- Mètode de la fotogrametria
- visió estereoscòpica
- tipus
- Fotogrametria vs. topografia
- Fotogrametria a partir d'una sola imatge
- aplicacions
- referències
La fotogrametr ía és una tècnica per extreure informació espacial de les imatges, sobretot de fotos aèries, però també de les que es prenen en terra o fins i tot sota el mar. A partir d'aquesta informació es quantifiquen les dimensions i posicions dels objectes representats.
Les imatges fotogràfiques són planes, com la que es mostra a la figura 1, però a través d'elles es pot estimar, per exemple, l'alçada de les edificacions o de les roques, ja sigui pel que fa a la carretera, a la mar o un altre punt de referència.
Figura 1. Una imatge aèria presa per realitzar un aixecament fotogramètric. Font: Wikimedia Commons. Photograph by D Ramey Logan
La creació d'imatges molt apegades a la realitat no és nova. El gran Leonardo da Vinci (1452-1519) va ser un pioner de la perspectiva, perfeccionant els seus principis mitjançant l'ús dels anomenats punts de fuga.
Els punts de fuga són els llocs en l'horitzó cap a on convergeixen les línies paral·leles, brindant a l'espectador la sensació de profunditat.
Leonardo ho va fer amb pintures i dibuixos fets a mà, però des del moment en què es va inventar la fotografia, al segle XIX, les fotos també van començar a ser utilitzades amb fins tècnics.
Així ho van fer Aimé Laussedat (1819-1907) i Albrecht Meydenbauer (1834-1921), considerats com els pares de la fotogrametria moderna. Laussedat va construir en 1850 detallats mapes topogràfics a partir de la superposició de diferents perspectives sobre un pla.
Per la seva banda Meydenbauer, que era arquitecte, va aplicar la tècnica per documentar edificacions, que en cas de ser destruïdes, podrien reconstruir íntegrament gràcies a la informació guardada.
En els anys 80 d'segle XX, la computació moderna va fer que la fotogrametria donés un gran salt, a l'minimitzar el temps necessari per al processament de les imatges.
Mètode de la fotogrametria
A grans trets, el mètode consisteix a prendre imatges dels objectes, processar-les i finalment interpretar-les. Els elements principals per descriure el principi bàsic estan assenyalats en la figura 2:
Figura 2. Principi bàsic de la captura d'una imatge. Font: F. Zapata.
En primer lloc cal un sensor perquè capturi la imatge i també una lent, perquè cada raig de llum provinent d'un punt, impacti a l'sensor en el mateix lloc. Si això no succeeix, el punt es registra com una superposició i es produeix una imatge borrosa o fora de focus.
Amb la finalitat de reconstruir l'objecte, en la fotogrametria només interessa el raig rectilini dibuixat en negre de la figura 2. Aquest és el que travessa pel punt denominat centre de perspectiva en la lent.
S obri aquest raig, que va directe des de l'objecte, passa per la lent i arriba a el sensor, hi ha la distància que es busca.
visió estereoscòpica
La visió natural dels éssers humans és estereoscòpica. Això vol dir que podem conèixer les distàncies a la qual estan els objectes, gràcies al fet que el cervell processa les imatges captades i avalua els relleus.
Per això cada ull captura una imatge lleugerament diferent i després el cervell fa la feina d'interpretar-les com una sola, amb relleu i profunditat.
Però en un dibuix o fotografia plana no es pot saber fins on o què tan a prop està un objecte, ja que la informació sobre la profunditat es va perdre, com s'explica gràficament a la figura 3.
Com hem dit, el punt es troba sobre el raig principal, però no hi ha manera de saber si està més a prop perquè l'objecte és petit, o si està més lluny, però pertany a una mica més gran.
Figura 3. En una imatge plana no es pot determinar la profunditat dels objectes. Font: F. Zapata.
Llavors, per solucionar el problema de la proximitat, es prenen dues imatges lleugerament diferents, com es mostra a continuació a la figura 4.
Figura 4. La intersecció de les dues rectes permet trobar la ubicació real del punt en l'espai. Font: F. Zapata.
Coneixent la intersecció dels raigs mitjançant triangulació, es descobreix la posició de l'objecte d'on provenen. Aquest procediment es diu "coincidència de punts" i es fa mitjançant algoritmes especialment dissenyats, ja que és necessari repetir el procediment amb tots els punts d'un objecte.
Els detalls com la posició, l'angle i altres característiques de la càmera també són presos en compte per obtenir bons resultats.
tipus
Segons la manera en què s'adquireixen les imatges, hi ha diversos tipus de fotogrametria. Si les imatges es prenen des de l'aire, es tracta de fotogrametria aèria.
I si són preses en Terra, la tècnica es denomina fotogrametria terrestre, que va ser la primera aplicació pràctica de la tècnica.
La fotogrametria aèria és una de les branques més usades en l'actualitat, ja que permet generar plànols i mapes de gran exactitud. Les imatges també poden adquirir-se a través d'un satèl·lit, en aquest cas es parla de fotogrametria espacial o satelital.
Així mateix, la fotogrametria es classifica d'acord a l'instrumental emprat i a el tractament que se li de la imatge, podent ser:
-Analógica
-Analítica
-Digital
A la fotogrametria analògica, l'obtenció d'imatges i el seu processament són completament òptics i mecànics.
A la fotogrametria analítica, els fotogrames són analògics però es processen a l'ordinador. I finalment a la fotogrametria digital dos, fotograma i sistema de processament, són digitals.
Fotogrametria vs. topografia
La topografia també té com a objectiu la representació de el terreny rural o urbà en un pla, destacant els punts d'interès. I al revés, de ser necessari porta els punts de l'àmbit i els situa en l'espai.
Per això topografia i fotogrametria tenen molt en comú, però aquesta última té alguns avantatges:
- Gairebé sempre és de menor cost.
- L'adquisició de les dades -levantamiento- és més ràpida, apropiada per a grans extensions.
- Funciona millor en terrenys molt accidentats, llevat que estiguin coberts per vegetació espessa.
- Tots els punts queden registrats per igual.
- La informació es pot guardar i no cal tornar a el camp per obtenir-la novament.
Fotogrametria a partir d'una sola imatge
En general no és possible reconstruir un objecte fotografiat a partir d'una fotografia única, llevat que s'empri alguna altra informació addicional, perquè com ja hem vist, en una imatge plana no queda registre de la profunditat.
Tot i així, les imatges segueixen brindant informació valuosa, encara que amb algunes restriccions.
Com a exemple, suposem que es vol identificar un assaltant d'una botiga o un banc. Es pot utilitzar una imatge de la càmera de vigilància per conèixer l'alçada i la contextura de la persona que va cometre el delicte, a l'comparar-la amb la mida conegut de mobles o altres persones presents a la imatge.
Figura 5. Les cadires són de la mateixa mida i immediatament sabem quina és la més propera. D'altra banda les línies paral·leles al pis que convergeixen a la llunyania, brinden la sensació de profunditat a la foto. Font: Pixabay.
aplicacions
La fotogrametria és molt aplicada en diverses disciplines, com ho són l'arquitectura, l'enginyeria i l'arqueologia, per nomenar algunes. Tal com es va explicar abans, s'aplica en ciències forenses i com no, per als efectes especials de les pel·lícules.
En enginyeria, les bones imatges poden revelar informació sobre el relleu i la configuració d'un terreny, per exemple. Heus aquí algunes àrees específiques de gran interès:
-Estudi de les vies de comunicació.
-Establiment de traçats.
-Moviment de terres.
-Planificació urbanística.
-Estudi de les conques hidrogràfiques.
-Levantamientos aeris per prospecció minera.
Addicionalment, la fotogrametria és una eina molt apreciada a:
- Arquitectura: en l'aixecament de monuments i construccions.
- Arqueologia: per reconstruir edificacions antigues a partir de les restes conservades en l'actualitat.
- Zoologia: ajuda a elaborar models tridimensionals d'animals actuals i extints.
- Mecànica: en el modelatge d'automòbils, motors i tot tipus de maquinàries.
referències
- Adam Technologies Team Bloc. How Does Photogrammetry Work? Recobrat de: adamtech.com.au.
- Armillary, Geomàtica aplicada. Tècniques fotogramètriques. Recobrat de: armillary-geomatica.blogspot.com.
- Photomodeler Technologies. How Does Photogrammetry Work? Recobrat de: photomodeler.com.
- Quirós, I. 2014. Introducció a la Fotogrametria i Cartografia aplicades a l'enginyeria civil. Publicat per la Universitat de Extramadura.
- Sánchez, J. Introducció a la fotogrametria. Universitat de Cantàbria. Recuperat de: ocw.unican.es.