Camerele fotogrametrice digitale

Camerele fotogrametrice digitale

Camere digitale cadru

O camera digitala cadru are caracteristici geometrice similar cu o camera cadru clasica se utilizeaza filmul ca mediu de inregistrare. Ea consta dintr-un tablou bidimensional sau o matrice de elemente CCD denumita senzor cadru complet (full frame sensor). Senzorul este montat in plan focal sau planul imagine al camerei. La culegerea sau preluarea une imagini toate elementele CCD din planul imaginii sunt expuse simultan iar ca rezultat se obtine imaginea digitala. Un senzor complet de imagine poate sa constea dintr-o matrice de 4096 linii pe 4096 coloane de elemente CCD iar ca rezultat se obtine o imagine ce are aproape 16.800.000 pixeli. In figura 1 se ilustreaza schematic o camera digitala cadru care culege o imagine a terenului. (Figura 1)

Razele de lumina de la toate punctele din scena sau zona de teren inregistrata trec prin central obiectivului sau opticii de imaginare inainte de a ajunge la matricea de elemente CCD aflate in planul focal producand acelasi tip de imagine perspective centrara ca si in cazul folosirii filmului fotografic ca senzor de imagine.

Camerele cadru digitale pot fi clasificate in termenii numarului de pixeli din imaginea digitala. Camerele digitale ieftine pot avea in planul focal de exemplu un total de 500x500 = 2500 pixeli. O matrice de 1 megapixel are cel putin 1milion de pixeli sau practice formatul imaginii este acoperit de 1024x1024 elemente fotosenzitive CCD. Matricile mai mari pot avea 16 mil sau chiar mai multe elemente fotosenzitive. Tehnologia curenta poate produce cipuri cu elemente individuale CCD de aproximativ 5-15 μ in dimensiune astfel o matrice de 4096x4096 va acoperi un format de 20 - 60 mm­².

Camere digitale cu matrici de senzori CCD in planul focal al camerei

Noile camera fotoaeriene echipate cu matrici de senzori CCD indeplines semnificati cerintele de claritate solicitate in fotogrametrie. O problema este insa numarul de pixeli curent disponibil in matrice de la 7kx4k. Fotogrametria aeriana necesita totusi un multiplu al acestuia. A doua problema consta dn timpujl e citire care trebuie sa fie intr-un interval f scurt de la preluarea imaginilor, practice acest interval trebuie sa fie intre 1-2 s.

Firma Intergraph a rezolvat aceste probleme la camera sa digitala de mare format DMC (digital mapping camera) prin montarea in lacasul sau incinta camerei a 4 camere in loc de o singura camera CCD avand fiecare cate 7kx4k pixeli, camere care au o expunere simultana. Cele 4 imagini rezultate se acopera numai pe o zona limitata. (Figura 2).

In timpul post-prelucrarii este create la camera DMC o singura imagine metrica avand 13500 pixeli pe latura lunga a formatului sau in directia de zbor a platformei purtatoare a camerei si 800 pixeli transversal acesteia.

Dimensiunea pixelului este de 12 microni iar campul de vedere sau unghiul de camp al opticii de imaginare este de 82 grade, normal pe directia zbor (74 grade sexa) si 49 grade (45 grade sexa) transversal acesteia. Practic optica de imaginare a camerei DMC corespunde unui unghi de mare deschidere pe directie transversala traseul de zbor si unui unghi normal in directia de zbor. Radiometric inregistrarea imaginii utilizeaza 12 biti/pixel.

In plus fata de cele 4 capete ale camerei DMC, capete care practice opereaza in plan chromatic, aceasta mai are 3 camere sau capete de camera ce opereaza in regiunile spectrului EM - albastru, verde si rosu iar a IV-a doar pt infrarosu apropiat (IR). Aceste ultime 4 camere au o rezolutie mai slaba de 4 ori decat rezolutia camerelor care opereaza in plan chromatic. De exemplu aproximativ aceeasi suprafata inregistrata de catre o imagine multi spectral (3000x2000 pixeli) este acoperita de 4 imagini ce opereaza in modul plan chromatic. Similar camerei clasice camera DMC poate fi cuplata cu un receptor GPS care lucreaza diferential si o unitate de masurare inertial.

GPS-ul foloseste in principal in cadrul navigatiei platformei aeriene iar unitatea de masurare inertiala la stabilirea unghiului de orientare in spatiu.

Microsoft Vexcel de asemenea fabrica o camera digitala de mare format denumita UltraCam D cu caracteristici tehnice similare cu celor ale DMC-ului. In plus,camera Ultracam D are urmatoarele specificatii:

Dimensiunea pixelului la nivelul terenului, la inaltimea de zbor de 300m este de 3cm ( la aceasta altitudine extreme de scazute.

Intervalul minim dintre imagini este de 0.75s.

Precizia geometrica in planul imagine sau planul focal este =/- 2 microni.

O diferenta proeminenta intre ultracam D si DMC este faptul ca . opereaza in plan cromoatc, dispus in lucruri, directiei de zbor. Expunerile sunt intarziate ai centrelor sa fie aproximativ in aceeasi pozitie din sistemul de coordinate al terenului (expunere sintopica). Fiecare camera are una, 2 sau 4 matrici de elemente dispuse in planul imagine (focal) a sa fie alcatuita. ((Figura 1b)

O alta dif ditre cele 2 camere este acela ca alcatuirea celor 4 camere sau capete de oeperare - fiecare acopera in intregime formatul imaginii de 11500x 7500 pixeli, cu latura mare dispusa transversal direcftiei de zbor. In contrast fiecare obiectiv de la DMC acopera numai formatul corespunzator imaginii sale. (FIgur 1a)

A 2-a camera din gruparea Ultracam D cu 4 matrici de elemente fotosenzitive CCD (cate una in fiecare colt al formatului ) defineste exentsia geometrica a imaginii finale compuse, create in: postprelucrare de la 9 foi de imagine fiecare de 4kx7k pixeli.

Camerele digitale cu linii de elemente CCD dispuse in plan focal. Conceptul camerelor digitale cu 3 linii de elementea CCD in planul focal sau imagine a fost intruodus de Offman. Initial aceste camera au fost proiectate pt misiuni realizate in spatial cosmic iar ulterior adaptate si pt utilizare aeriana.

Pe acest principiu au fost realizate camerele fotoaeriene digitale de mare format ADS (Airborn Digital Sensor) fabricate de firma elvetiana Leica Geosystems. In contrast cu alte camera fotoaeriene care pot opera multispectral (in mai multe zone ale spectrului EM) ADS 40 utilizeaza un aranjament al elementelor fotosenzitive denumit tetrapoid care are rolul de a descompune lumina incidenta in 4 regiuni ale spectrului: albastru, verde, rosu si infarasu. Pe baza acestu principiu cosuprapunerea domeniil mentionate care provin de la de la detaliile unui obiect.

Planul focal al obiectivului camerei digitale de mare ADS40 care practice este un senzor ce opereeaza dupa geometria Pushbroom, contine 8 linii de elemente fotosenzitve CCD. 3 linii ce opereaza pe plan chromatic, preiau inregistrari aeriene.

Toate sirurile liniare de senzori CCD au pixeli de 6.5 microni patrati si un domeniu dynamic de 12 biti..bla bla nu mai scriu PA