Consideraciones ópticas para el aumento de precisión en fotogrametría e inspección técnica con drones

Consideraciones ópticas para el aumento de precisión en fotogrametría e inspección técnica con drones

(Artículo publicado en RPAS Drones Nº2)

Además de las características técnicas de los drones, en un trabajo fotogramétrico hay que tener en cuenta la cámara fotográfica, la auténtica herramienta de trabajo. De este modo, se exponen cuestiones técnicas de la fotografía para mejorar la calidad y precisión de los trabajos realizados.

Dr. Francisco Javier Torres Simón, experto en Drones para el Audiovisual. Profesor Titular, Universidad de Sevilla

A la hora de realizar trabajos técnicos que requieren el empleo de RPAS, se suele dedicar mucho tiempo a analizar y contrastar las características técnicas de los drones que se van a emplear.

Es cierto que el dron debe cumplir con unas especificaciones imprescindibles para que el trabajo fotogramétrico se realice correctamente, como son la estabilidad, contando con un gymbal de buena calidad; la autonomía, disponiendo de baterías de mayor capacidad para poder cubrir más superficie por vuelo; y la precisión, contando con un sistema GPS-GLONASS de altas prestaciones capaz de situar en la posición cartográfica precisa a la aeronave.

Sin embargo, hay que reparar que el UAV es, simplemente, el vehículo que va a elevar de la superficie y colocar en una situación óptima la auténtica herramienta de trabajo que es la cámara fotográfica.

Sin restar importancia a lo anteriormente expresado, lo que a continuación se pretende es exponer una serie de cuestiones técnicas propias de la fotografía que, si se tienen en cuenta, mejorará notablemente la calidad y precisión de los trabajos realizados.

Muchos de los drones semiprofesionales existentes en el mercado ya vienen provistos de cámaras RGB que, aunque pueden ser de gran calidad, están pensadas para propósitos audiovisuales más que para la realización de trabajos arquitectónicos o de inspección estructural.

La primera cuestión a tener en cuenta es si el sensor (usualmente CMOS) es del tipo Global Shutter o Rolling Shutter. Estas cuestiones hacen referencia a cómo el sensor capta la imagen. En el modo global, el sensor genera una imagen disparando todos los píxeles de forma simultánea, mientras que el modo rolling, el sensor va activando los píxeles en cascada, obteniendo la captura de la imagen mediante un barrido de la misma.

Si la captación de la imagen se realiza con el dron estático, esta cuestión no es relevante, pues no afecta al resultado final, pero si el dron se encuentra en movimiento, el sensor que trabaje en modo rolling generará una imagen distorsionada, dando graves resultados o, incluso, producir un material inútil para el estudio fotogramétrico.

Consideraciones ópticas para el aumento de precisión en fotogrametría e inspección técnica con drones

Por otro lado, es muy común el uso de lentes del tipo gran angular, ya que éstas captan más superficie por captura, permitiendo trabajar al dron en un GSD (Ground Sample Distance) alto.

Para la mayoría de trabajos cartográficos, la calidad obtenida con estas lentes es suficiente pues las distorsiones radiales producidas son corregidas mediante software con los diversos programas de cartografía aérea existente en el mercado.

Para trabajos donde la calidad de la imagen y la tolerancia a errores de aberración deben ser menores de lo habitual se recomienda utilizar lentes de 50mm de focal fija, si se emplean cámaras con sensores fullframe (35mm), o equivalente si se emplean cámaras con sensores de diferentes tamaños[1].

Consideraciones ópticas para el aumento de precisión en fotogrametría e inspección técnica con drones

Las lentes de 50mm son lentes que trabajan de forma similar al ojo humano, por lo que tienen un FOV (Fiel of View) más reducido que las lentes de gran angular. Además, al ser de focal fija evita en mayor medida las distorsiones tangenciales producidas por la suma de lentes propias de las de focal variable.

Aunque con este tipo de objetivos las aberraciones se reducen notablemente, consiguiendo así una cartografía mucho más precisa, la contraprestación es que obliga a trabajar al dron con un GSD más bajo. Por ello, el dron debe permanecer más tiempo en vuelo, aumentando el gasto en baterías, y realizar más tomas para la misma superficie, teniendo como resultado un mayor número de imágenes, o lo que es lo mismo, más gigabytes que procesar.

Por lo tanto, si el trabajo a realizar no requiere un nivel de precisión alto, la opción de trabajar con lentes de gran angular puede ser una buena opción por la reducción en material de procesado y tiempo en la captura de imágenes. Pero si lo que se desea es realizar un proyecto con resultados de gran precisión, sin duda la lente de 50mm y focal fija puede ser la mejor opción de todas.

[1] Existen en internet webs donde se obtiene la equivalencia de forma automática.

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