est dotado de dos lmparas, transmisiva y reflectiva que permiten no solo el escaneo de negativos, diapositivas o cualquier tipo de original transparente sino tambin el escaneo de contactos con la mayor calidad radiomtrica y geomtrica.PRECISINLa resolucin geomtrica del UltraScan 5000 es: En modo Online Calibration R.M.S. mejor que 2.0 .Sin modo Online Calibration R.M.S. mejor que 4.0 .

VELOCIDADValores de velocidad y Tamao Final de la foto, para una foto area convencional de 23 x 23 cm.Estos valores pueden disminuir en funcin de la velocidad del procesador del ordenador as como de la memoria RAM del mismo.

ESCANEO DE ROLLOSPosibilidad de escanear rollos o bobinas de modo manual o automtico:

Rollo Manual: Soporte fcilmente ajustable al escanear que permite el escaneo de unidades de Rollo con total precisin y calidad.Rollo Automtico: Gran avance tecnolgico que permite el escaneo de una forma autnoma y sin ser necesaria la presencia de un operador salvo en la fase previa de preparacin del proyecto. Posibilita el escaneo sin interrupcin de hasta ms de 300 fotos consecutivas.Adems de la estabilidad y seguridad de su diseo, multiplica espectacularmente la produccin, as como los rendimientos y beneficios por foto escaneada.

Aporta tambin una luz fra interior, para visualizar como en una mesa de luz, los negativos o diapositivas antes del escaneo.Por tanto, podr escanear 24 horas al da, durante 7 das a la semana, sin perder en ningn momento el control de las fotos escaneadas. ACCESORIOS- Photogrametric Kit: Kit fotogramtrico, que incluye cristal reticulado de calibracin, cuas de densidad en escala de grises y color y productos de limpieza como lquido limpiador, guantes y paos antiestticos.- Mounting Aid: Soporte para escaneo de originales cortados y ajuste preciso de los mismos en la superficie de escaneo. Permite la calibracin Online en el escner en configuracin bsica.- Target Kit: Juego de cuas de densidad, compuesto por una cua en escala de grises, cua de color y target de anlisis geomtrico- Dodging Software- Cristal de escaneo AntiNewton: Este cristal, diseado exclusivamente por Vexcel Imaging, presenta una finsima superficie rugosa que consigue eliminar los molestos Anillos de Newton de la imgen final sin perder por ello precisin geomtrica.- Mdulo de Orientacin Interior Automtica (opcional).

OTROAS TPOS DE SCANER -MODELOS ACTUALES DE LOS ESCANERES. Durante los ltimos aos se han desarrollado escneres fotogramtricos se alta resolucin para fotografas digital.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRONOMOS, MADRID 2014 DIRECCION GENERAL DE CATASTRO INGENIERO TECNICO EN TOPOGRAFIA. CAMARAS FOTOGRAMETRICAS DIGITALES AEREAS