Cronologia della fotogrammetria, metodo, tipi, applicazioni

IL Fotograficoía È una tecnica per estrarre informazioni spaziali dalle immagini, in particolare le foto aeree, ma anche quelle scattate a terra o anche sotto il mare. Da tali informazioni, le dimensioni e le posizioni degli oggetti rappresentate sono quantificate.

Le immagini fotografiche sono piatte, come quella mostrata nella Figura 1, ma attraverso di esse si può stimare, ad esempio l'altezza di edifici o rocce, sia per quanto riguarda la strada, al mare o in altri punti di riferimento.

Figura 1. Un'immagine aerea scattata per eseguire un sollevamento fotogrammetrico. Fonte: Wikimedia Commons. Fotografia di D Ramey Logan [CC di 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/4.0)]

La creazione di immagini molto allegate alla realtà non è nuova. Il grande Leonardo da Vinci (1452-1519) fu un pioniere della prospettiva, perfezionando i suoi principi attraverso l'uso delle chiamate Punti di perdita.

I punti di fuga sono i luoghi dell'orizzonte in cui convergono le linee parallele, fornendo allo spettatore la sensazione di profondità.

Leonardo lo fece con dipinti e disegni fatti a mano, ma dal momento in cui la fotografia fu inventata, nel diciannovesimo secolo, le foto iniziarono anche a essere utilizzate per scopi tecnici.

Questo era ciò che Lausdedat (1819-1907) e Albrecht Meydenbauer (1834-1921), consideravano i genitori della moderna fotogrammetria. Lausdat costruito nel 1850 mappe topografiche dettagliate dalla sovrapposizione di diverse prospettive su un piano.

Da parte sua, Meydenbauer, che era un architetto, ha applicato la tecnica agli edifici documentati, che nel caso di essere distrutti, poteva essere ricostruita interamente grazie alle informazioni salvate.

Negli anni '80 del ventesimo secolo, il moderno calcolo ha causato un grande salto della fotogrammetria, minimizzando il tempo necessario per l'elaborazione delle immagini.

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Metodo fotogrammetria

In generale, il metodo consiste nel prendere immagini degli oggetti, elaborarli e infine interpretarli. Gli elementi principali per descrivere il principio di base sono indicati nella Figura 2:

Può servirti: nota di ricercafigura 2. Principio di base per catturare un'immagine. Fonte: f. Zapata.

Innanzitutto, è necessario un sensore per catturare l'immagine e anche una lente, in modo che ogni raggio di luce da un punto influisca sul sensore nello stesso posto. Se ciò non accade, il punto viene registrato come sovrapposizione e si verifica un'immagine sfocata.

Per ricostruire l'oggetto, nella fotogrammetria solo il raggio rettilineo disegnato in nero della Figura 2. Questo è quello che attraversa il punto chiamato Centro di prospettiva Nella lente. 

SIl lavoro che il raggio, che va direttamente dall'oggetto, passa attraverso l'obiettivo e raggiunge il sensore, è la distanza che viene ricercata.

Visione stereoscopica

La visione naturale degli esseri umani è stereoscopico. Ciò significa che possiamo conoscere le distanze a cui sono gli oggetti, grazie al fatto che il cervello elabora le immagini catturate e valuta i rilievi.

Ecco perché ogni occhio cattura un'immagine leggermente diversa e quindi il cervello fa il lavoro di interpretarli come uno, con sollievo e profondità.

Ma in un disegno piatto o fotografia non si può sapere fino a che punto o quanto è vicino un oggetto, poiché le informazioni sulla profondità sono state perse, come spiegato graficamente nella Figura 3.

Come abbiamo detto, il punto è sul raggio principale, ma non c'è modo di sapere se è più vicino perché l'oggetto è piccolo o se è più avanti, ma appartiene a qualcosa di più grande.

Figura 3. In un'immagine piatta non è possibile determinare la profondità degli oggetti. Fonte: f. Zapata.

Quindi, per risolvere il problema della vicinanza, vengono scattate due immagini leggermente diverse, come mostrato di seguito nella Figura 4.

Può servirti: cos'è la potamologia?Figura 4. L'intersezione delle due linee consente di trovare la posizione reale del punto nello spazio. Fonte: f. Zapata.

Conoscere l'intersezione dei raggi mediante triangolazione, viene scoperta la posizione dell'oggetto da cui vengono. Questa procedura è chiamata "punto di coincidenza" e viene eseguita attraverso algoritmi appositamente progettati, poiché è necessario ripetere la procedura con tutti i punti di un oggetto.

Sono inoltre presi in considerazione dettagli come posizione, angolo e altre caratteristiche della fotocamera per ottenere buoni risultati.

Ragazzi

Secondo il modo in cui vengono acquisite le immagini, esistono diversi tipi di fotogrammetria. Se le immagini vengono prelevate dall'aria, è fotogrammetria aerea.

E se vengono presi a terra, la tecnica si chiama fotogrammetria terrestre, che è stata la prima applicazione pratica della tecnica.

La fotogrammetria aerea è uno dei rami più utilizzati oggi, in quanto consente di generare grandi piani e mappe. Le immagini possono anche essere acquisite attraverso un satellite, nel qual caso parliamo di fotogrammetria spaziale o satellitare.

Allo stesso modo, la fotogrammetria è classificata in base agli strumenti utilizzati e al trattamento per essere nell'immagine, essendo in grado di essere:

-Analogico

-Analisi

-Digitale

Nella fotogrammetria analogica, ottenere immagini e la loro elaborazione sono completamente ottiche e meccaniche.

Nella fotogrammetria analitica, i frame sono analogici ma vengono elaborati sul computer. E infine nella fotogrammetria digitale, sia il sistema di telaio che di elaborazione, sono digitali.

Fotogrammetria vs. topografia

La topografia mira anche a rappresentare un terreno rurale o urbano su un aereo, evidenziando i punti di interesse. E al contrario, se necessario, ci vogliono i punti dell'aereo e li posiziona nello spazio.

Ecco perché la topografia e la fotogrammetria hanno molto in comune, tuttavia quest'ultimo ha alcuni vantaggi:

Può servirti: ipotesi di ricerca: cosa è, tipi, esempi

- È quasi sempre di costo inferiore.

- L'acquisizione del legame dati - è più veloce, appropriata per grandi estensioni.

- Funziona meglio su terreni molto robusti, a meno che non siano coperti da una vegetazione spessa.

- Tutti i punti sono registrati allo stesso modo.

- Le informazioni possono essere salvate e non è necessario tornare sul campo per ottenerle di nuovo.

Fotogrammetria da una singola immagine

In generale non è possibile.

Anche così, le immagini continuano a fornire informazioni preziose, sebbene con alcune restrizioni.

Ad esempio, supponiamo di voler identificare un aggressore di un negozio o di una banca. Un'immagine della camera di sorveglianza può essere usata per conoscere l'altezza e il contesto della persona che ha commesso il crimine, confrontandola con le dimensioni note di mobili o altre persone presenti nell'immagine.

Figura 5. Le sedie hanno le stesse dimensioni e sappiamo immediatamente quale è il più vicino. D'altra parte le linee parallele sul pavimento che convergono in lontananza, forniscono la sensazione di profondità nella foto. Fonte: Pixabay.

Applicazioni

La fotogrammetria è molto applicata in varie discipline, come l'architettura, l'ingegneria e l'archeologia, per nominare alcuni. Come spiegato in precedenza, viene applicato nelle scienze forensi e, naturalmente, per gli effetti speciali dei film.

In ingegneria, le buone immagini possono rivelare informazioni su sollievo e configurazione del terreno, ad esempio. Ecco alcune aree specifiche di grande interesse:

-Studio delle strade di comunicazione.

-Istituzione di percorsi.

-Movimenti terrestri.

-Pianificazione urbana.

-Studio dei bacini idrografici.

-Rivolte aeree per la prospettiva di mining.

Inoltre, la fotogrammetria è uno strumento molto apprezzato in:

-Architettura: Nella sollevamento di monumenti e costruzioni.

-Archeologia: Per ricostruire vecchi edifici dai resti conservati oggi.

-Zoologia: Aiutare a elaborare modelli tridimensionali di animali attuali e estinti.

-Meccanica: nella modellazione automobilistica, nei motori e tutti i tipi di macchinari.

Riferimenti

1. Blog del team di Adam Technologies. Come funziona la fotogrammetria? Recuperato da: Adamtech.com.Au.
2. Geomatico ARMILLARIO, Applied. Tecniche fotogrammetriche. Recuperato da: armillary-geomatica.Blogspot.com.
3. Tecnologie Photomodeler. Come funziona la fotogrammetria? Recuperato da: Photomodeler.com.
4. Quirós, e. 2014. Introduzione alla fotogrammetria e alla cartografia applicata all'ingegneria civile. Postato dall'Università di Extramadura.
5. Sánchez, J. Introduzione alla fotogrammetria. Università di Cantabria. Recuperato da: OCW.Unican.È.