SENSORES FOTOGRAMETRIA

7/23/2019 SENSORES FOTOGRAMETRIA

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Tema 4. Sensores Electropticos. Cmaras Digitales

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ametraDigitalIngenieraenGeodesiayCartografa

Dpto.IngenieraCartogrfica,GeodsicayFo

togrametraUniversidaddeJan

Prof. Dr. Jorge Delgado Garca

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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametraa

Cmara Z)I DMC

ngulo de campo: 69.3 x 42

4 cmaras pancromticas (13824x7680), f=120mm, f:4

4 cmaras RGB IR (2048x3072), f=25mm, f :4

Obturador y apertura variable

Almacenamiento en vuelo: 840Gb (2240 imgenes=1250 fotos)

Cadencia mxima de disparo: 2 s / imagen

Resolucin radiomtrica: 12 bits

Peso:


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La cmara DMC destaca por su sencillez de utilizacin:

-Las imgenes pancromticas son generadas por la integracin de las imgenes de las 4cmaras a las que se eliminan las distors iones y se ajustan a focal 120mm. Mediante unasencilla proyeccin al tener todas las imgenes el mismo centro de proyeccin.

-Se pueden emplear en cualquier sistema fotogramtrico sin ningn requisito de modelo.

-El procedimiento de orientacin es el mismo que cualquier otro tipo de imgenes no es unsistema GPS dependiente.

-Incorpora un sistema TDI de retardo de la lectura necesario para compensar el movimiento

de la imagen en el sensor matricial

CALIBRACIN:

-En dos etapas: 1) Calibracin de las cmaras -> Geometra de la cmara

2) Calibracin de la plataforma -> Relacin entre cmaras


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Sistema TDI


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Generacin de imgenes


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4.6 Calibraci4.6 Calibracin de cn de cmaras digitalesmaras digitales


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Obtencin imgenes en color (Pan-sharpening):

- La imagen integrada pancromtica se reduce de tamao hasta hacerla coincidir con laimagen color.

-Se realiza una bsqueda de puntos homlogos entre las banda verde y la pancromtica(matching por mnimos cuadrados) y se obtienen los parmetros de proyeccin

- Las bandas roja y azul se correlacionan con la banda roja mediante el mismo procedimiento

- Se realiza la fusin de cada canal con la pancromtica obteniendo imgenes coloreadas deltamao de la pancromtica


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Zona de test Elchigen

Se emplea para la calibracin de las DMC y del sistema IMU

21 puntos de apoyo (medidos con GPS)

Altura de vuelo sobre el terreno= 1544m Escala de vuelo= 1/12870 GSD=15cm3 pasadas E-W y 3 pasadas N-S (20 imgenes con solapes longitudinal y transversal de 60%)

= 1.7 micras (0.14 pixel 2.2 cm terreno)

Error en puntos de comprobacin independientes: 3.6cm (X e Y) (0.23 pixel); 6cm (Z) (0.39 pixel)

Precisin media del MDT= 10cm

Zona de test Vaihigen/Enz

120 imgenes en 5 pasadas

Altura de vuelo sobre el terreno= 1210m Escala de vuelo= 1/8000 GSD=9.6cm

16 puntos de apoyo XYZ

Sigma naught= 2.4 micras (0.2 pixel 1.9 cm terreno)

Ajuste de bloque: 0.2 pixeles (2 veces mejor que las cmaras de pelcula)


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Zona PilotoZona Piloto Hoja 947 (JaHoja 947 (Jan)n)


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Objetivo:

Anlisis de las posibilidades de la DMC para la generacin de productos cartogrficos (MDE y orto)

Trabajo realizado por HIFSA (http://www.hifsa.com)

Caractersticas del vuelo:

Escala de imagen: 1/25.000 Altura sobre el terreno: 3.000 m. f: 120 mm.

N Pasadas: 7 N Fotos por pasada: 40 N total imgenes: 280

Recubrimiento longitudinal: 60% Recubrimiento transversal: 30% Base: 921 m

Tamao imagen digital: 13824 x 7680 pixeles (165.8 x 92.1 mm)

Tamao imagen terreno: 3456 x 1920 m Tamao pixel: 12 micras GSD: 30 cm.

Productos:

Imgenes color real (36 bits= 3x12 bits; 3x4096 ND)

Imgenes en falso color (CIR) (Infrarrojo, Rojo, Verde)

Imgenes pancromtico (12 bits)

Datos de los centros de proyeccin DGPS


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variable de 1/50 a 1/300 seg. f/4 f/22Obturador, apertura relativa

69.3 en sentido trasversal a la traza

42 en el sentido de la trazangulo de campo

2200 imgenes (FDS Flight Data Storage)Almacenamiento en vueloElectrnica TDI (Time Delay Intragted)Compensacin FMC

Pancromtico, Rojo, Azul, Verde, IR CercanoCanales espectrales

12-bit / CanalResolucin radiomtrica

Integrado en el sistemaSistema GPS/INS

120 mmDistancia focal

12 micrasTamao de CCD

13824x7680 pxelesFormato de imagen

COMPONENTES DE LA CMARA DMC

Cmara dig ital: 8 objetivos pt icos (4 PAN + 4 MS)

Sensor electrnico de imgenes: matriz de CCDs

Sistema de Navegacin: ASMS (Airborne Sensor Managment System)

Sistemas GPS e INS Estacin de post-proceso en tierra: PPS (Post Procesing System)


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Orientacin:

Orientacin Interna: NO NECESARIA

Orientacin Externa:

Informacin de partida: DGPS

N modelos: 275 N de puntos de paso y enlace: 26810 (casi 100 por modelo)

Precisin interna: 2.5 micras Precisin externa: 0.27m


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Modelo Digital de Elevaciones:

Paso: 10 m

Superficie: 267.5 Has/modelo Precisin Z: 0.7m


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Ortoimagen:

Tamao de pixel (GSD=30cm)

Cartografa a escala 1:10000

Precisin: Planimtrica: mejor que 1m

Radiometra: 36 bits (12 x 3 bits)

PAN+RGB+IR

Formato: TIFF (GeoTIFF) + TFW


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Ventajas:

- Diseo sencillo

- No requiere disponer de GPS

- Se puede emplear con cualquier tipo de software fotogramtrico- Requiere utilizar TDI y 8 obturadores por cmara

Inconvenientes:

- Imgenes en color mediante pansharpening- Imgenes en pancromtico mediante proyeccin de las originales


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Cmara Vexcel Ultracam-D


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Cmara Vexcel Ultracam-D

Incorpora un sistema de 8 elementos pticos que dan lugar un total de 33 imgenes(13 imgenes -> imagen color; 20 imgenes -> imagen pancromtica de alta resolucin)Ajuste de imgenes utilizando el procedimiento de la retcula invisible

Imagen pancromtica:11500x7500 pxeles, Tamao pxel de 9m (Tamao de imagen: 103.5x67.5mm)Imagen multiespectral (azul, verde, rojo e infrarrojo):

4008x2672 pxeles, Tamao pxel: 9m, Res.radiomtrica >12 bitsDistancia focal: 100mm, Apertura relativa de 5.6ngulo de campo de 55 (transversal a la direccin de la pasada) y 37 (longitudinal)Obturador entre 1/60 y 1/500, incorpora sistema TDIVelocidad de captura: 1.3 imgenes/s


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Formacin de las imgenes pancromticas


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Formacin de las imgenes pancromticas

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Ventajas:

- Coste (2/3 ADS40)

- Alta cadencia de disparo que permite grandes solapes y tamao de pixel pequeo

Inconvenientes:

- Modelo complejo (requiere GPS e integracin de imgenes

- Vexcel no tiene tradicin en construccin de cmaras

- Imgenes en color mediante pansharpening

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Situado actual y futura del mercadoSituado actual y futura del mercado

Evolucin de las ventas de cmaras digitales de gran formato (Leberl y Gruber, 2005):

77262625Total

7727131222005(Ene-May)

50341311102004

1610Presentacin372003

6552002

1112001

00PresentacinPresentacin2000

TotalAcumulado

Total AnualVexcel

UltracamZ/I DMCLeica ADS40

De acuerdo con Byksalih (2005):Leica ADS 40: 27Z/I Intergraph DMC: 22Vexcel Ul tracam-D: 19 (cifras de ventas acumuladas hasta Abri l 2005)

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Situado actual y futura del mercadoSituado actual y futura del mercado

Distribucin mundial de las cmaras ADS40 y DMC:

America: ADS40 (14), DMC (7)

Asia: ADS40 (6), DMC (10)

Europa: ADS40 (7), DMC (5)

Espaa: ADS40 (1?), DMC (2), Ultracam-D (2)

Se prev un aumento de ventas del 40% anual (segn informacin de Applanix)

Es previsible unas ventas de 8-9 unidades ADS40 al ao, que podr aumentar a largo plazo hasta

las 12-15 unidades (cifra similar a la de ventas de la RC30). Con estas cifras se puede plantear queen los prximos 5 aos existirn unas 80 cmaras ADS40.

Si se plantea un reparto homogneo del mercado la cifra total de cmaras se puede establecer en240 (para el 2010). Esto es prcticamente el 25% del mercado mundial de cmaras, si bienseguramente la cifra sea mayor al dejar de estar operativas algunas cmaras de pelcula.

En nuestro pas se est registrando una fuerte tendencia a las nuevas cmaras con 4 unidadesactualmente operativas (ICC, TASA, Azimut, HIFSA, ) y una a la espera de entrega (ADS40). Enel pliego del PNOA se incorpora la posibilidad de uso de cmaras digitales.

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Ventajas de las cVentajas de las cmarasmaras fotogramfotogramtricastricas digitalesdigitales

Menor coste:

No requiere emplear consumibles (pelcula, procesado fotogrfico, )

No requiere digitalizacin

No existe coste por duplicacin

No existe coste adicional por mayor nmero de imgenes o colorSe eliminan los problemas de las pelculas IR color

Se reduce la necesidad de manipulacin de las imgenes

El coste de la pelcula y procesado representa entre el 13 y el 19% del proyecto.

El coste del escaneo de la pelcula representa entre el 34 y el 52% del proyecto.

Mejor calidad de imagen:Imgenes en 12 bits/pixel. No existe ruido por el grano de la pelcula

Mayor rango dinmico de las imgenes.

Posibilidad de adquisicin simultnea de PAN, RGB e IR

Mejores resultados en la medidas automticas por correlacin (2.5 veces mejor)

Mejor sensibilidad espectral: ms das y horas de vuelo en mala meteorologa o iluminacin

Mejor interpretabilidad

Mejores resultados en los procedimientos automticos

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Ventajas de las cVentajas de las cmarasmaras fotogramfotogramtricastricas digitalesdigitales

Mayor redundancia en todas las medidas:

Se pueden tomar ms imgenes sin un coste extra importante

Mejores resultados en los procesos de generacin de MDE

Menor presencia de reas de oclusin en zonas urbanas

Mejor precisin geomtrica:

No se producen deformaciones por el soporte de la imagen

No se requiere la orientacin interna de las imgenes

Las copias no pierden calidad geomtrica ni radiomtrica

Las imgenes no presentan granularidad

La mejora del rango radiomtrico se traduce en mejor calidad de las medidas

Mejor proceso de trabajo:

La calidad de las imgenes se puede controlar en el propio vuelo

El proceso es ms automtico con menor intervencin manual

Se mejora los procesos de interpretacin (PAN, RGB, IR)

No es necesaria la gestin de las pelculas (ni la conservacin)

Es posible plantear un catlogo totalmente informatizado (Intranet / Internet)

Se reduce el mantenimiento de las cmaras

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AnAnlisis Econlisis Econmicomico

Coste asociado a la captura de una imagen (Cmara de Pelcula, 20000 fotos/ao)

Depreciacin anual de la cmara ---

Mantenimiento anual de la cmara 5.000 $

Calibracin 5.000 $Compra de pelculas (20000 fotos) 80.000 $

Procesado de fotos (20000 fotos) 60.000 $

Digitalizacin (20000 fotos) 200.000 $

Coste asociados al archivo de fotogramas 1.500 $Costes asociados al archivo de imgenes digitales 1.500 $

TOTAL 353.000 $

Total por imagen 18 $

Costes medios considerando costes actuales en Europa y USA

Valores tomados de Leberl y Gruber (2005)

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Coste asociado a la captura de una imagen (Cmara Digi tal, 60000 imgenes/ao)

Depreciacin anual de la cmara 80.000 $

Mantenimiento anual de la cmara 40.000 $

Seguro 10.000 $Depreciacin sistema procesado imgenes 4.000 $

Cintas almacenamiento imgenes (60000 fotos) 2.000 $

Depreciacin sistema de catalogacin imgenes digitales 30.000 $

Costes de vuelo aadidos (menor cobertura) 50.000 $TOTAL 216.000 $


Total por superficie equivalente al fotograma 11 $

Costes medios considerando costes actuales en Europa y USA


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Coste asociado al procesamiento fotogramtrico de imgenes(Cmara Pelcula, 20000 imgenes/ao)

Depreciacin anual de 7 restituidores fotogramtricos 70.000 $

Depreciacin anual de 6 estacionales digitales 6.000 $

Edicin manual (2 horas/imagen) 1.000.000 $

Restitucin fotogramtrica (4 horas/imagen) 2.000.000 $

TOTAL 3.076.000 $


Costes asociados a la generacin de MDE, ortoimgenes y restitucin 3D


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Coste asociado al procesamiento fotogramtrico de imgenes(Cmara Digital, 60000 imgenes/ao, equivalentes a 20000 fotogramas/ao)

Depreciacin de 6 estaciones de trabajo bsicas 6.000 $

Edicin manual (1 hora/imagen) 500.000 $

Depreciacin para 13 estaciones de trabajo 6.000 $

Restitucin 3D (2 horas/imagen) 1.000.000 $

TOTAL 1.512.000 $


Costes asociados a la generacin de MDE, ortoimgenes y restitucin 3D


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