4.5 Sensores digitales en Fotogrametría
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Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén Estructura del Tema 4.5 Cámaras digitales fotogramétricas 4.5.1 Situación del mercado a finales del s.XX. Aparición de cámaras digitales 4.5.2 Clasificación de cámaras digitales fotogramétricas. - Cámaras de sensor lineal - Cámaras de sensor matricial 4.5.3 Sensores lineales: Sensor fotogramétrico digital Leica ADS40. - Configuración y diseño - Formación de las imágenes - Procesamiento de las imágenes - Ejemplos de trabajos 4.5.4 Sensores matriciales: Z/I DMC y Vexcel Ultracam D. Configuración y diseño -Configuración y diseño - Formación de las imágenes (integración y pansharpening) - Ejemplos de trabajos - Calibración 4.5.5 Análisis económico Prof. Dr. Jorge Delgado García 1 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Historia: Las cámaras métricas aparecen en la década de 1920 (1925: Wild C2, Placa de vidrio, 10x15cm) Antes de la II Guerra Mundial aparece la película estable sobre formato 23x23cm 1956-1992: Empleo de objetivos granangulares, Plataformas giroestabilizadas, FMC, … 1992: Aparece la Wild RC30 (Leica RC30) … de las que se han vendido más de 350 unidades Ventas en 1998: RC30: 8-12 cámaras/año RMK: 6-8 cámaras/año Distribución cuota mercado: 60/40 (Leica / ZI Imaging) Elementos básicos de diseño (OEEPE, 1994) • gran ángulo de campo y anchura de barrido (reducir número de pasadas). • alta resolución y precisión, tanto de carácter geométrico como radiométrico. • posibilidad de captura de imágenes multiespectrales. • posibilidad de captura de imágenes estereoscópicas. Prof. Dr. Jorge Delgado García 2 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales 3 Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Clasificación de sensores digitales en Fotogrametría Aaérea: - Cámaras de gran formato fabricadas por grandes empresas (Leica, Z/I, Vexcel) - Cámaras y sensores de otras empresas (DiMAC, Starlabo, Werhli, …) - Cámaras de formato pequeño o medio adaptadas (Applanix DSS, DigiCAM) - Sistemas multiespectrales (DAIS-1 de Space Imaging, Spectra-view de Airborne Data Systems) Prof. Dr. Jorge Delgado García Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Cámaras fotogramétricas: Resolución (condiciones de trabajo): 40 lp/mm (equivale a 80 pixeles/mm) Formato 230x230mm (18400 x 18400 pixeles) Problema: NO EXISTEN MATRICES CON ESTE TAMAÑO Soluciones: - Cámaras que emplean un sensor lineal. Leica ADS40 (2 x 12000 píxeles) - Cámaras que integran varias matrices lineales Z/I DMC (4 x 4096 x 7168 píxeles -> 13824 x 7680 píxeles) Vexcel Ultracam D (9 x 4008 x 2072 -> 11500 x 7500 píxeles) Prof. Dr. Jorge Delgado García 4 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Matriz lineal CCD 3-líneas Estéreo (Pancromáticas) 3 a n líneas Multiespectrales 1 Objetivo + 1 Plano Focal Prof. Dr. Jorge Delgado García Matriz rectangular CCD Matrices múltiples RGB+IR para mejorar FOV 8 - 12 Objetivos + 8 - 12 Planos Focales 5 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Sensor SensorDigital DigitalLineal Lineal Todos los objetos en 3 imágenes Prof. Dr. Jorge Delgado García Cámara CámaraDigital Digitalde deMatriz Matriz Si se utiliza el 60% de solape sólo el 60% de los objetos está en las 3 imágenes 6 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Z/I Digital Modular Camera 4 objetivos pancromáticos con f=120mm 4 objetivos multiespectrales (RGB IR) con f=25mm Vexcel Ultracam D 4 objetivos pancromáticos con f=100mm 4 objetivos multiespectrales (RGB IR) con f=28mm Prof. Dr. Jorge Delgado García 7 8 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Recursos Minerales Agricultura Resolución Espectral Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Defensa Cartografía Topográfica Forestal Transporte Medio Ambiente Urbanismo 100 m Prof. Dr. Jorge Delgado García 10 m 1m Resolución Espacial 0.1 m 0.01 m Pancromática Defensa 100 m Resolución Espacial Multeispectral ras c on c ion OP ve n K-T ales 0.1 m a Cám 1m M 0, R RC3 Prof. Dr. Jorge Delgado García 10 m l es Digita o re s S e ns dos porta trans Ae r o MC) 40, D ( A DS tes y satéli os en stalad les re s i n pectra peres re s h i senso Hiperespectral Se n so Resolución Espectral Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales 9 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Recursos Minerales 0.01 m Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Resolución: Diferencias entre identificación e interpretación 1.6m 0.80m 0.40m 0.20m 0.10m 0.05m 0.03m 0.01m Prof. Dr. Jorge Delgado García 10 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Resolución: Diferencias entre identificación e interpretación 12.8m 6.4m. 3.2m 1.6m 0.80m 0.40m 0.20m 0.10m Prof. Dr. Jorge Delgado García 11 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Resolución: Diferencias entre identificación e interpretación GSD 1.6m Tamaño de objeto a reconocer GSD x 3 Tamaño objeto ~ 4.5m - 5m GSD 1.6 m x 3 = 4.8 m GSD 0.20m Tamaño de objeto a interpretar GSD x 21 Tamaño objeto ~ 4.5 - 5m GSD 0.2 m x 21 = 4.8 m Prof. Dr. Jorge Delgado García 12 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Cámaras Digitales ADS40 Cámaras analógicas RC30 3 en 1: B/N, Color, Falso color Productos bien conocidos Registro simple y preciso de datos multiespectrales Resolución muy elevada (3-4cms) Sin proceso fotográfico ni digitalización Alturas de vuelo más bajas Reduce apoyo terrestre Diagrama de flujo completamente digital Paralajes angulares variables Prof. Dr. Jorge Delgado García 13 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Características radiométricas del sensor: Sensor Digital ADS40 Señal del sensor Intensidad Absoluta Cámara Película RC30 Densidad Iluminación Relativa Con los sensores CCD es posible medir la cantidad de fotones que inciden en valores absolutos en función de la linealidad de la respuesta Prof. Dr. Jorge Delgado García 14 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Características radiométricas del sensor: Cámara Película RC30 Sensor Digital ADS40 Transmisión Filtro nm Sensibilidad de la capa nm La transmisión de los filtros del sensor digital están definidos de una forma clara mientras que la sensibilidad de las capas de las películas y los tonos que dan lugar a la imagen final dependen de muy diversos factores (condiciones de la película, revelado, …) Prof. Dr. Jorge Delgado García 15 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Equivalencia: Sensor Digital ADS40 Imagen registrada con líneas formadas por 24000 píxeles Cámara película RC30 ~ Fotograma escaneado a 12.5 µm Para un mapa a escala 1:1500 … se requieren imágenes digitales con un GSD de 15 a 20 cm Prof. Dr. Jorge Delgado García …. se requieren fotogramas con una escala entre 1:8000 y 1:12000 16 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Límite de escala de visualización para las imágenes digitales: Límite de resolución para la vista humana: 10 pixel per mm 10 Pixel = 1mm en la imagen 1 Pixel = 0.1 mm en la imagen Escala de visualización para diferentes valores de GSD 1 Pixel de imagen : 1 Pixel Terreno Prof. Dr. Jorge Delgado García 0.1 mm : 150 mm (Escala 1:1500) 0.1 mm : 300 mm (Escala 1:3000) 0.1 mm : 500 mm (Escala 1:5000) 17 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Límite de escala de visualización para las imágenes digitales: Imagen tomada con un GSD de ~25cm y presentada a diferentes escalas de visualización 1:70,000 Dentro de límite 1:35,000 Dentro de límite 1:4,500 Dentro de límite 1:2,500 En el límite Prof. Dr. Jorge Delgado García 1:17,500 Dentro de límite 1:9,000 Dentro de límite 1:1,250 Sobre el límite 1:625 Escala forzada 18 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Mapas Temáticos Sensor Digital ADS40 Agricultura Forestales Ambientales Defensa Mapas Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Urbanismo/Catastro Transporte Topografía Prof. Dr. Jorge Delgado García Cámara Película RC30 19 Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales Fotogrametría Digital – Ingeniería en Geodesia y Cartografía Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría – Universidad de Jaén 4.5 Sensores digitales en Fotogrametría Historia de la Leica ADS40 1970 Eugene Derenyi – desarrolla el concepto de banda de tres líneas 1982 Otto Hofmann desarrolla el concepto de sensor trilineal 1994 Se realizan cuestionarios a los usuarios 1997 Se firma un acuerdo de cooperación Leica-DLR 1999 Se presenta el primer prototipo funcional 2000 Primeras ventas (XIX ISPRS Congress, Amsterdam 2000) 2001 Primeras entregas (2 unidades PASCO Corporation, Japón) Inversión total: 200 Millones de $US y 4 años Prof. Dr. Jorge Delgado García 20
