Calibración Cámara Fotográfica - Carlos Calispa

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE Código: CIGMA.05.02
Ingeniería Geográfica y del Medio Ambiente Versión: V1.0
Manual de prácticas de Fotogrametría
Calibración de la cámara fotográfica Fecha 16/03/21
Revisión 17/03/21
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE”
Departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcción
Ingeniería en Tecnologías Geoespaciales
Tema: Calibración de la cámara fotográfica
Nombre: Carlos Antonio Calispa Noroña
Docente: Ing. Pablo Perez S. MAG
Fecha de entrega: 17/03/2021

Revisión 17/03/21
Contenido
1. Justificación................................................................................................................. 1
3. Definiciones ................................................................................................................. 2
4. Materiales y Equipos.................................................................................................. 3
5. Actividades .................................................................................................................. 4
6. Conclusiones.............................................................................................................. 10
Bibliografía.................................................................................................................... 12

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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 de los cuales tienen particularidades y formas de resolver y presentar los
resultados.
2. Objetivos de aprendizaje
Objetivo general: Reconocer y aplicar los diversos usos que tiene la aplicación Agisoft
Lens como herramienta para la calibración de las cámaras extendiendo su uso en la
aplicación 3DF Zephyr en la que se procesaran fotografías con los nuevos parámetros
dados por la primera aplicación.
Objetivos específicos:
 Conocer la herramienta para la calibración de las cámaras fotográficas
empleadas en proyectos fotogramétricos de corto alcance.
 Calibrar la cámara al ser usada en los proyectos de toma terrestre, Smartphone
en nuestro caso, con el propósito de asegurar la precisión de los mismos.
 Ampliar el uso de los datos de calibración para el procesamiento de los datos en
la aplicación 3DF Zephyr para las fotografías del proyecto terrestre.

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3. Definiciones
• Fotografías aéreas: La fotografía aérea es el análisis de la superficie terrestre
mediante el empleo de máquinas fotográficas instaladas a bordo de diversos medios
aéreos. (Wikipedia)
• Distancia focal: generalmente representada en milímetros (mm), es la descripción
básica de un lente fotográfico. […] es un cálculo de la distancia óptica desde el punto
en donde los rayos convergen hasta formar una imagen nítida de un objeto. (Diane
Berkenfeld, 2021)
• Cámara digital: es una cámara fotográfica que, en vez de captar y
almacenar fotografías en película química como las cámaras de película fotográfica,
recurre a la fotografía digital para generar y almacenar imágenes. (Wikipedia, 2009)
• Fotogrametría: es la técnica cuyo objeto es estudiar y definir con precisión la forma,
dimensiones y posición en el espacio de un objeto cualquiera, utilizando
esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías de ese objeto.
(Wikipedia, 2006)
• 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).

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4. Materiales y Equipos
• Computador e Internet
• Celular Huawei P9 Lite Smart (Cámara trasera de 13 MP)
• Software: 3df Zephyr
• Software: Agisoft Lens
5. Marco Teórico
5.1. Agisoft Lens
Agisoft Lens es una utilidad GRATUITA para la calibración automática de lentes. Usted
podrá utilizar su pantalla LCD o bien un patrón impreso como banco de calibración y
realizar ésta siguiendo una metodología extremadamente simple.(Geobit, 2014)
La calibración contempla modelos paramétricos completos incluyendo coeficientes de
distorsión no lineales. Los parámetros estimados con esta herramienta, pueden ser
archivados en formato legible y utilizados en otros productos de Agisoft o de terceros en
los que se requiera una calibración precisa de la cámara. (Geobit, 2014)
Fuente: Geobit Recuperado de: https://www.agisoft.es/products/agisoft-lens-2/

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5.2. 3df Zephyr
3DF Zephyr es un software comercial de fotogrametría y modelado 3D. Desarrollado y
comercializado por la casa de software italiana 3DFLOW, 3DF Zephyr se lanzó por
primera vez en enero de 2014 y se actualiza continuamente desde entonces. (Wikipedia,
2014)
Este programa esta realizado por la organización 3DFLOW y forma parte de algunas
aplicaciones para el manejo de información, y creación, de modelos 3D. Usándose en los
proyectos el aplicativo 3DF Zephyr aunque este cuente con limitaciones por ser una
versión gratuita y no se pueda exceder de las 50 fotos.
Fuente: 3DFLOW
6. Actividades
Actividad 1: Auto calibración
Para realizar la calibración de los lentes de la cámara fotográfica, se debe seguir el
siguiente procedimiento:
 Instalación del software
El programa fue descargado desde el internet e instalando siguiendo los pasos de la
página, básicamente haciendo funcionar al instalador hasta obtener el programa en si:

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 Visualización en la pantalla del computador del blanco de calibración
(tablero de ajedrez).
 Toma de las fotografías del blanco de calibración en al menos 12
posiciones de la cámara (siete horizontales y cinco verticales),
Se adjunta una captura del compendio de fotos que serán subidas al programa:

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Se tomaron un total de 21 fotografías desde los ángulos posibles para una mejor
calibración de la cámara.
 Lectura de las fotografías en Agisoft Lens

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 Procesamiento de datos (autocalibración)
El proceso de calibración se de en la regleta del menú el cual desplegara las opciones
para la calibración:
 Obtención de los parámetros de calibración
A partir de las fotografías tomadas y las opciones en el proceso de calibración se
obtienen los siguientes datos:

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 Creación del archivo cámara
Guardamos los datos calibrados en un documento con la extensión adecuada:
 Revisión gráfica del modelo de distorsión radial y tangencial.
La revisión grafica es otra de las opciones que nos da directamente el programa
obteniendo así:

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Actividad 2: Inclusión del archivo cámara en el software:
Para la inclusión de dicho archivo se puede optar por incluirlo como documento o el
ingreso manual de los datos, siendo aplicado el segundo el caso y obteniendo lo
siguiente en la pantalla de calibración del programa 3df Zephyr:
Cargando las fotografías se pudo obtener:

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Con esta nueva calibración se procedió a la generación de la malla con textura de la
fachada del santuario dando como resultado lo siguiente:
Se logra detonar pequeñas mejorías en lo que respecta a las medidas de la iglesia
tornándose un poco más recta con las medidas que se esperaría verla en la vida real. Esta
calibración nos ayuda en parte a enderezar lo que se puede ver a partir de las fotos y darle
un mejor volumen en el modelamiento.
7. Conclusiones
 El desarrollo del manejo de la aplicación Agisoft Lens como medio para la
calibración de cámaras no profesionales, en nuestro caso, facilita mucho la
búsqueda de la información de cada una de las cámaras pues no se llegan a
encontrar detalles tan precisos sobre la cámara en ninguna página.
 La aplicación de las dianas en fotografías a gran escala no genero un gran cambio
en el procesamiento de las fotografías, por lo menos en cuanto se refiere al uso
del software 3DF Zephyr, y no se logran diferenciar de gran manera por el fondo
que se tiene en las fotografías, pero sirve como una guía para poder tomar los
diferentes segmentos del Santuario.

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 La transcripción de los datos calibrados de nuestra cámara se logra de una manera
muy fácil sea con el archivo que podemos obtener desde la aplicación Agisoft, o
por el contrario copiando a mano los datos como se presentó en el siguiente
trabajo.
 El uso de la calibración como medio primordial en el procesamiento de las
fotografías hace que se eviten errores con respecto a los diversos ángulos que se
usan tomando las fotografías generando un modelado más filial al objeto real
usado como referencia.

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Bibliografía
Geobit. (2014). Agisoft Lens. Recuperado de: https://www.agisoft.es/products/agisoft-
lens-2/
Orozco, E. (2017). INFAIMON.¿Cómo crear modelos 3D a partir de capturas de
imágenes? Recuperado de: https://blog.infaimon.com/crear- modelos-3d-partir-capturas-
imagenes/
Wikipedia (2014). 3DF Zephyr. Recuperado de:
https://en.wikipedia.org/wiki/3DF_Zephyr
Zubrinic, F. Carpeta de trabajos prácticos: Teledetección forestal [Ebook] (p. 155).
Recuperado de: https://fcf.unse.edu.ar/archivos/lpr/pdf/p14.PDF

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