fotogrametrÍa
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PRINCIPIOS DE FOTOGRAMETRÍA
INTRODUCCION
La fotogrametría, como parte de la interpretación de imágenes, es una disciplina que permite formular modelos 3D a partir de fotografías 2D; es una técnica de medición indirecta ya que las mediciones no se efectúan sobre el objeto, sino sobre imágenes del mismo.
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PRINCIPIOS DE FOTOGRAMETRÍA
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La figura representa los elementos geométricos ideales de un vuelo fotogramétrico con eje de toma vertical
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Comparación entre la proyección central y la proyección ortogonal.
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APLICACIONES• Si bien la aplicación más importante, desde sus Si bien la aplicación más importante, desde sus
comienzos, fue la representación cartográfica de la comienzos, fue la representación cartográfica de la superficie terrestre como documento fehaciente para superficie terrestre como documento fehaciente para medir, dictaminar y decidir.medir, dictaminar y decidir.
• Es sorprendente cuántas otras disciplinas encuentran Es sorprendente cuántas otras disciplinas encuentran actualmente su utilidad.actualmente su utilidad.
• Desde el punto de vista cartográfico, la utilización de Desde el punto de vista cartográfico, la utilización de este método sirve para confeccionar mapas este método sirve para confeccionar mapas topográficos básicos en varias escalas:topográficos básicos en varias escalas:
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• Mapas a pequeña escala : Mapas a pequeña escala : Fines generalesFines generales, , planeamiento, vías de comunicación ,fronteras, planeamiento, vías de comunicación ,fronteras, etc.etc.
• Mapas a escala media : Mapas a escala media : Planeamientos y Planeamientos y desarrollodesarrollo, anteproyectos de ingeniería., anteproyectos de ingeniería.
• Mapas a escala grande : Mapas a escala grande : Proyectos de Proyectos de ingeniería ingeniería detallados, catastros , servicios, etc.detallados, catastros , servicios, etc.
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INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA FUNDAMENTAL DE LA FOTOGRAMETRÍA.
La reconstrucción geométrica de un objeto a partir de una fotografía aérea se plantea inicialmente como un problema geométrico de reconstrucción de rayos homólogos (que van a un mismo punto) desde dos puntos de vista diferentes.
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Dado un haz de rayos perspectivos Γ y un conjunto de Dado un haz de rayos perspectivos Γ y un conjunto de semirrectas SA, SB, SC... desde un punto de vista S, la semirrectas SA, SB, SC... desde un punto de vista S, la reconstrucción de los puntos A, B, C... del objeto Σ sólo se reconstrucción de los puntos A, B, C... del objeto Σ sólo se puede llevar a cabo geométricamente conociendo las puede llevar a cabo geométricamente conociendo las distancias a estos puntos. distancias a estos puntos.
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• Lógicamente, no es el caso de la fotogrametría, ya que no se Lógicamente, no es el caso de la fotogrametría, ya que no se pueden medir esas distancias, sólo se dispone de imágenespueden medir esas distancias, sólo se dispone de imágenes
• En este caso sólo se puede realizar mediante la intersección de En este caso sólo se puede realizar mediante la intersección de rayos homólogos desde otro punto de vista (en nuestro caso, dos rayos homólogos desde otro punto de vista (en nuestro caso, dos fotografías). fotografías).
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PRINCIPIO DE LA RESTITUCIÓN FOTOGRAMETRÍA
• Si A y B son dos Si A y B son dos posiciones sucesivas posiciones sucesivas del avión desde los del avión desde los que se han tomadoque se han tomado
• fotografías.fotografías.• Los rayos de luz han Los rayos de luz han
impresionado las impresionado las placas, mediante dos.placas, mediante dos.
• haces perspectivos…haces perspectivos… (ángulo)
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• Al colocar las fotografías en la Al colocar las fotografías en la misma posición relativa misma posición relativa respecto a la que tenían cuando respecto a la que tenían cuando fueron impresionadas y si las fueron impresionadas y si las iluminamos con proyectores, se iluminamos con proyectores, se volverían a formar los mismos volverían a formar los mismos haces iniciales.haces iniciales.
• Los rayos homólogos se Los rayos homólogos se cortarían, dándonos sus cortarían, dándonos sus intersecciones una reproducción intersecciones una reproducción exacta del terreno. Ocurrirá que exacta del terreno. Ocurrirá que como esta operación se hace en como esta operación se hace en gabinete, la distancia A-B será gabinete, la distancia A-B será más pequeña y el estéreo más pequeña y el estéreo modelo estará a una cierta modelo estará a una cierta escala.escala.
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• El problema a resolver consistirá en conseguir en El problema a resolver consistirá en conseguir en gabinete la reproducción de la posición exacta de gabinete la reproducción de la posición exacta de los dos haces de rayos y que su situación respecto los dos haces de rayos y que su situación respecto al terreno, sea análoga a la que tuvieron al ser al terreno, sea análoga a la que tuvieron al ser impresionadas ambas fotografía durante el vuelo.impresionadas ambas fotografía durante el vuelo.
• La operación a través de la cual se consigue todo La operación a través de la cual se consigue todo esto es la esto es la ORIENTACIÓN INSTRUMENTALORIENTACIÓN INSTRUMENTAL, la , la que esta compuesta de:que esta compuesta de:
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• ORIENTACION INTERNA:ORIENTACION INTERNA:• Es la reconstrucción de la forma del haz Es la reconstrucción de la forma del haz
proyectivo. Para ello es necesario conocer los proyectivo. Para ello es necesario conocer los parámetros internos de la cámara aérea (situación parámetros internos de la cámara aérea (situación del punto principal referido al centro fiducial, del punto principal referido al centro fiducial, distancia principal y función de distorsión)distancia principal y función de distorsión)
Orientación interna: reconstrucción de la forma del haz perspectivo o lo que es lomismo reconstrucción de la cámara con la que se obtiene la imagen. El punto imagen a queda referido al punto de vista S, es decir, se determina el vector aS.
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• ORIENTACIÓN RELATIVA:ORIENTACIÓN RELATIVA:• Es el primer paso a efectuar en el proceso de Es el primer paso a efectuar en el proceso de
orientación externa. Consiste en la eliminación de orientación externa. Consiste en la eliminación de paralaje horizontal y vertical del modelo paralaje horizontal y vertical del modelo estereoscópico.estereoscópico.
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“puntos de orientación de Von Gruber ” , numerado de 1 al 6, empleándose cinco de ellos durante el
procedimiento de la orientación relativa, reservándose el sexto para la comprobación final.
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• ORIENTACIÓN ABSOLUTA:ORIENTACIÓN ABSOLUTA:• Es el segundo paso a efectuar en el proceso de Es el segundo paso a efectuar en el proceso de
orientación externa. Consiste en encontrar la orientación externa. Consiste en encontrar la relación entre el sistema de relación entre el sistema de coordenadas del coordenadas del modelo modelo obtenido tras la orientación relativa y el obtenido tras la orientación relativa y el sistema sistema de coordenadas del terreno.de coordenadas del terreno.
Orientación Absoluta: los haces perspectivos, una vez orientados entre sí, se sitúan respecto del objeto.
Punto imagen
objeto
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• PARALAJE: PARALAJE: • Es el desplazamiento aparente producido al Es el desplazamiento aparente producido al
observar un punto objeto desde dos puntos de observar un punto objeto desde dos puntos de vista distintos.vista distintos.
• En fotogrametría el desplazamiento se encuentra En fotogrametría el desplazamiento se encuentra en las imágenes fotográficas y se distingue entre en las imágenes fotográficas y se distingue entre paralaje horizontal y paraje vertical, siendo la paralaje horizontal y paraje vertical, siendo la primera (px) la que permite encontrar las primera (px) la que permite encontrar las coordenadas del modelo y la segunda (py) la que coordenadas del modelo y la segunda (py) la que debe ser eliminada en el proceso de orientación debe ser eliminada en el proceso de orientación relativa para poder tener visión estereoscópica.relativa para poder tener visión estereoscópica.
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• LA VISIÓN ESTEREOSCÓPICALA VISIÓN ESTEREOSCÓPICA
• La visión estereoscópica es la propiedad que tenemos para La visión estereoscópica es la propiedad que tenemos para la observación de objetos en tres dimensiones la observación de objetos en tres dimensiones
• El ojo humano normal recibe la información tridimensional El ojo humano normal recibe la información tridimensional de un objeto por la diferencia de imágenes captada por los de un objeto por la diferencia de imágenes captada por los ojos respecto a un mismo objeto.ojos respecto a un mismo objeto.
•
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• Condiciones de estereoscopíaCondiciones de estereoscopía• La pareja de fotogramas o par estereoscópico, se La pareja de fotogramas o par estereoscópico, se
denomina “estereograma”.denomina “estereograma”.• Un par es estereoscópico en la parte común de Un par es estereoscópico en la parte común de
terreno fotografiado.terreno fotografiado.• En definitiva, para que un par sea estereoscópico, En definitiva, para que un par sea estereoscópico,
cada foto ha de estar tomada desde dos puntos cada foto ha de estar tomada desde dos puntos distintos y tiene que haber una zona común distintos y tiene que haber una zona común fotografiada.fotografiada.
• Para que haya estereoscopía en la visión humana, Para que haya estereoscopía en la visión humana, los puntos de vista P’ y P’’ de la retina no deben los puntos de vista P’ y P’’ de la retina no deben ser homólogos.ser homólogos.
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• ELEMENTOS DE FOTOGRAMETRIA ELEMENTOS DE FOTOGRAMETRIA
• Plano focalPlano focal: representa el plano donde inciden : representa el plano donde inciden los haces luminosos al obturarse la cámara, y que los haces luminosos al obturarse la cámara, y que son plasmados en el negativo, generando así la son plasmados en el negativo, generando así la imagen capturada. Además en él se dispone la imagen capturada. Además en él se dispone la información complementaria de la fotografía: información complementaria de la fotografía: marcas fieles y la información marginal. marcas fieles y la información marginal.
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• Marcas fiduciales: Marcas fiduciales: son indicaciones en los son indicaciones en los bordes de la película, normalmente son cuatro bordes de la película, normalmente son cuatro flechas, puntos, etc. colocadas en forma opuesta y flechas, puntos, etc. colocadas en forma opuesta y uniéndolos con una línea indican el punto principal uniéndolos con una línea indican el punto principal de la fotografía. de la fotografía.
Marcas fiduciales
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• Información marginal: Información marginal: compuesta por una serie compuesta por una serie de datos de gran utilidad como la altura de vuelo de datos de gran utilidad como la altura de vuelo dada por el altímetro del avión (m.s.n.m.), reloj, dada por el altímetro del avión (m.s.n.m.), reloj, nivel esférico de burbuja, identificación de la nivel esférico de burbuja, identificación de la cámara de toma de vistas, número de fotografía y cámara de toma de vistas, número de fotografía y datos de la misión como la zona y fecha que se datos de la misión como la zona y fecha que se realizó el vuelo, entre otras. realizó el vuelo, entre otras.
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• Punto principal: Punto principal: representa el punto central de representa el punto central de la fotografía, se lo obtiene luego de unir las la fotografía, se lo obtiene luego de unir las marcas fiduciales opuestas. En el caso de las marcas fiduciales opuestas. En el caso de las fotografías verticales debe coincidir con el nadir (o fotografías verticales debe coincidir con el nadir (o punto en el terreno directamente debajo de la punto en el terreno directamente debajo de la cámara). cámara).
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• Distancia focal: Distancia focal: o distancia principal, es la o distancia principal, es la distancia que existe entre el centro de la lente y el distancia que existe entre el centro de la lente y el plano focal, donde se apoya la película; en otras plano focal, donde se apoya la película; en otras palabras es la distancia fija que existe entre el palabras es la distancia fija que existe entre el centro de la lente y la películacentro de la lente y la película
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• Eje óptico: Eje óptico: es el eje que pasa por el centro es el eje que pasa por el centro geométrico de la cámara y es perpendicular al geométrico de la cámara y es perpendicular al negativo; en el caso de fotografías verticales es negativo; en el caso de fotografías verticales es coincidente con la vertical del lugar.coincidente con la vertical del lugar.
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• Altura de vuelo: Altura de vuelo: queda definida la altura de queda definida la altura de vuelo como la distancia que existe entre el vuelo como la distancia que existe entre el terreno fotografiado y el centro de la lente.terreno fotografiado y el centro de la lente.
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• Base aérea (B): Base aérea (B): es la distancia que existe entre es la distancia que existe entre dos tomas sucesivas en el terreno, es decir es la dos tomas sucesivas en el terreno, es decir es la distancia entre dos obturaciones de la cámara de distancia entre dos obturaciones de la cámara de toma de vistas toma de vistas
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• Traslape longitudinal: Traslape longitudinal: es el solape necesario es el solape necesario entre fotografías aéreas sucesivas que debe ser entre fotografías aéreas sucesivas que debe ser del 60% para permitir la estereovisión.del 60% para permitir la estereovisión.
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• Traslape lateral: Traslape lateral: es el solape entre bandas o es el solape entre bandas o pasadas del vuelo, debe estar comprendido entre pasadas del vuelo, debe estar comprendido entre 30%; su finalidad es la de permitir unir las 30%; su finalidad es la de permitir unir las fotografías entre líneas de vuelo.fotografías entre líneas de vuelo.
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• Línea de vuelo: Línea de vuelo: queda definida uniendo puntos queda definida uniendo puntos principales de fotografías sucesivas, es decir para principales de fotografías sucesivas, es decir para poder realizar esta línea es imprescindible poder realizar esta línea es imprescindible transferir los centros de la fotografía anterior y transferir los centros de la fotografía anterior y posterior a la fotografía central. posterior a la fotografía central.
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Efecto de deriva: Efecto de deriva: el efecto de deriva es muy el efecto de deriva es muy común en la aviación y se da cuando sobre él común en la aviación y se da cuando sobre él a avión inciden vientos laterales que tienden a a avión inciden vientos laterales que tienden a desvíalo. El piloto se ve obligado a realizar una desvíalo. El piloto se ve obligado a realizar una maniobra de compensación a fin de mantener maniobra de compensación a fin de mantener el rumbo establecido o deseado, esta el rumbo establecido o deseado, esta maniobra provoca que el avión tenga un maniobra provoca que el avión tenga un ángulo de ataque respecto de la trayectoria.ángulo de ataque respecto de la trayectoria.
Las correcciones de rumbo del avión entre las posiciones de dos fotogramas consecutivos a lo largo de cada pasada no pueden ser superiores a 3º en la inclinación del eje óptico.
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Los ejes de las líneas contiguas, que tengan que ser paralelas, no deben formar un ángulo superior a los 5° entre la unión de los puntos principales de los fotogramas extremos.
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MUCHAS GRACIAS
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