Generación de Ortofotos con ZEPHYR

Deynna Morales estudiante de la carrera de ITG, Todos los derechos reservados ® 2020-2021
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE Código: CIGMA.05.02
Ingeniería Geográfica y del Medio Ambiente Versión: V1.0
Manual de prácticas de Fotogrametría
Generación de Ortofotos aéreas y terrestres con
software 3D ZEPHYR
Fecha 11/03/2021
Revisión 12/03/2021
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
Departamento de Ciencias de la Tierra y Construcción DCTC
Ingeniería en Tecnologías Geoespaciales
Fundamentos de Fotogrametría
Práctica No.5
Generación de Ortofotos aéreas y terrestres con software 3D
ZEPHYR
Autora: Deynna Nathaly Morales Lastra
Docente: Ing. Pablo Pérez S. MAG
Fecha de Entrega: 12/03/2021
2020-2021

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Fecha 11/03/2021
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ÍNDICE GENERAL
1. Justificación .........................................................................................................................3
2. Objetivos..............................................................................................................................4
Objetivo general: ............................................................................................................................... 4
Objetivos específicos: ........................................................................................................................ 4
3. Definiciones .........................................................................................................................4
4. Materiales y Equipos............................................................................................................5
5. Marco Teórico......................................................................................................................5
6. Metodología ........................................................................................................................6
7. Resultados .........................................................................................................................12
8. Discusión............................................................................................................................15
9. Conclusiones......................................................................................................................15
10. Recomendaciones..............................................................................................................15
11. Bibliografía.........................................................................................................................16
Datos Generales: Elaborado por: Revisado por: Calificación
NRC: 3822
Fecha Entrega:
12/03/2021
Estudiante de la
carrera de
Ingeniería en
Tecnologías
Geoespaciales
Docente-
Investigador del
DCTC
Deynna Morales Ing. Pablo Pérez

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Fecha 11/03/2021
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Práctica No. 5
Generación de Ortofotos aéreas y terrestres con software 3D
ZEPHYR
1. Justificación
Al igual que otras ciencias, la fotogrametría se ha beneficiado significativamente con los desarrollos y
adelantos en el diseño de software y aplicaciones de alto rendimiento. La automatización de los
procesos fotogramétricos, y la alta competitividad de empresas desarrolladoras de software, que
quieren ubicar sus productos y/o servicios, ha permitido que en los actuales momentos, se pueda
disponer y acceder a una gran variedad de software de procesamiento de fotografías aéreas
(métricas y no métricas) y terrestres para la generación de Ortofotos y modelos 3D del terreno.
A continuación, podemos observar los logos distintivos de algunas de las aplicaciones que se
encuentran disponibles en el mercado, para ejecutar los procesos fotogramétricos, cada uno delos
cuales tienen particularidades y formas de resolver y presentar los resultados.
COLMAP,
MicMacVis
ualSFM
OpenMVG
Hexagon Geospatial
IMAGINE Photogrammetry
Ilustración 1 Cuadro resumen de diferente software fotogramétrico
En todos los casos, es posible distinguir los siguientes procesos que se llevan a cabo y que están
relacionados con los nuevos productos esperados.
Ilustración 2 Estructura del software fotogramétrico

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De allí que en cada aplicación, es posible identificar las herramientas utilizadas de manera individual
o combinada. Es posible encontrar software libre abierto y/o gratuito que permite resolver las
herramientas indicadas, así por ejemplo Colmap para la generación de la nube depuntos, Meshlab
para la generación de mallas y Blender para texturización de los modelos.
2.Objetivos
Objetivo general:
Aplicar los conocimientos adquiridos en la parte teórica, para extraer de las fotografías aéreas y
terrestres geoinformación representada por: nubes de puntos, mallas, modelos 3D texturizados, y
Ortofotos; empleando para el efecto software libre y propietario de las marcasmás conocidas.
Objetivos específicos:
 Familiarizarse con el ambiente y la estructura de operación del softwarefotogramétrico 3DF
Zephyr
 Aplicar el flujo de trabajo fotogramétrico digital para los casos de: Fotografías aéreasde
cámaras métricas, fotografías aéreas tomadas con drones, fotografías terrestres
autogeneradas,
 Identificar las fortalezas y debilidades del software indicado, que pudieran a futuro ser
relevante para tomar una decisión de compra.
3. Definiciones
 Orientación Interior: La orientación interior establece la relación entre el plano de imagen y
el centro de la proyección de una cámara. La orientación interior se puede calcular y
perfeccionar mediante las marcas fiduciales visibles en las fotografías aéreas escaneadas,
junto con otras medidas asociadas con el plano focal y el sistema de lente de una cámara
métrica. (Arcgis Pro, 2017).
 Orientación Exterior: La orientación externa es la que determina la posición y orientación
exactas de la cámara en el instante en que se realizó la fotografía. Consiste en unas
coordenadas tridimensionales X, Y y Z denominadas foto-centro y tres giros Ω, Φ y Κ
(respecto a los ejes XYZ), siendo usualmente los valores de Ω y Φ cercanos a cero. (Aplitop,
2018).
 Orientación Relativa: La orientación relativa permite que nos desplacemos el modelo
estereoscópicamente. Una vez realizada la orientación relativa de un modelo, el movimiento
de la coordenada Z modificará la posición de las imágenes. (Digi21,2019)
 Coeficientes de distorsión radial: Se llama así a las aberraciones producidas por defectos de
construcción en la lente. Estos defectos suelen causar que cuanto más se aleje el punto de
impacto del rayo de luz incidente del centro de la imagen, mayor será la desviación a la que
será sometido.
 Coeficientes de distorsión Tangencial: Se conoce con este nombre a la distorsión que se
produce por la falta de paralelismo entre la lente de la cámara, y el sensor de la cámara, y
genera imágenes trapezoidales.
 GSD: Las siglas en inglés de “ground sample distance”. Es la distancia en el suelo que separa
los centros de dos píxeles adyacentes de una fotografía aérea tomada con disposición nadir.
Da información sobre la resolución de una ortofotografía.

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4.Materiales y Equipos
 Fotografías aéreas tomadas con UAVs
 Software fotogramétrico 3DF ZEPHYR https://www.3dflow.net/3df-zephyr-photogrammetry-
software/
 Monografías de los Puntos de control terrestre
 Hardware para procesamiento de las imágenes
5. Marco Teórico
Modelamiento 3D con fotografías:
La reconstrucción 3D de un entorno u objeto usando múltiples imágenes es un método que cualquier
persona con una cámara digital y una computadorapuede realizar y se logra utilizando un conjunto de
fotografías del lugar de interés, para las cuales la cámara debe contar con un sistema de luz
estructurada o láser que son capaces de capturar la escena y generar una nube de puntos. Gracias a
esta nube de puntos, se podrá generar el modeloen 3D que servirá para llevar a cabo cualquier tarea
que requiera de dichos modelos (Orozco, 2017).
3D Zephyr:
3DF ZEPHYR es un software de reciente creación, tiene pocos años en el mercado, razón por lacual es
muy poco conocido en nuestro medio. Su última versión conocida como 3D Zephyr Lite5.002, puede
ser descargada desde la siguiente dirección web: https://www.3dflow.net/3df- zephyr-
photogrammetry-software/ . Para fines académicos se puede descargar la versión Free,que a pesar
de tener limitaciones en el número de fotografías que se pueden procesar (50) es de uso perpetuo.
Por su parte la versión trial, nos permite disponer por quince (15) días la versión activa sin ninguna
limitación en la operación ni en el número de fotografías, adecuado para personas experimentadas
que requieren emplear una mayor cantidad de fotografías.
3DF ZEPHYR está diseñado para el procesamiento de: fotografías aéreas, fotografías terrestres,videos
(videogrametría), fotografías multiespectrales y fotografías panorámicas.
El diseño del ambiente trabajo para el usuario es intuitivo de fácil comprensión, cuenta coníconos
que se explican por si solos. La velocidad de procesamiento es excelente y la presentación gráfica
constituye una ventaja comparativa frente a otras aplicaciones.

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6.Metodología
a. Instalar el software 3DF Zhepyr Lite 5.002.
b. Crear un nuevo proyecto desde la pestaña Flujo de trabajo.
c. Cargar las fotografías correspondientes a nuestro proyecto

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d. Esperar a que todas las fotografías subidas se ejecuten.
Iniciado el proceso, queda en manos del software ejecutar las rutinas que le permitan
reconstruir tridimensionalmente el terreno en base al método “Structure fron Motion"
SfM. Como se puede observar, se dispone de varias ventanas que despliegan
información de:
 Porcentaje de avance del procesamiento
 Tratamiento de datos ejecutado
 Nivel de ocupación del CPU de la máquina
e. Luego de transcurridos unos minutos u horas (dependiendo del nivel de detalle
requerido),se termina el procesamiento de datos, con la presentación del siguiente
mensaje:

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En esta pantalla se puede observar el listado de fotografías que fueron empleadas
en el ajuste,con la indicación de que si se procesó “Yes”, y las que no se
procesaron. Una vez que se activa “TERMINAR”, se despliegan en las diferentes
pantallas los resultados del procesamiento.
f. Una vez que se ha completado el procesamiento de la información, todas las
funciones propiasdel programa se activan y toman sentido, cada uno de los menús
y pantallas nos muestran información, así como las funciones del mouse permiten
manipular los elementos tridimensionalmente para mejorar su visualización. La
Pantalla PROYECTO nos indica la lista de procesos ejecutados y el número deveces
ejecutados:
Podemos observar las acciones que podemos realizar para hacer nuestra masa
nube de puntos dispersa una figura en 3D con textura.
Nube de puntos dispersa
Nube de puntos densa
Malla con textura

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g. Ejecutamos la Nube de puntos densa.

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h. Ejecutamos la Malla y la Malla texturizada.

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i. Recortar las zonas que están de más e impiden el estudio de la figura.

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7.Resultados

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8. Discusión
o La herramienta 3DF Zephyr es una herramienta de fácil manejo, sin embargo, hay que tomar
en cuenta los parámetros requeridos a la hora de configurar las nubes de puntos,
reconstrucción de superficies y orientación de cámaras para conseguir el producto esperado.
9. Conclusiones
Al realizar la práctica y con las distintas fotografías capturadas se ha podido llegar a
distintas conclusiones como:
 En la fotogrametría la reconstrucción de las fotografías está condicionada a la geometría de
la cámara.
 La fotogrametría abre un sin fin de posibilidades, poder generarmodelos 3d a partir de
fotografías de una forma rápida y económica, hace que sea una técnica al alcance de todos y
que puede aplicarse a muchos sectores como arquitectura, arqueología, patrimonio, etc.
10. Recomendaciones
o Es mejor recortar las zonas que no corresponden al área de estudio debido a que algunas
solo perjudican a la calidad del producto
o Para que el producto se visualice mejor es recomendable añadirle unamalla con textura.
o Se debe conocer las características que posee la cámara con la que se está trabajando pues
éste determinará la calidad de los productos generados.

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11. Bibliografía
o 3DF ZEPHYR https://www.3dflow.net/3df-zephyr-photogrammetry-software/
o Rodriguez, J. (2015). Thewebfoto.com. Obtenido de http://www.thewebfoto.com/about
o Gómez. (2017). 3DF Zephyr. Obtenido dehttps://en.wikipedia.org/wiki/3DF_Zephyr
o Orozco, E. (2017). INFAIMON. Obtenido de ¿Cómo crear modelos 3D apartir de capturas de
imágenes?: https://blog.infaimon.com/crear- modelos-3d-partir-capturas-imagenes/
o Rey, N. (2019). tecniTop. Obtenido de ¿Por qué usar fotogrametríapara construir
modelos 3D de espacios interiores:https://tecnitop.com/es/por-que-usar-fotogrametria-
para-construir- modelos-3d-de-espacios-interiores/
o Pérez, M. (2020). Blog del Fotógrafo. Obtenido de: https//www.blogdelfotografo.com
o León, N. (2011). dzoom. Obtenido de: https//www.dzoom.org.es

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