Forma de Captura de Imagens Digitais:

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1 Forma de Captura de Imagens Digitais: - Câmaras Digitais. -Videografia. - Scanner Normal. - Scanner plano B/P (tons de cinza). - Scanner plano Colorido. - Scanner plano profissional. - Scanner de tambor. Scanner de Tambor Versus Scanner Plano 1

2 Captura das imagens através do Scanner: - O Scanner converte o sinal luminoso em sinal elétrico (analógico). Este último é transformado em bits por um conversor analógico-digital. - Ou seja: O Scanner converte a densidade luminosa em níveis de cinza (ND Nível Digital). - Amplitude Dinâmica: Densidade luminosa mín. e máx. capaz de captar. - Fórmulas de Densidade: Transmitância(T) = Quantidade de luz transmitida Fonte total de luz Reflectância(R) = Quantidade de luz refletida Fonte total de luz 1 1 Opacidade(O) = ou T R 1 Densidade(D) = log( Opacidade) = log = T log 1 R 2

3 Condições de um Scanner na Fotogrametria - Qualidade Original da imagem: Câmara + Filme Fotográfico + Scanner. - Geometria: Precisão de ± 2µm para que a precisão seja compatível com a Aerotriangulação analítica. - Resolução do Filme Fotográfico (Segundo Kolb): - Filme B/P: 10µm. - Filme Colorido: 15µm. - Ruído: Definido pelo RMSE (erro médio quadrático) dos valores dos píxeis em uma área homogênea. - No Filme Fotográfico: ± 0,02 0,03 D - No Sensor do Scanner: ± 0,03 0,05 D para 10µm - Amplitude Dinâmica: Corresponde ao contraste da imagem. - Filme Fotográfico B/P: 0,1 2,0 D - Filme Fotográfico Colorido: 0,1 3,5 D - Reprodução da Cor: Passa uma vez para B/P e 3x para Colorido. 3

4 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: -Estereoscopia: É a propriedade que estuda os métodos e técnicas que permitem a visão em perspectiva, quer dizer, a percepção de objetos com todas as modificações aparentes, ou com os diversos aspectos que a sua posição e situação determinam com relação à figura e à luz. A visão estereoscópica é de grande importância para poder observar objetos em três dimensões e determinar distâncias em profundidade. - Requisito principal: Visão Binocular, ou seja, simultânea com os dois olhos. 4

5 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Visão Natural Espacial: Nossos olhos percebem o relevo por duas causas: Experiência: Nos permite ordenar os objetos no espaço pelo tamanho aparente que conhecemos, as perspectivas e o aspecto azulado e de pouca nitidez dos objetos que estão distante. São fenômenos psicológicos e de costume. Diferença de imagens por ambos olhos: Convergência: Quando se olha um ponto P no espaço, os olhos convergem em tal ponto formando um ângulo α. Acomodação: O olho percebe com nitidez as imagens dos objetos situados a diferentes distâncias. Estes dois fenômenos ocorrem ao mesmo tempo. 5

6 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Visão Estereoscópica Artificial: Duas fotografias da mesma área Perceber a impressão tridimensional da paisagem observada. Se devem cumprir duas condições: 1. Cada olho deve observar uma das imagens. 2. As fotografias devem estar orientadas de modo a eliminar a paralaxe vertical. - Paralaxe: É o deslocamento relativo de um ponto-imagem nas fotografias aéreas consecutivas em relação a direção da linha de vôo decorrente da mudança de posição da câmara no momento da exposição. 6

7 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Procedimentos de observação estereoscópica - MÉTODOS: Observação com linhas de visão convergente: Acomodação e convergência da mesma distância. Método de anáglifos: filtros azul vermelho. Método de polarização: filtros de polarização em planos perpendiculares entre si. Diafragmas sincronizados: sistema que se abre e fecha simultaneamente no projetor e óculos. Observação com linhas de visão paralelas: Intercalar lentes entre a fotografia e o observador. Permite: Visão paralela com acomodação no infinito. 7

8 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Sistemas de visão estereoscópica nos instrumentos digitais: Princípio: Separar a imagem da esquerda da imagem da direita. Como: 1. De forma temporal: mostrando primeiro uma e depois a outra. 2. Radiometricamente: polarização de ambas imagens e o método de anáglifos. 3. De forma espacial: dividindo o monitor em duas regiões, uma para cada fotografia. -Sistemas: Estereoscópio: Se coloca um estereoscópio na frente do monitor para ver de forma separada a imagem da esquerda da imagem da direita. ex.: DVP, 3D Mapper. 8

9 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: -Sistemas: Óculos de anáglifos: Se utilizam imagens epipolares com filtro azul para a imagem da esquerda e vermelho para a direita. Através dos óculos consigo separar as duas imagens. ex.: Leica Photogrammetry Suite (LPS). Óculos passivos: Um filtro situado no monitor realiza a polarização das imagens. A polarização do monitor vai mudando junto com as imagens a uma freqüência de 120Hz. Uma lente do óculos recebe a polarização vertical e a horizontal. ex.: Sistemas Helava, LPS, Zeiss e Intergraph. Óculos ativos: As lentes dos óculos estão formadas por cristal líquido, que permite a polarização da luz e a sincronização das imagens. ex.: Sistemas Helava, LPS, Zeiss e Intergraph. 9

10 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Princípio da Marca ou Índice Flutuante: Se durante a observação estereoscópica de um modelo se colocam duas marcas idênticas sobre dois pontos homólogos em ambas fotografias, estas marcas serão vistas como uma só. Teremos a visão de que a marca se apoia sobre a imagem e tem a mesma altitude. Se aplicamos um deslocamento lateral a uma das marcas (ou as duas) fundidas veremos que a marca sobe e baixa com respeito a imagem observada. Isto é devido a que muda a paralaxe horizontal entre as marcas e os pontos observados. 10

11 Visão Estereoscópica na Fotogrametria Digital: - Princípio da Marca ou Índice Flutuante: 1. Marca flutuante apoiada sobre o terreno. 2. Marca flutuante dentro do terreno. 3. Marca flutuante vooando sobre o terreno. - Função da Marca Flutuante: Ferramenta de medida na fotogrametria. - Tipos de Marcas Flutuantes: 1. Mecânica, gravada em placas de vidro. 2. Pontos luminosos. 3. Agrupamentos de pixeis. 11

12 Geometria do Modelo Estereoscópico: - RESTITUIÇÃO: É o procedimento que pretende obter de fotografias aéreas ou terrestres as feições planimétricas e/ou altimétricas de uma determinada localidade expressa na projeção ortogonal após restabelecer as condições de obtenção da fotografia. Para tal utilizamos 3 procedimentos de orientação: Orientação Interna: procedimento com o objetivo de reconstruir a posição exata de cada fotografia no momento da exposição. Orientação Relativa: é a reconstrução da posição de uma fotografia em relação a outra, que é obtido tomando os pares de imagens de um mesmo objeto em ambas as fotografias consecutivas. Orientação Absoluta: é a localização de ambas as fotografias em relação ao terreno. Orientação Externa: Quando se faz as orientações relativa e absolutas em um mesmo processo. 12

13 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Interna: É a operação de recuperação da posição da fotografia em relação à câmera. A orientação interna permite a reconstrução do feixe perspectivo que gerou as perspectivas as fotografias. Parâmetros necessários: Coordenadas calibradas das marcas fiduciais; Coordenadas do ponto principal; Distância focal calibrada; Parâmetros de distorção radial; Refração fotogramétrica total (atmosférica e a provocada pelo deslocamento da aeronave) Opcional. (Paralaxe) 13

14 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Interna: Aquisição da coleção de fotogramas Sim ORIENTAÇÃO INTERIOR Correção da distorção Conclui a correção do par de fotogramas Não Correção da distância focal calibrada em relação a distância focal medida Localizar e marcar as marcas fiduciais de cada fotograma 14

15 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Relativa: Tem por objetivo orientar em posição e atitude do par de fotogramas entre si, portanto, sem tomar em consideração o referencial terrestre. A orientação relativa pode ser entendida como a determinação do sistema fotogramétrico de uma fotografia em relação ao da outra. Se ajustam 5 raios homólogos (pontos) para formar o modelo estereocópico. O maior obstáculo é conseguir que os raios se interceptem fazendo os projetores girarem no espaço, ao redor dos eixos x, y e z. Na prática Px e Py são eliminados em seis pontos críticos do modelo denominados pontos de Von Grüber com seis movimentos de translação (ou lineares) e rotação (ou angulares) no âmbito do restituidor, conhecidos como graus de liberdade. (paralaxe OR) 15

16 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Relativa: Pontos de Von Grüber: Parâmetros da OR: Projetor da Esquerda: bx, by e bz ω, φ e κ Projetor da Direita: bx, by e bz ω, φ e κ 16

17 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Relativa: Orientação Interior Eliminar Py do ponto 2 com by Eliminar Py do ponto 1 com κ Eliminar Py do ponto 4 com bz Não Py no ponto 6 0? Verifique a Py residual do ponto 6 e sobrecorrija com ω, ½Py na direção oposta Eliminar Py do ponto 3 com φ Sim Não Py no ponto 5 0? Sim ORIENTAÇÃO RELATIVA 17

18 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Relativa: Observações Importantes: b(i) translação dos projetores em relação a um dos eixos x, y e z. ω, φ e κ rotação dos projetores em relação aos eixos x, y e z, respectivamente. Para que qualquer paralaxe seja igual a zero todos os coeficientes ω, φ e κ devem ser iguais a zero. Matematicamente: ω - ω = 0 φ - φ = 0 bz - bz - by = 0 κ - κ = 0 by - by = 0 18

19 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Absoluta: É o conjunto de operações necessárias para colocar o modelo acima obtido em posição, escala e altitude corretos em relação ao referencial cartográfico. Para isso necessitamos pontos de apoio de campo, quer dizer os pontos de controles vertical e horizontal do modelo. 19

20 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Absoluta: Orientação Relativa Localizar os pontos de controle Posicionar a marca-índice sobre o ponto de controle Posicionar a marca-índice sobre o 2º ponto de controle Marcar todos os pontos de controle do modelo Modelo na Escala Ajusta-se a distância entre os projetores em relação a uma linha de referência Rotacionar o modelo em função dos eixos x(ω) e y(φ) ORIENTAÇÃO ABSOLUTA 20

21 Geometria do Modelo Estereoscópico: - Orientação Externa: Permite recuperar a posição e atitude de cada aerofoto segundo um referencial terrestre. Se as fotografias não forem colocadas na mesma posição em que forem tiradas, os raios não se interceptarão, quer dizer as fotoimagens não estarão coincidindo e não terei modelo estereoscópico. A Aerofoto estará orientada quando: Conhecemos as três coordenadas X0, Y0 e Z0 do ponto de onde foi tomada (centro de perspectiva) a foto; Os ângulos que definem a atitude, também chamados Ângulos de Euler ω, φ e κ. Portanto são 12 parâmetros (6 para cada fotograma). 21

22 Geometria do Modelo Estereoscópico: -Resumo: Orientação Interna 12 incógnitas Orientação Externa Orientação Relativa 5 incógnitas 6 incógnitas para cada projetor: Coordenadas do centro de projeção: x, y e z. Giros: ω, φ e κ. Se fixa o projetor esquerdo e se elimina a paralaxe em y mediante os deslocamentos by, bz e os giros ω, φ e κ. Orientação Absoluta 7 incógnitas Escala do modelo, 3 deslocamentos bx, by e bz e 3 giros ω, φ e κ. 22