Fotogrametria: história, método, tipos, aplicações - Ciência - 2023

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o fotogrametriaI a É uma técnica de extrair informações espaciais de imagens, principalmente de fotos aéreas, mas também daquelas tiradas em terra ou mesmo no fundo do mar. A partir dessas informações, as dimensões e posições dos objetos representados são quantificados.

As imagens fotográficas são planas, como a mostrada na figura 1, mas por meio delas é possível estimar, por exemplo, a altura de edifícios ou pedras, seja em relação à estrada, ao mar ou a outro ponto. referência.

A criação de imagens muito próximas da realidade não é nova. O grande Leonardo da Vinci (1452-1519) foi um pioneiro da perspectiva, aperfeiçoando seus princípios por meio do uso dos chamadospontos de vazamento.

Os pontos de fuga são os locais no horizonte para onde convergem as linhas paralelas, dando ao observador uma sensação de profundidade.

Leonardo fez isso com pinturas e desenhos feitos à mão, mas a partir do momento em que a fotografia foi inventada, no século 19, as fotos também passaram a ser utilizadas para fins técnicos.

Assim como Aimé Laussedat (1819-1907) e Albrecht Meydenbauer (1834-1921), considerados os pais da fotogrametria moderna. Laussedat construiu mapas topográficos detalhados em 1850 sobrepondo diferentes perspectivas em um plano.

Por sua vez, Meydenbauer, que era arquitecto, aplicou a técnica para documentar edifícios, que, se destruídos, podiam ser totalmente reconstruídos graças às informações armazenadas.

Na década de 1980, a computação moderna deu um grande salto à fotogrametria, minimizando o tempo necessário para o processamento da imagem.

Método de fotogrametria

Em linhas gerais, o método consiste em capturar imagens de objetos, processá-los e, finalmente, interpretá-los. Os principais elementos para descrever o princípio básico são indicados na figura 2:

Em primeiro lugar, é necessário um sensor para captar a imagem e também uma lente, para que cada raio de luz proveniente de um ponto, atinja o sensor no mesmo local. Se isso não acontecer, o ponto será registrado como uma sobreposição, resultando em uma imagem borrada ou fora de foco.

Para a reconstrução do objeto, apenas interessa à fotogrametria o raio retilíneo desenhado em preto na figura 2, aquele que passa pelo ponto denominado centro de perspectiva na lente.

SNesse raio, que sai direto do objeto, passa pela lente e atinge o sensor, está a distância que se busca.

Visão estereoscópica

A visão natural do ser humano é estereoscópico. Isso significa que podemos saber a que distância estão os objetos, graças ao fato de que o cérebro processa as imagens capturadas e avalia os relevos.

Assim, cada olho captura uma imagem ligeiramente diferente, e então o cérebro faz o trabalho de interpretá-los como um só, com alívio e profundidade.

Mas em um desenho plano ou fotografia não é possível saber a que distância ou a que distância um objeto está, pois a informação sobre a profundidade foi perdida, conforme explicado graficamente na figura 3.

Como já dissemos, o ponto está no raio principal, mas não há como saber se está mais perto porque o objeto é pequeno, ou se está mais longe, mas pertence a algo maior.

Assim, para corrigir o problema de proximidade, duas imagens ligeiramente diferentes são tiradas, conforme mostrado abaixo na figura 4.

Conhecendo a intersecção dos raios por triangulação, a posição do objeto de onde eles vêm é descoberta. Este procedimento é chamado de "correspondência de pontos" e é feito usando algoritmos especialmente projetados, uma vez que é necessário repetir o procedimento com todos os pontos de um objeto.

Detalhes como posição, ângulo e outras características da câmera também são levados em consideração para obter bons resultados.

Tipos

Dependendo de como as imagens são adquiridas, existem vários tipos de fotogrametria. Se as imagens forem tiradas do ar, trata-se de fotogrametria aérea.

E se forem feitas no solo, a técnica é chamada de fotogrametria terrestre, que foi a primeira aplicação prática da técnica.

A fotogrametria aérea é um dos ramos mais utilizados atualmente, pois permite a geração de planos e mapas de alta precisão. As imagens também podem ser adquiridas através de um satélite, caso em que falamos de espaço ou fotogrametria de satélite.

Da mesma forma, a fotogrametria é classificada de acordo com os instrumentos utilizados e o tratamento dado à imagem, que pode ser:

-Analog

-Analytics

-Digital

Na fotogrametria analógica, a imagem e o processamento são totalmente ópticos e mecânicos.

Na fotogrametria analítica, os quadros são analógicos, mas processados no computador. E, finalmente, na fotogrametria digital, tanto o quadro quanto o sistema de processamento são digitais.

Fotogrametria vs. topografia

A topografia também visa representar o terreno rural ou urbano em um plano, destacando pontos de interesse. E inversamente, se necessário, pegue os pontos do avião e coloque-os no espaço.

Por este motivo, a topografia e a fotogrametria têm muito em comum, porém a última apresenta algumas vantagens:

- Quase sempre é mais barato.

- A aquisição de dados - levantamento - é mais rápida, apropriada para grandes áreas.

- Funciona melhor em terrenos muito acidentados, a menos que seja coberto por vegetação densa.

- Todos os pontos são registrados igualmente.

- As informações podem ser salvas e não é necessário retornar ao campo para obtê-las novamente.

Fotogrametria de uma única imagem

Em geral, não é possível reconstruir um objeto fotografado a partir de uma única fotografia, a menos que alguma outra informação adicional seja utilizada, pois como já vimos, em uma imagem plana não há registro de profundidade.

Mesmo assim, as imagens ainda fornecem informações valiosas, embora com algumas restrições.

Por exemplo, suponha que você queira identificar um ladrão em uma loja ou banco. Uma imagem da câmera de vigilância pode ser usada para determinar a altura e constituição da pessoa que cometeu o crime, comparando-a com o tamanho conhecido dos móveis ou outras pessoas na imagem.

Formulários

A fotogrametria é amplamente aplicada em várias disciplinas, como arquitetura, engenharia e arqueologia, para citar alguns. Como explicado antes, ele é aplicado em ciência forense e, claro, para efeitos especiais em filmes.

Na engenharia, boas imagens podem revelar informações sobre o relevo e a configuração de um terreno, por exemplo. Aqui estão algumas áreas específicas de grande interesse:

-Estudo de vias de comunicação.

-Estabelecimento de caminhos.

-Movimento de terras.

-Planejamento urbano.

-Estudo de bacias hidrográficas.

-Sondagens aéreas para prospecção mineira.

Além disso, a fotogrametria é uma ferramenta muito apreciada em:

–Arquitetura: na elevação de monumentos e edifícios.

–Arqueologia: reconstruir edifícios antigos a partir dos restos preservados hoje.

–Zoologia- Ajuda a fazer modelos tridimensionais de animais atuais e extintos.

–Mecânica: na modelagem de automóveis, motores e todo o tipo de máquinas.

Referências

Blog da equipe de Adam Technologies. Como funciona a fotogrametria? Recuperado de: adamtech.com.au.
Armilar, Geomática Aplicada. Técnicas fotogramétricas. Recuperado de: armillary-geomatica.blogspot.com.
Photomodeler Technologies. Como funciona a fotogrametria? Recuperado de: photomodeler.com.
Quirós, E. 2014. Introdução à Fotogrametria e Cartografia aplicada à Engenharia Civil. Publicado pela Universidade de Extramadura.
Sánchez, J. Introdução à Fotogrametria. Universidade da Cantábria. Recuperado de: ocw.unican.es.