Estructura del Tema - Universidad de Jaén - …coello.ujaen.es/Asignaturas/fotodigital/descargas/FD_tema4b.pdf · 3 en 1: B/N, Color, Falso color

Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras DigitalesFo

togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén

Prof. Dr. Jorge Delgado García

1

Estructura del TemaEstructura 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


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


2

4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa

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.

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)


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


3


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)


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


4


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 TAMAÑOSoluciones:

- 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)


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


5


1 Objetivo +1 Plano Focal

Matriz lineal CCD

8 - 12 Objetivos + 8 - 12 Planos Focales

Matrices múltiples RGB+IR para mejorar FOV

3-líneasEstéreo (Pancromáticas)3 a n líneasMultiespectrales

Matriz rectangular CCD


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


6


Sensor Digital LinealSensor Digital Lineal Cámara Digital de MatrizCámara Digital de Matriz

Si se utiliza el 60% de solape sóloel 60% de los objetos está en las 3

imágenesTodos los objetos en 3 imágenes


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


7


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


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


8


Reso

lució

nEs

pect

ral

Transporte

Cartografía Topográfica

Defensa

Urbanismo

Agricultura

Recursos Minerales

Medio Ambiente

Forestal

100 m 10 m 1 m 0.1 m 0.01 m Resolución Espacial


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


9

4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en FotogrametrííaaRe

solu

ción

Espe

ctra

l

100 m 10 m 1 m 0.1 m 0.01 m Resolución Espacial

Defensa

Recursos Minerales

Sensores Digitales

Aerotransportados

(ADS40, DMC)

Cámaras convencionales

RC30, RMK-TOP

Sensores instalados en satélites y

sensores hiperespectrales

Panc

rom

ática

Multe

ispec

tral

Hipe

resp

ectra

l


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


10


1.6m 0.80m 0.40m 0.20m

0.10m 0.05m 0.03m 0.01m

Resolución: Diferencias entre identificación e interpretación


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


11



12.8m 6.4m. 3.2m 1.6m

0.80m 0.40m 0.20m 0.10m


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


12



GSD 1.6m

GSD 0.20m

Tamaño de objeto a reconocerGSD x 3

Tamaño objeto ~ 4.5m - 5m GSD 1.6 m x 3 = 4.8 m

Tamaño de objeto a interpretarGSD x 21

Tamaño objeto ~ 4.5 - 5mGSD 0.2 m x 21 = 4.8 m


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


13


Cámaras Digitales ADS40 Cámaras analógicas RC30

Productos bienconocidos

Resolución muyelevada (3-4cms)

Alturas de vuelo másbajas

Paralajes angularesvariables

3 en 1: B/N, Color, Falsocolor

Registro simple y precisode datos multiespectrales

Sin proceso fotográfico nidigitalización

Reduce apoyo terrestre

Diagrama de flujocompletamente digital


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


14


Características radiométricas del sensor:

Densidad

Con los sensores CCD es posible medir la cantidad de fotones que inciden en valores absolutos en función de la linealidad de la respuesta

Señal del sensor

Intensidad Absoluta Iluminación Relativa

Sensor DigitalADS40

Cámara PelículaRC30


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


15


Características radiométricas del sensor:

Sensor DigitalADS40


Sensibilidad de la capaTransmisión Filtro

nm 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, …)


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


16


Equivalencia:

Sensor Digital ADS40 Cámara película RC30

Imagen registrada con líneasformadas por 24000 píxeles Fotograma escaneado a 12.5 µm

… se requieren imágenes digitalescon un GSD de 15 a 20 cm

…. se requieren fotogramas con unaescala entre 1:8000 y 1:12000

~

Para un mapa a escala 1:1500


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


17


Límite de escala de visualización para las imágenes digitales:

10 Pixel = 1mm en la imagen 1 Pixel = 0.1 mm en la imagen

1 Pixel de imagen : 1 Pixel Terreno

0.1 mm : 150 mm (Escala 1:1500)

0.1 mm : 300 mm (Escala 1:3000)

0.1 mm : 500 mm (Escala 1:5000)

Límite de resolución para la vista humana: 10 pixel per mm

Escala de visualización para diferentes valores de GSD


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


18


Límite de escala de visualización para las imágenes digitales:

1:70,000Dentro de límite





1:2,500En el límite

1:625Escala forzada

Imagen tomada con un GSD de ~25cm y presentada a diferentes escalas de visualización

1:1,250Sobre el límite


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


19


Sensor Digital ADS40


Agricultura

Forestales

Ambientales

Defensa

Urbanismo/Catastro

Transporte

Topografía

Map

asT

emát

icos

Map

as


togra

met

ría

Dig

ital

–In

gen

iería

en G

eodes

ia y

Car

togra

fía

Dpto

. In

gen

iería

Cart

ográ

fica

, G

eodés

ica

y Fo

togra

met

ría

–U

niv

ersi

dad

de

Jaén


20


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

Documents

Estructura del Tema - Universidad de Jaén - …coello.ujaen.es/Asignaturas/fotodigital/descargas/FD_tema4b.pdf · 3 en 1: B/N, Color, Falso color