VANT e fotogrammetria

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1 VANT e fotogrammetria Um piscar sobre a tecnologia Emanuele Traversari UFPE - 5 de Julho

2 O que é um VANT O VANT é uma sigla para Veículo Aéreo Não Tripulado: é uma aeronave genérica, criada para operar sem piloto humano a bordo. Hoje... as plataformas VANTs estão se tornando uma alternativa para a fotogrametria aérea clássica com veiculo tripulado... Mas algumas duvidas: Qual é o tamanho de um VANT? Que tipo de propulsão ou motor que alimenta o VANT? Qual altura e por quanto tempo pode voar um VANT? Que dispositivos eletrônicos e quais frequências esta usando o VANT? Que sistema de segurança tem o VANT? O que pode acontecer em caso de falha ou queda de um VANT? Uma tecnologia que se desenvolveu mais rapidamente do que as leis para regulamentá-la e precisa com urgência de uma regulamentação para voos civis nos céus do país 2

3 Muitos tipos de VANTs... VANT para Target ou Combate que simula um inimigo ou para Reconnaissance fornecendo informações do campo de batalha A faixa da peso varia de poucos quilos até kg. A área de vôo de alguns quilômetros até 500 km. Com uma altitude de vôo a partir de algumas centenas de metros a 5 km. Resistência de alguns minutos ou por 2-3 dias 3

4 Os VANTs para fotogrametria Micro VANT inferior a 2 Kg Alta Tecnologia mas com materiais de construção a preços relativamente mais baixos Usando câmeras comerciais não calibradas Sem plataforma estabilizada Usando GPS/IMU comercias Parâmetros de orientação de baixa precisão Limitado tempo de vôo Suscetível ao vento Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

5 A revolução dos VANTs para uso Civil Projetos Pequenos = Mais Projetos e Aplicações = Mais trabalho para muitos Tamanho e massa pequena assim que não representa uma ameaça real para os outros em caso de avaria Custo razoável para aplicações civis Simples e rapido Fácil a desenrolar e rápido para recuperar Parâmetros do projeto simples de preparar Software de processamento de dados tudo automático Bastante preciso Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

6 Plano de Vôo - sobreposições Redundância: um monte de imagens de alta resolução em vez de algumas imagens bem calibradas A trajetória de vôo deve produzir imagens com grandes sobreposições entre imagens e entre faixas Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

7 Câmeras utilizadas Geralmente são pequenas câmeras de consumo com pequena matrizes bidimensionais de tipo CCD ou CMOS Não são câmeras calibradas A plataforma de gravação não compensa para o movimento do sensor Então, as imagens adquiridas contêm distorções, erros e podem ser borradas Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

8 Préprocessamento Realizar a calibração dos valores da Câmera Por ex. a distância focal, o ppa e os parâmetros da distorção da lente Gerar um certificado de calibração a ser em seguida utilizado durante o cálculo de aerotriangulação Melhorar o conteúdo radiométrico para um uso fotogramétrico Corrigir as imagens, a fim de remover a distorção da câmara Aumentar a gama dinâmica das imagens Otimizá-las para a posterior extração de pontos e permitir a correspondência entre as imagens. Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

9 Triangulação aérea e Correspondência de imagens Emanuele Traversari 10 de Julho de

10 Trabalho a executar No campo No escritório Download das imagens Geotag Processamento Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

11 A fotogrametria clássica Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

12 O desenvolvimento de uma nova abordagem Usar as tecnologias da Computer Vision para identificar e correlacionar nas imagens os pontos que uma triangulação aérea precisa a fim de realizar o processo fotogramétrico Usar outros algoritmos para a seleção de pontos assim que o software seja capaz de realizar as correlações entre os mesmos pontos em outras imagens, diferentes em escala, rotação e iluminação Usar computadores mais poderosos e graças a invenção da Graphic Processor Unit desenvolver software mais sofisticado e mais complicado Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

13 Os primeiros passos... UW Photo Tourism Project in 2006 MS Seadragon technology MS Photosynth tools Explorar Colecções de Fotos em 3D Orientar Imagens e Gerar Nuvens de pontos de forma totalmente automática sem valores de orientação iniciais Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

14 Um fluxo de trabalho diferente Calibração da câmara em tempo real Aplicar as correções para as imagens Extrair feições como pontos de amarração Combinar os pontos de enlace usando SIFT, SURF ou algoritmos similares Implementar correlação com técnicas de fotogrametria Executar o Ajustamento de Feições para otimizar a estrutura do bloco Obter as orientações finais das imagens e... SIFT by D.Lowe 2004 Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

15 Um software novo, dedicado Apenas alguns softwares no mercado são totalmente dedicados ao pós-processamento de dados de VANTs Precisam ser softwares que usam o poder do hardware do computador para implementar diferentes estratégias Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

16 Facil Alguns softwares são capazes de fazer todo o processo de uma forma totalmente automática Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

17 Ferramentas Utilizadas Wingspan: 80 cm Peso Total: 500 gr Autonomia: 30 min por cada bateria Radio Range max: 1.3 Km Velocidade do vento suportado: 7 m/s Velocidade de cruzeiro: 10m/s Resolução da câmera: 12 MPixel Estação de fotogramétria de última geração de processamento dados dos VANTs. Realização in forma automática de: Aerotriangulação MDT e Curvas de nível Ortofoto MDS e Nuvem de pontos em 3D 17

18 Levantamento aéreo Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 5 de Junho de

19 TA e Orientação das imagens Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 5 de Junho de

20 Modelo Digital da Superficie Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 5 de Junho de

21 Ortofoto Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 5 de Junho de

22 Modelo em 3D Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 5 de Junho de

23 Resumo do Trabalho VANT: Swinglet CAM Área total Km2 Altitude de voo: 125m Número de imagens: 200 GSD das fotos: 4 cm Algoritmo bundle: GPU Precisão sem gcp 1.2 m Área ortofoto final 0.06 Km2 Tempo real de vôo: 22 minutos Passo do MDS: 10 cm GSD ortofoto: 4 cm GCP Resíduos: m Tempo total de processamento:1h54 Emanuele Traversari MundoGEO#connect - 19 de Junho de

24 Tecnologia de baixo custo Os Micro VANTs são drones de baixo custo Os softwares de pós-processamento dedicados são também bem em conta em comparação com os softwares fotogramétrico tradicionais Emanuele Traversari UFPE - 10 de Julho de

25 Desafios p/nova tecnologia: no ar Melhores dispositivos VANTs Sistema GPS/IMU confiável Plano de vôo adequado para a irregularidade da coleta de dados 25

26 Desafios p/o Processamento Calibração da câmera Melhoria das imagens Coorespondeência das imagens e medida automática dos pontos de laço Bundle Adjustment Computer Power Apenas alguns software são adequados ao pós-processamento de dados dos VANTs 26

27 rmse accuracy 100m 10m 1m O Mercado UAV between aerial & terrestrial, an alternate platform industrial photogrammetry terrestrial laser scanning Fonte dhgeo-advice cm 1cm 1mm 0.1mm 0.01mm engineering/architectural photogrammetry GNSS / GPS total station UAV conventional aerial photogrammetry satellite photogrammetry 10m 2 100m 2 0.1ha 1ha 10ha 1km 2 10km 2 100km 2 1,000 10,0000 km 2 km 2 area 27

28 Tendência futura dos VANTs 28

29 obrigado Emanuele Traversari UFPE 06 de Julho de

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