Este proyecto final de carrera consiste en implementar funciones en C para modificar la geometría de dos fotogramas de manera que presenten geometría epipolar. Se remuestrean las imágenes usando interpolación bilineal y cúbica y luego se fusionan en una única imagen estereoscópica para verla con gafas anaglíficas.
Este documento describe los diferentes métodos para rectificar fotografías inclinadas, incluyendo métodos óptico-mecánicos, analíticos y digitales. Explica la geometría y proceso de rectificación, así como las transformaciones matemáticas utilizadas como la transformación de Helmert, afín y proyectiva bidimensional. También compara los diferentes tipos de rectificación y proporciona ejemplos ilustrativos.
Este documento describe las características de la recta, incluyendo su definición formal como un lugar geométrico cuyos puntos cumplen con la misma pendiente entre ellos. Explica los diferentes tipos de rectas (horizontales, verticales, con pendiente positiva o negativa), y cómo calcular la pendiente y el ángulo de inclinación dados dos puntos. También presenta ejemplos prácticos de cómo usar la pendiente en la construcción y para determinar la velocidad de un avión.
Este documento describe diferentes transformaciones geométricas que se pueden aplicar a imágenes digitales, incluyendo transformaciones afines y no afines. Explica conceptos como rotación, escalado, traslación e interpolación, y cómo estas transformaciones afectan la posición y valores de intensidad de los píxeles. También presenta métodos comunes de interpolación como el del vecino más cercano y la interpolación bilineal.
Este documento describe los conceptos básicos de la ortorectificación digital, incluyendo el proceso de convertir imágenes en perspectiva cónica en ortoimágenes en perspectiva ortogonal mediante el uso de modelos digitales de elevación. También explica los métodos comunes de ortorectificación como el buffer ZI y la generación de mosaicos de ortoimágenes para cubrir áreas extensas. Finalmente, cubre los procesos de control de calidad y corrección radiométrica de las ortoimágenes resultantes.
Este documento describe un proyecto para calcular las deformaciones en fotografías aéreas debido al relieve y la inclinación de la cámara utilizando un Sistema de Información Geográfica. Explica las ecuaciones para calcular el desplazamiento por relieve en función de la altura, distancia y escala. Luego detalla los pasos realizados en AutoCAD para medir distancias de objetos en la foto, calcular alturas y ángulos, y determinar las deformaciones.
Este documento presenta un folleto de cálculo diferencial elaborado por Víctor Huilcapi y colaboradores de la Universidad Politécnica Salesiana. El folleto contiene ejercicios y problemas resueltos sobre geometría analítica, límites y funciones, derivadas y aplicaciones de las derivadas. Incluye scripts en MATLAB para algunos ejemplos. El folleto pretende fortalecer la práctica de ejercicios en cálculo diferencial para estudiantes de la universidad.
Este documento presenta una serie de ejercicios prácticos para ser resueltos usando la herramienta Geogebra. Los ejercicios involucran la representación y manipulación de puntos, líneas, polígonos, circunferencias y funciones, así como transformaciones geométricas como traslaciones, rotaciones y homotecias. Se pide desarrollar las actividades en diferentes archivos de Geogebra y comprimirlos en una carpeta junto con el documento de respuestas.
U2_Planificación de vuelo_clase12.pptxssuser03b675
Este documento presenta los conceptos clave de la planificación de vuelo para la fotogrametría. Explica que la planificación de vuelo es fundamental para garantizar la cobertura fotográfica requerida y debe considerar factores como la escala deseada, el equipo de cámara, la altura de vuelo, y los recubrimientos longitudinales y laterales entre fotografías para garantizar una visión estereoscópica. También destaca la importancia de realizar vuelos bajos y con grandes ángulos paraláct
Este documento describe los diferentes métodos para rectificar fotografías inclinadas, incluyendo métodos óptico-mecánicos, analíticos y digitales. Explica la geometría y proceso de rectificación, así como las transformaciones matemáticas utilizadas como la transformación de Helmert, afín y proyectiva bidimensional. También compara los diferentes tipos de rectificación y proporciona ejemplos ilustrativos.
Este documento describe las características de la recta, incluyendo su definición formal como un lugar geométrico cuyos puntos cumplen con la misma pendiente entre ellos. Explica los diferentes tipos de rectas (horizontales, verticales, con pendiente positiva o negativa), y cómo calcular la pendiente y el ángulo de inclinación dados dos puntos. También presenta ejemplos prácticos de cómo usar la pendiente en la construcción y para determinar la velocidad de un avión.
Este documento describe diferentes transformaciones geométricas que se pueden aplicar a imágenes digitales, incluyendo transformaciones afines y no afines. Explica conceptos como rotación, escalado, traslación e interpolación, y cómo estas transformaciones afectan la posición y valores de intensidad de los píxeles. También presenta métodos comunes de interpolación como el del vecino más cercano y la interpolación bilineal.
Este documento describe los conceptos básicos de la ortorectificación digital, incluyendo el proceso de convertir imágenes en perspectiva cónica en ortoimágenes en perspectiva ortogonal mediante el uso de modelos digitales de elevación. También explica los métodos comunes de ortorectificación como el buffer ZI y la generación de mosaicos de ortoimágenes para cubrir áreas extensas. Finalmente, cubre los procesos de control de calidad y corrección radiométrica de las ortoimágenes resultantes.
Este documento describe un proyecto para calcular las deformaciones en fotografías aéreas debido al relieve y la inclinación de la cámara utilizando un Sistema de Información Geográfica. Explica las ecuaciones para calcular el desplazamiento por relieve en función de la altura, distancia y escala. Luego detalla los pasos realizados en AutoCAD para medir distancias de objetos en la foto, calcular alturas y ángulos, y determinar las deformaciones.
Este documento presenta un folleto de cálculo diferencial elaborado por Víctor Huilcapi y colaboradores de la Universidad Politécnica Salesiana. El folleto contiene ejercicios y problemas resueltos sobre geometría analítica, límites y funciones, derivadas y aplicaciones de las derivadas. Incluye scripts en MATLAB para algunos ejemplos. El folleto pretende fortalecer la práctica de ejercicios en cálculo diferencial para estudiantes de la universidad.
Este documento presenta una serie de ejercicios prácticos para ser resueltos usando la herramienta Geogebra. Los ejercicios involucran la representación y manipulación de puntos, líneas, polígonos, circunferencias y funciones, así como transformaciones geométricas como traslaciones, rotaciones y homotecias. Se pide desarrollar las actividades en diferentes archivos de Geogebra y comprimirlos en una carpeta junto con el documento de respuestas.
U2_Planificación de vuelo_clase12.pptxssuser03b675
Este documento presenta los conceptos clave de la planificación de vuelo para la fotogrametría. Explica que la planificación de vuelo es fundamental para garantizar la cobertura fotográfica requerida y debe considerar factores como la escala deseada, el equipo de cámara, la altura de vuelo, y los recubrimientos longitudinales y laterales entre fotografías para garantizar una visión estereoscópica. También destaca la importancia de realizar vuelos bajos y con grandes ángulos paraláct
Este documento contiene 10 ejercicios de matemáticas sobre funciones trigonométricas como seno, coseno y tangente. Los ejercicios involucran convertir entre grados y radianes, graficar funciones trigonométricas, calcular valores de funciones trigonométricas para ángulos específicos, y reconocer pares de valores que pertenecen a funciones dadas. Todos los ejercicios deben resolverse mostrando los pasos de cálculo.
Este documento presenta información sobre las transformaciones de coordenadas. Explica cómo transformar coordenadas rectangulares a polares y viceversa, así como también traslaciones y rotaciones de ejes. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar cada tipo de transformación.
La georreferenciación transforma las coordenadas de fila y columna de una imagen a coordenadas cartográficas para superponer información vectorial de mapas sobre la imagen. Esto permite ajustar imágenes vecinas, generar mosaicos e imágenes, y corregir distorsiones geométricas. El proceso implica localizar puntos de control en la imagen y mapa, calcular funciones de transformación entre sus coordenadas, y transferir los valores digitales originales a las nuevas posiciones definidas.
Este documento presenta la solución a 5 problemas relacionados con conceptos geométricos como curvas, circunferencias, esferas e hipérbolas. Explica cómo dibujar estas figuras y calcular sus elementos como radios, coordenadas y ángulos de rotación requeridos.
1) El documento describe un sistema de suspensión automática para un autobús modelado como un sistema masa-resorte-amortiguador unidimensional. 2) Se calculan las funciones de transferencia del sistema G1(s) y G2(s) para analizar la respuesta a las entradas de fuerza de suspensión u(s) y perturbación de la carretera w(s). 3) La respuesta a un escalón muestra oscilaciones iniciales demasiado grandes que deberían reducirse usando controladores P, PI, PD o PID.
Este documento describe los conceptos y procedimientos de la ortorectificación. La ortorectificación es un proceso que convierte una imagen de proyección cónica a una proyección ortogonal mediante transformaciones matemáticas utilizando un modelo digital de elevación. Esto corrige las distorsiones causadas por la inclinación de la cámara y el relieve, resultando en una ortofoto con cualidades métricas que puede usarse para generar productos cartográficos.
S14-M2 GEOMETRIA - TRANSFORMACIONES GEOMETRICASJorge La Chira
El documento describe la restauración de un antiguo mosaico con azulejos en el patio principal de un palacio municipal. Se desmontaron los azulejos para su restauración y luego se volvieron a colocar, aunque algunos azulejos fueron colocados incorrectamente. Se pide indicar la ubicación precisa de los azulejos mal colocados y describir los movimientos que debe realizar el restaurador para corregir los errores.
Este documento presenta información sobre la pendiente de rectas representadas por ecuaciones lineales. Explica cómo calcular la pendiente usando dos puntos y diferentes fórmulas. También cubre conceptos como rectas paralelas, perpendiculares, ecuaciones de rectas y ángulos de inclinación. El objetivo es determinar la pendiente de varias rectas dadas sus ecuaciones o puntos en un plano cartesiano.
Este documento introduce los conceptos básicos de la fotogrametría digital. Explica que la fotogrametría permite deducir la forma y dimensiones de un objeto a partir de fotografías, y que se usa comúnmente para generar modelos digitales de elevación y ortofotos. También describe los diferentes tipos de fotogrametría, el proceso fotogramétrico digital, y conceptos clave como puntos de apoyo, puntos homólogos, y modelos digitales de elevación, superficie y terreno.
Transformada discreta de fourier en imagenesDayana Guzman
Este documento presenta un análisis de la transformada discreta de Fourier bidimensional (DFT-2D) aplicada a imágenes. Se generan tres imágenes geométricas en blanco y negro (círculo, rombo y cuadrado) y una imagen a color. Luego se aplica la DFT-2D a cada imagen y se analizan los resultados, observando cómo se distribuyen los valores máximos en el espectro de Fourier de cada figura. Finalmente, el documento concluye que la DFT-2D permite representar el espectro de f
Este documento describe el proceso de construcción de un poliedro irregular utilizando transformaciones lineales en el programa GeoGebra. Se modificaron las coordenadas iniciales reemplazando el valor de "a" por 4 para facilitar los cálculos. Luego se unieron los puntos resultantes con la función "segmento" para formar el poliedro, el cual se expandió usando la función "dilatar". Finalmente, se construyó una versión física del poliedro con cartón reciclado.
Este informe presenta los resultados de un levantamiento topográfico realizado en Yanahuara, Arequipa. Se establecieron puntos de control horizontal y vertical en toda la zona para obtener un plano topográfico detallado. Se utilizó equipo de precisión como estación total, nivel automático y GPS para medir puntos, realizar nivelaciones y obtener coordenadas. La información recolectada fue procesada en gabinete usando software de cálculo y CAD para generar el mapa topográfico final.
Cuaderno de ejercicios quinto año basico 2017 transformaciones geometricaseecoronado
Este documento introduce el concepto de transformaciones isométricas en el plano cartesiano. Define transformación geométrica como un cambio en el tamaño, forma o posición de una figura y transformación isométrica como un cambio solo en la posición sin alterar tamaño ni forma. Explica tres tipos de transformaciones isométricas: traslación, reflexión y rotación, definiendo cada una y dando ejemplos.
Un modelo matemático es una construcción matemática abstracta y simplificada relacionada con una parte de la realidad y creada para un propósito particular.
El documento describe diferentes métodos para determinar el área de terrenos, incluyendo mediciones de campo con taquímetros o GPS y cálculos de gabinete utilizando coordenadas cartesianas, división en triángulos, planímetros o software CAD. También presenta ejemplos prácticos de cálculo de áreas usando estas técnicas.
El documento describe diferentes métodos para determinar el área de terrenos, incluyendo mediciones de campo con taquímetros o GPS y cálculos de gabinete utilizando coordenadas cartesianas, división en triángulos, planímetros o software CAD. También presenta ejemplos prácticos de cálculo de áreas usando estas técnicas.
Propiedades de secciones planas transversales en vigasJlm Udal
[1] El documento describe las propiedades de las secciones transversales en vigas, incluyendo el centroide, momentos de inercia, y producto de inercia. [2] Explica cómo calcular las coordenadas del centroide para diferentes formas geométricas y áreas compuestas. [3] Muestra ejemplos numéricos para hallar el centroide y los momentos de inercia de secciones como rectángulos y cuartos de círculo.
El documento describe las funciones cuadráticas, incluyendo sus elementos como ceros, raíces, vértice y gráfica. Explica que las funciones cuadráticas tienen la forma f(x)=ax^2+bx+c y pueden ser completas o incompletas. Define ceros como los valores de x que cruzan el eje x y raíces como valores que no lo cruzan. Muestra cómo calcular el vértice usando la forma estándar de la función y cómo dibujar la gráfica basada en el signo de a para determinar la concavidad.
El documento describe los métodos para determinar ecuaciones empíricas a partir de datos experimentales. Explica cómo graficar los datos y determinar visualmente la ecuación de la línea de regresión. También cubre el método analítico de mínimos cuadrados para calcular la pendiente y la intercepta de la línea de regresión, así como la linealización de curvas mediante transformaciones logarítmicas. Aplica estos métodos para determinar la ecuación empírica del período de un péndulo simple en términos de su longitud.
Aquí se indica criterios práctico para el trazado rápido de funciones exponenciales y funciones logarítmicas. Estos criterios han sido deducidos por el autor de este texto a partir de las propiedades de dichas funciones.
1. Introduccion a las excavaciones subterraneas (1).pdfraulnilton2018
Cuando las excavaciones subterráneas son desarrolladas de manera artesanal, se conceptúa a la excavación como el “ que es una labor efectuada con la mínima sección posible de excavación, para permitir el tránsito del hombre o de
cémilas para realizar la extracción del material desde el
frontón hasta la superficie
Cuando las excavaciones se ejecutan controlando la sección de excavación, de manera que se disturbe lo menos posible la
roca circundante considerando la vida útil que se debe dar a la roca, es cuando aparece el
concepto de “ que abarca,
globalmente, al proceso de excavación, control de la periferia, sostenimiento, revestimiento y consolidación de la excavación
Este documento contiene 10 ejercicios de matemáticas sobre funciones trigonométricas como seno, coseno y tangente. Los ejercicios involucran convertir entre grados y radianes, graficar funciones trigonométricas, calcular valores de funciones trigonométricas para ángulos específicos, y reconocer pares de valores que pertenecen a funciones dadas. Todos los ejercicios deben resolverse mostrando los pasos de cálculo.
Este documento presenta información sobre las transformaciones de coordenadas. Explica cómo transformar coordenadas rectangulares a polares y viceversa, así como también traslaciones y rotaciones de ejes. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar cada tipo de transformación.
La georreferenciación transforma las coordenadas de fila y columna de una imagen a coordenadas cartográficas para superponer información vectorial de mapas sobre la imagen. Esto permite ajustar imágenes vecinas, generar mosaicos e imágenes, y corregir distorsiones geométricas. El proceso implica localizar puntos de control en la imagen y mapa, calcular funciones de transformación entre sus coordenadas, y transferir los valores digitales originales a las nuevas posiciones definidas.
Este documento presenta la solución a 5 problemas relacionados con conceptos geométricos como curvas, circunferencias, esferas e hipérbolas. Explica cómo dibujar estas figuras y calcular sus elementos como radios, coordenadas y ángulos de rotación requeridos.
1) El documento describe un sistema de suspensión automática para un autobús modelado como un sistema masa-resorte-amortiguador unidimensional. 2) Se calculan las funciones de transferencia del sistema G1(s) y G2(s) para analizar la respuesta a las entradas de fuerza de suspensión u(s) y perturbación de la carretera w(s). 3) La respuesta a un escalón muestra oscilaciones iniciales demasiado grandes que deberían reducirse usando controladores P, PI, PD o PID.
Este documento describe los conceptos y procedimientos de la ortorectificación. La ortorectificación es un proceso que convierte una imagen de proyección cónica a una proyección ortogonal mediante transformaciones matemáticas utilizando un modelo digital de elevación. Esto corrige las distorsiones causadas por la inclinación de la cámara y el relieve, resultando en una ortofoto con cualidades métricas que puede usarse para generar productos cartográficos.
S14-M2 GEOMETRIA - TRANSFORMACIONES GEOMETRICASJorge La Chira
El documento describe la restauración de un antiguo mosaico con azulejos en el patio principal de un palacio municipal. Se desmontaron los azulejos para su restauración y luego se volvieron a colocar, aunque algunos azulejos fueron colocados incorrectamente. Se pide indicar la ubicación precisa de los azulejos mal colocados y describir los movimientos que debe realizar el restaurador para corregir los errores.
Este documento presenta información sobre la pendiente de rectas representadas por ecuaciones lineales. Explica cómo calcular la pendiente usando dos puntos y diferentes fórmulas. También cubre conceptos como rectas paralelas, perpendiculares, ecuaciones de rectas y ángulos de inclinación. El objetivo es determinar la pendiente de varias rectas dadas sus ecuaciones o puntos en un plano cartesiano.
Este documento introduce los conceptos básicos de la fotogrametría digital. Explica que la fotogrametría permite deducir la forma y dimensiones de un objeto a partir de fotografías, y que se usa comúnmente para generar modelos digitales de elevación y ortofotos. También describe los diferentes tipos de fotogrametría, el proceso fotogramétrico digital, y conceptos clave como puntos de apoyo, puntos homólogos, y modelos digitales de elevación, superficie y terreno.
Transformada discreta de fourier en imagenesDayana Guzman
Este documento presenta un análisis de la transformada discreta de Fourier bidimensional (DFT-2D) aplicada a imágenes. Se generan tres imágenes geométricas en blanco y negro (círculo, rombo y cuadrado) y una imagen a color. Luego se aplica la DFT-2D a cada imagen y se analizan los resultados, observando cómo se distribuyen los valores máximos en el espectro de Fourier de cada figura. Finalmente, el documento concluye que la DFT-2D permite representar el espectro de f
Este documento describe el proceso de construcción de un poliedro irregular utilizando transformaciones lineales en el programa GeoGebra. Se modificaron las coordenadas iniciales reemplazando el valor de "a" por 4 para facilitar los cálculos. Luego se unieron los puntos resultantes con la función "segmento" para formar el poliedro, el cual se expandió usando la función "dilatar". Finalmente, se construyó una versión física del poliedro con cartón reciclado.
Este informe presenta los resultados de un levantamiento topográfico realizado en Yanahuara, Arequipa. Se establecieron puntos de control horizontal y vertical en toda la zona para obtener un plano topográfico detallado. Se utilizó equipo de precisión como estación total, nivel automático y GPS para medir puntos, realizar nivelaciones y obtener coordenadas. La información recolectada fue procesada en gabinete usando software de cálculo y CAD para generar el mapa topográfico final.
Cuaderno de ejercicios quinto año basico 2017 transformaciones geometricaseecoronado
Este documento introduce el concepto de transformaciones isométricas en el plano cartesiano. Define transformación geométrica como un cambio en el tamaño, forma o posición de una figura y transformación isométrica como un cambio solo en la posición sin alterar tamaño ni forma. Explica tres tipos de transformaciones isométricas: traslación, reflexión y rotación, definiendo cada una y dando ejemplos.
Un modelo matemático es una construcción matemática abstracta y simplificada relacionada con una parte de la realidad y creada para un propósito particular.
El documento describe diferentes métodos para determinar el área de terrenos, incluyendo mediciones de campo con taquímetros o GPS y cálculos de gabinete utilizando coordenadas cartesianas, división en triángulos, planímetros o software CAD. También presenta ejemplos prácticos de cálculo de áreas usando estas técnicas.
El documento describe diferentes métodos para determinar el área de terrenos, incluyendo mediciones de campo con taquímetros o GPS y cálculos de gabinete utilizando coordenadas cartesianas, división en triángulos, planímetros o software CAD. También presenta ejemplos prácticos de cálculo de áreas usando estas técnicas.
Propiedades de secciones planas transversales en vigasJlm Udal
[1] El documento describe las propiedades de las secciones transversales en vigas, incluyendo el centroide, momentos de inercia, y producto de inercia. [2] Explica cómo calcular las coordenadas del centroide para diferentes formas geométricas y áreas compuestas. [3] Muestra ejemplos numéricos para hallar el centroide y los momentos de inercia de secciones como rectángulos y cuartos de círculo.
El documento describe las funciones cuadráticas, incluyendo sus elementos como ceros, raíces, vértice y gráfica. Explica que las funciones cuadráticas tienen la forma f(x)=ax^2+bx+c y pueden ser completas o incompletas. Define ceros como los valores de x que cruzan el eje x y raíces como valores que no lo cruzan. Muestra cómo calcular el vértice usando la forma estándar de la función y cómo dibujar la gráfica basada en el signo de a para determinar la concavidad.
El documento describe los métodos para determinar ecuaciones empíricas a partir de datos experimentales. Explica cómo graficar los datos y determinar visualmente la ecuación de la línea de regresión. También cubre el método analítico de mínimos cuadrados para calcular la pendiente y la intercepta de la línea de regresión, así como la linealización de curvas mediante transformaciones logarítmicas. Aplica estos métodos para determinar la ecuación empírica del período de un péndulo simple en términos de su longitud.
Aquí se indica criterios práctico para el trazado rápido de funciones exponenciales y funciones logarítmicas. Estos criterios han sido deducidos por el autor de este texto a partir de las propiedades de dichas funciones.
1. Introduccion a las excavaciones subterraneas (1).pdfraulnilton2018
Cuando las excavaciones subterráneas son desarrolladas de manera artesanal, se conceptúa a la excavación como el “ que es una labor efectuada con la mínima sección posible de excavación, para permitir el tránsito del hombre o de
cémilas para realizar la extracción del material desde el
frontón hasta la superficie
Cuando las excavaciones se ejecutan controlando la sección de excavación, de manera que se disturbe lo menos posible la
roca circundante considerando la vida útil que se debe dar a la roca, es cuando aparece el
concepto de “ que abarca,
globalmente, al proceso de excavación, control de la periferia, sostenimiento, revestimiento y consolidación de la excavación
Los puentes son estructuras esenciales en la infraestructura de transporte, permitiendo la conexión entre diferentes
puntos geográficos y facilitando el flujo de bienes y personas.
1. INGENIERÍA TÉCNICA EN TOPOGRAFÍA
PROYECTO FINAL DE CARRERA
GEOMETRÍA EPIPOLAR DE UN PAR FOTOGRAMÉTRICO
Proyectista: Elena Aldeguer Lima
Director: Albert Prades Valls
Convocatoria: Junio 2011
2.
3. Geometría epipolar de un par fotogramétrico 1
RESUMEN
Este proyecto final de carrera consiste en el remuestreo de los fotogramas de un
bloque fotogramétrico para que cada par, presente geometría epipolar. Se parte de la
suposición de que la orientación externa (triangulación aérea) está ya hecha y que
disponemos de los fotogramas originales del vuelo.
En este trabajo se han implementado funciones, programadas en lenguaje en C, que
modifican la geometría de los fotogramas. Se han desarrollado las ecuaciones de
colinealidad y dos funciones de interpolación para el remuestreo de los niveles digitales de
las imágenes: bilineal y cúbica. Posteriormente, se ha añadido una rutina para fusionar dos
fotogramas en uno solo, codificando la imagen de la derecha en rojo y la de la izquierda en
cian, para poder verlos en tres dimensiones con la ayuda de unas gafas anaglíficas.
7. Geometría epipolar de un par fotogramétrico 5
1. INTRODUCCIÓN
El presente proyecto de final de carrera, hace referencia a la transformación de una
par de fotogramas y el remuestreo de estos. Hemos de tener en cuenta que dichas
imágenes ya han pasado por todo el proceso de normalización, entendiendo como
normalización el proceso de orientación interna y externa, cálculo de marcas fiduciales, etc.
El objetivo de este proyecto es la implementación de un programa en C que sea
capaz de someter a un giro en el espacio de pares fotogramétricos así como interpolar cada
uno de los niveles digitales con dos métodos distintos (de forma separada), la interpolación
bilineal y la convolución cúbica, que se explicarán detalladamente más adelante. Una vez
conseguido esto, que es el objetivo principal del proyecto, se presentará el resultado final en
una única imagen adecuada para poder ser vista en tres dimensiones con unas gafas
anaglíficas.
Ambas imágenes pertenecen a un vuelo fotogramétrico de cinco pasadas,
organizado por el “Institut Cartogràfic de Catalunya”, sobre el municipio de Sallent, con una
escala fotográfica de aproximadamente 1/ 7000.
9. Geometría epipolar de un par fotogramétrico 7
2. NÚCLEO DE LA MEMORIA
2.1. CONCEPTOS BÁSICOS
2.1.1. ¿QUÉ ES LA GEOMETRÍA EPIPOLAR?
Antes de empezar a profundizar en todo el proceso seguido para la epipolarización
de los dos fotogramas, es necesaria la explicación de algunos conceptos básicos, y entre
ellos el más importante, ya que está en el título del proyecto, el de geometría epipolar.
Hemos de tener en cuenta, que las condiciones de vuelo durante la toma de
fotografías no es lo que se suelo llamar “condición ideal”, con ello quiero decir, que su ruta
no es totalmente recta, además de las condiciones atmosféricas y otros factores que
intervienen, por lo que las fotografías no suelen tener el mismo ángulo de inclinación unas
respecto a las otras. Es por ello que deben pasar por un proceso de normalización. El
resultado final de este proceso, el cual no entra en lo que a este proyecto se refiere, es el de
conseguir que los ejes de abscisas (es decir, las y) sean, en ambas imágenes, iguales.
Figura 2.1.1: Geometría epipolar. La primera imagen (a), representa el par estereoscópico
original tal y como se tomó, mientras que la imagen (b) es su posición normalizada. C’ y C’’
representan los dos centros de proyección y la unión de ambos es lo que se llama la base
aérea; P es un punto objeto para la definición del plano epipolar, P’ y P’’ son sus
proyecciones; e’ y e’’ son líneas epipolares, es decir, las intersecciones del plano epipolar
con las fotografías.
10. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
8
2.1.2. REMUESTREO
El remuestreo hace referencia a lo que le ocurre a una imagen tras haber sufrido una
transformación geométrica. Eso quiere decir que, cuando una imagen es sometida a dicha
transformación, los píxeles se ven afectados, no coincidiendo con la posición de los de la
imagen original, o en algunos casos teniendo que añadir más o menos, según se cambie el
tamaño de la imagen original.
Tras sufrir estas transformaciones, las imágenes suelen perder calidad, por lo que es
necesario someterlas a una interpolación para su suavizado. Hay varios métodos para ello:
- Método del vecino más próximo.
- Interpolación bilineal.
- Convolución cúbica.
En los capítulos siguientes a este, se explicará con más detalle estos métodos y
cómo afectan a la imagen transformada.
2.2. ROTACIÓN DE LAS IMÁGENES
Antes de empezar con la rotación, hay un paso importante, que es el de calcular las
nuevas coordenadas de las cuatro esquinas de la imagen tras haber sufrido una rotación de
α grados, ya que la imagen tendrá otro tamaño, el cual es necesario definir para poder
empezar a programar. Sabiendo de antemano que la imagen es de 7680*13824 píxeles,
podremos obtener las coordenadas de las esquinas:
Esquina superior izquierda: X = 0
Y = 0
Esquina superior derecha: X = 7680
Y = 0
Esquina inferior derecha: X = 7680
Y = 13824
Esquina inferior izquierda: X = 0
Y = 13824
11. Geometría epipolar de un par fotogramétrico 9
Figura 2.2 (a): imágenes originales, antes de ser modificadas, con las que se ha trabajado.
Una vez definidas, harán falta las ecuaciones de colinealidad para el cálculo de las
nuevas coordenadas:
= 11 + 12
= 21 + 22
donde:
- X e Y corresponden a las coordenadas originales de la imagen.
Una vez obtenidos los resultados, sabiendo la coordenada de mínimo valor, con una
simple suma a las coordenadas origen podremos obtener las nuevas dimensiones, que en
este caso serán de 9365*14685 píxeles.
Para poder hacer la rotación de la imagen, se necesitará aplicar una matriz de
rotación total, que es la siguiente:
R total =
11 12 13
21 22 23
31 32 33
12. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
10
donde:
11 = cos cos
12 = sin cos
13 = − sin
21 = sin sin cos − sin cos
22 = sin sin sin + cos cos
23 = cos sin
31 = sin cos cos + sin sin
32 = sin cos sin − sin cos
33 = cos cos
Al hacer la proyección ortogonal sobre la nueva imagen, la coordenada z será
constante para todos los puntos, por lo que los términos de r13, r23 y r33 no se tendrán en
cuenta a la hora de efectuar los cálculos del giro. Al estar trabajando con un par de
fotografías, esta operación se efectuará dos veces, dentro del propio programa.
Figura 2.2 (b): En primer lugar puede verse la imagen
antes de la rotación; la que la sucede es la misma
imagen tras la rotación.
13. Geometría epipolar de un par fotogramétrico11
2.3. INTERPOLACIÓN BILINEAL
En este tipo de interpolación, se asigna a la celda corregida la media ponderada de
los valores digitales correspondientes a los cuatro píxeles más cercanos de la imagen
transformada, donde el peso asociado a cada nivel digital es proporcional a las cercanías de
ellos (1-Δx y 1-Δy), medida la distancia entre los centros de las celdas.
Figura 2.3 (a): Muestra del concepto de interpolación bilineal.
Una vez se ha girado la imagen, al ser ésta más grande que su original, pierde
calidad, ya que se han tenido que añadir píxeles para compensar el cambio de tamaño, por
lo que es necesario suavizarla con una interpolación, en este primer caso, la bilineal. Para
ello se ha empleado las siguientes fórmulas:
c1 = 1 − 1 −
c2 = 1 −
c3 = 1 −
c4 =
donde a es la diferencia de las x resultantes al giro y las x originales y b la diferencia de las y
resultantes al giro y las y originales. Estos parámetros serán los que se necesitarán para
poder utilizar la fórmula final:
V x, y = c1 f I, j + c2 f i+1,j + c3 f i, j+1 + c4 f i+1, j+1
donde las f corresponden, como bien puede verse en la figura 2.3 (a), a las esquinas de
cada píxel del fotograma.
14. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
12
A continuación, un fragmento del código del programa que realiza los cálculos de la
interpolación bilineal:
ima2 = new unsigned char $9750 ∗ 15250*;
double xx, yy;
double XX, YY;
double a, b;
double R$3*$3*;
R$0*$0* = cos κ ∗ cos φ ;
R$0*$1* = sin κ ∗ cos φ ;
R$0*$2* = − sin φ ;
R$1*$0* = sin φ ∗ sin ω ∗ cos κ − sin κ ∗ cos ω ;
R$1*$1* = sin κ ∗ sin ω ∗ sin φ + cos κ ∗ cos ω ;
R$1*$2* = cos φ ∗ sin ω ;
R$2*$0* = sin φ ∗ cos ω ∗ cos κ + sin ω ∗ sin κ ;
R$2*$1* = sin φ ∗ cos ω ∗ sin κ − sin ω ∗ cos κ ;
R$2*$2* = cos φ ∗ cos ω ;
for x = 0; x < 9750 ∗ 15250; + + ima2$x* = 0;
for y = 0; y < 9750; + + {
for x = 0; x < 15250; + + {
xx = x + minx;
yy = y + miny;
XX = xx ∗ R$0*$0* + yy ∗ R$0*$1*;
YY = xx ∗ R$1*$0* + yy ∗ R$1*$1*;
X = int XX;
Y = int YY;
a = XX − X;
b = YY − Y;
if X ≥ 0 && Y ≥ 0 && X < 7679 && Y < 13824 {
ima2$15250 ∗ y + x* = 1 − a ∗ 1 − b ∗ ima$Y ∗ 7680 + X* + a ∗ 1 − b ∗
ima$Y ∗ 7680 + X + 1* + b ∗ 1 − a ∗ ima$ Y + 1 ∗ 7680 + X* + a ∗ b ∗ ima$ Y1 ∗ 7680 + X + 1*;
}
}
}
15. Geometría epipolar de un par fotogramétrico13
Figura 2.3 (b): la primera imagen corresponde al giro sin ningún tipo de interpolación para
suavizarla; en la segunda imagen, se puede comprobar que, tras aplicarle la interpolación
bilineal, se ve alguna mejoría pero a duras penas puede distinguirse diferencia alguna con la
primera.
Figura 2.3 (c): la primera imagen corresponde a la fotografía original; la segunda cuando se
le aplica el giro, pero sin interpolación; y la tercera es la imagen girada y con la interpolación
bilineal.
16. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
14
2.4. CONVOLUCIÓN CÚBICA
En la convolución cúbica, o interpolación cúbica, la segunda que se ha utilizado para
el suavizado de la imagen resultante al giro, se hace el ajuste de una función polinómica con
los valores de los dieciséis píxeles próximos, en vez de con los cuatro, como pasaba con la
interpolación bilineal. Se ha de tener en cuenta, que para dar peso a los dieciséis píxeles de
entrada, los píxeles más lejanos tendrán, exponencialmente, menos peso que aquellos que
están cerca.
Existen diferentes versiones de la ecuación de convolución cúbica, cada una de las
cuales con resultados de salida diferentes, en lo que a niveles digitales se refiere. Para este
caso, se ha usado la de ERDAS IMAGINE, que tiene un compromiso entre baja y alta
frecuencia. Con esta interpolación, la imagen resultante tiene un resultado mucho más
natural y se evita el efecto de bloques.
La fórmula es la siguiente:
Vr = ∑ A B − 1, C + D − 2 E F B − 1, C + D − 2 + 1
G
HIJ
+A B, C + D − 2 EKF B, C + D − 2 L
+A B + 1, C + D − 2 E F B + 1, C + D − 2 − 1
+A B + 2, C + D − 2 E F B + 2, C + D − 2 − 2
donde f corresponde a la función:
E = M
+ 2 | |O
− + 3 | |P
+ 1
| |O
− 5 | |P
2 + 8 | | − 4
0
Q
BE | | < 1
BE 1 < | | < 2
RS TRDFBTBóD
a= -0.5 (constante que difiere en otras aplicaciones de convolución cúbica). En el programa
se la ha nombrado como constante.
d(i,j) = distancia entre un píxel con coordenadas (x, y) y (x’, y’). En el programa se le ha
llamado a y b.
Se ha de tener en cuenta que esta fórmula es la base con la cual se ha trabajado,
adaptándola después al programa y los parámetros empleados. Por lo que V(i, j) hace
referencia a las coordenadas de cada píxel. A continuación, un extracto del código
empleado para calcular la convolución cúbica, y cómo se programó la parte de la función.
- Extracto del programa en C; función f:
double f double y, double constante {
double x = fabs y ;
if x < 1 {
return K constante + 2 ∗ x ∗ x ∗ x − constante + 3 ∗ x ∗ x + 1L;
}
else if abs x ≥ 1 && V x < 2 {
return constante ∗ x ∗ x ∗ x − 5 ∗ constante ∗ x ∗ x + 8 ∗ constante ∗ x − 4 ∗ constante ;
}
else {
return 0;
}
}
17. Geometría epipolar de un par fotogramétrico15
- Extracto del programa en C; cálculo de la convolución cúbica:
for int n = 0; n < 4; + + D
$D* = BW $ ∗ 7680 + − 1* ∗ E + 1, TRDVS DSX +
+ima$Y ∗ 7680 + X* ∗ Kf a, constante L+
+BW $ ∗ 7680 + + 1* ∗ E − 1, TRDVS DSX +
+BW $ ∗ 7680 + + 2* ∗ E − 2, TRDVS DSX ;
aux = aa$0* ∗ f b + 1.0, constante +
aa$1* ∗ f b, constante +
aa$2* ∗ f b − 1.0, constante +
aa$3* ∗ f b − 2.0, constante ;
ima2$15250 ∗ y + x* = unsigned char aux;
Figura 2.4 (a): la primera imagen corresponde al giro sin ningún tipo de interpolación para
suavizarla; en la segunda imagen, se puede comprobar que, tras aplicarle la interpolación
cúbica, en la segunda imagen se ve cierta mejoría en cuanto a la definición se refiere.
18. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
16
Figura 2.4 (b): la primera imagen corresponde a la fotografía original; la segunda cuando se
le aplica el giro, pero sin interpolación; y la tercera es la imagen girada y con la interpolación
cúbica. Nótese que, en la segunda, aparecen artefactos en los bordes del edificio cuadrado
del centro de la imagen. Sin embargo, en la última, donde se ha aplicado la convolución
cúbica, los bordes se ven mucho más suaves y el aspecto general es más parecido al
original.
19. Geometría epipolar de un par fotogramétrico17
2.5. GEOMETRÍA EPIPOLAR
Una vez se ha aplicado la rotación a las imágenes y se ha interpolado, es cuando se
empieza con la epipolarización. Este proceso no es otro que el de hacer pasar una línea a lo
largo de la dirección de vuelo de la imagen. Para hacerlo más fácil, se ha escogido un punto
como referencia, la esquina de una casa, que está en la zona de solapamiento de ambas
fotografías. Con el fragmento de código siguiente, creamos dicha línea:
for = 0; < 9750; + + {
ima2$15250 ∗ + 1615* = 255;
}
donde ima2 corresponde al archivo donde se está guardando la imagen y 1615 son las
coordenadas x de la esquina de la casa que se había seleccionado como punto de
referencia. En la segunda imagen, todo el proceso es el mismo, solo que a la hora de
realizar este último paso, la diferencia de coordenadas es de 238 menos, es decir 1377.
Figura 2.5 (a): primera imagen epipolarizada, con detalle de la esquina de la casa.
Figura 2.5 (b): segunda imagen epipolarizada, con detalle de la esquina de la casa.
20. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
18
Figura 2.5 (c): primera imagen epipolarizada, otro detalle.
Figura 2.5 (d): segunda imagen epipolarizada, otro detalle (igual a la primera).
21. Geometría epipolar de un par fotogramétrico19
2.6. VISIÓN ESTEREOSCÓPICA
Para concluir con el proyecto, hemos de hablar de la visión estereoscópica. El
sistema de visión estereoscópica hace referencia a la capacidad de ver en tres dimensiones,
con la integración de dos imágenes separadas en una. Esta separación se logra de
diferentes maneras: espacialmente, espectralmente o temporalmente. Este caso se centrará
en la separación espectral, concretamente en la implantación de anaglifos.
Separación Realización o implantación
Espacial
2 monitores + estereóscopo
1 monitor + estereóscopo (pantalla partida)
2 monitores + polarización
Espectral Anaglifos
Polarización
Temporal Visualización en pantalla alternativamente
de las imágenes izquierda y derecha
sincronizadas por polarización.
Cuadro 2.6: separación de imágenes para visión estereoscópica (adaptado de Heipke
(1995)).
2.6.1. SEPARACIÓN ESPECTRAL: ANAGLIFOS
Los anáglifos son la forma más común de separación espectral, ya que es un método
muy sencillo y de bajo coste. Este tipo de imágenes están compuestas por dos capas de
color, superpuestas pero movidas ligeramente una respecto a la otra, para producir el efecto
de profundidad. Por lo general, el objeto principal está situado en el centro mientras que
todo lo demás está movido en direcciones opuestas. La imagen resultante contiene dos
imágenes filtradas por color, una para cada ojo (rojo y cian). Con la ayuda de unas gafas de
anaglifo, la corteza visual del cerebro fusionará esto dentro de la percepción de la escena
con profundidad.
2.6.1.1. CÓMO FUNCIONAN
Ver anáglifos a través de filtros de color apropiados da como resultado que cada ojo
observa una imagen ligeramente diferente. En un anáglifo rojo-cian, el ojo cubierto por el
filtro rojo verá las partes rojas de la imagen como “blancas” y las partes en cian como
“oscuras”. Mientras que el ojo que esté cubierto por el filtro cian lo percibe de forma
opuesta. El resto de la imagen será percibida igual por ambos ojos. El cerebro fusiona las
imágenes recibidas de cada ojo, y las interpreta como una imagen con profundidad.
Hay que dejar claro, que los filtros de celofán que usaremos, no compensan la
diferencia en longitud de onda de los filtros rojo y cian. Eso significa que, con las gafas de
lentes de celofán, la imagen en rojo se verá borrosa. Para evitar este error, es mejor utilizar
22. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
20
unas gafas de acrílico moldeado, empleados para compensar la dioptría y balancear el
enfoque del filtro rojo con el cian.
2.6.1.2. APLICACIÓN PRÁCTICA
Tras la breve introducción a la visión estereoscópica, se procederá a la explicación
de cómo se han tratado las imágenes resultantes de los apartados anteriores para acabar
convirtiéndola en una única imagen en tres dimensiones.
Para poder empezar a trabajar se ha de guardar la imagen en color, ya que
anteriormente, como se puede apreciar, se hacía en grises. A pesar de que este nuevo
apartado va totalmente relacionado con todo el proceso anterior, pensaremos en que se
está empezando de cero, por lo que se creará un nuevo fichero para guardar la imagen en
tres dimensiones. Partiendo de este pensamiento, se deberán reasignar unas nuevas
dimensiones a la imagen resultante, ya que, a pesar de que estarán ligeramente
superpuestas por la zona de solapamiento de ambas imágenes, su tamaño será algo mayor.
A modo de exageración, las que aquí se han utilizado son de 15250*20000 píxeles, donde
15250 corresponde al tamaño con que se estuvo trabajando en el procesado anterior.
Seguidamente, pasaremos la primera imagen al espectro de banda rojo y la
giraremos, para mayor comodidad a la hora de visualizarla en pantalla. Se hará lo mismo
con la otra, pero en este caso, eliminando el espectro de banda rojo y dejando únicamente
el verde y el azul (cian). También se le aplicará una rotación.
No se deben confundir estas rotaciones de las que se está hablando con las
anteriormente mencionadas, ya que no tienen nada que ver. Estas rotaciones no
transforman la imagen, son tan simples como las que se pueden hacer con cualquier visor
de un ordenador, no estamos sometiendo a cada uno de los píxeles a una transformación
como pasaba antes.
A continuación, se muestra el fragmento del código donde se realiza el proceso
recién explicado; redimensionar la nueva imagen resultante y grabarlas, respectivamente, en
espectros de banda diferentes (rojo y cian):
23. Geometría epipolar de un par fotogramétrico21
// IMAGEN EN 3D //
FILE ∗ pt3;
FILE ∗ pt3_copia;
ima2 = new unsigned char $3 ∗ 9750 ∗ 15250*;
fopen_s &`S3_TR`B , "Sallent_color_copia", "rb" ;
fread ima2, 3 ∗ 9750 ∗ 15250, sizeof char , pt3_copia ;
fclose pt3_copia ;
int err;
int X, Y, x, y;
ima5 = new unsigned char $3 ∗ 15250 ∗ 20000*;
for int canal = 0 ; canal < 3 ; T D d + + {
for y = 0; y < 15250; + + {
for x = 0 ; x < 20000 ; + + {
ima5$20000 ∗ y + x + canal ∗ 15250 ∗ 20000* = 150;
}
}
}
for y = 0 ; y < 9750 ; + + {
for x = 0 ; x < 15250 ; + + {
if 20000 ∗ x − 394 + y + 4300 ≥ 0
ima5$20000 ∗ x + 394 + y + 4300* = ima2$15250 ∗ y − x + 15250*;
}
}
fopen_s &`S3_TR`B , "Sallent2_color_copia" , "rb" ;
fread ima2, 3 ∗ 9750 ∗ 15250, sizeof char , pt3_copia ;
fclose pt3_copia ;
for int canal = 1 ; canal < 3 ; T D d + + {
for y = 0 ; y < 9750 ; + + {
for x = 0 ; x < 15250 ; + + {
ima5$20000 ∗ x + y + 2309 + canal15250 ∗ 20000* = ima2$15250 ∗ y − x +
15250 + canal ∗ 9750 ∗ 15250*;
}
}
}
if err = fopen_s &`S3_TR`B , "Sallent3D" , "wb" ! = 0 {
puts "error" ;
exit 0 ;
}
fwrite ima5 , 3 ∗ 15250 ∗ 20000 , sizeof char , pt3_copia ;
fclose pt3_copia ;
24. Geometría epipolar de un par fotogramétrico
22
Figura 2.6.1.2 (a): ambas imágenes por separado antes de unirlas en un solo fotograma.
Figura 2.6.1.2 (b): a la derecha se puede
ver el fotograma con las imágenes.
Arriba, un detalle de la imagen.
25. Geometría epipolar de un par fotogramétrico23
3. CONCLUSIONES
1. Las primeras tres semanas de realización del proyecto, se invirtieron en el
aprendizaje del lenguaje C básico, lo que me proporcionó los conocimientos
necesarios para poder empezar a programar mínimamente.
2. El trabajo desarrollado permitirá:
- Aplicar un giro en el espacio a dos imágenes que forman un par estereoscópico.
- Para mejorar la calidad visual de las imágenes resultantes, hemos implementado
dos métodos de interpolación de niveles digitales distintos (bilineal y convolución
cúbica).
- Se epipolarizan las imágenes obtenidas, es decir, que una línea recta pase todo a
lo largo de las x en cada imagen, y a pesar de ser relativamente distintas, pase
exactamente por los mismos puntos de referencia de la zona de solape de ambas.
- Generar una imagen tridimensional en un solo fotograma con las imágenes
modificadas.
3. De los dos métodos de interpolación utilizados, el que mejor resultados da es la
convolución cúbica, que le proporciona a la imagen un aspecto más natural.
4. El método para crear la imagen en 3D, la separación espectral anaglífica, a pesar de
ser de las más sencillas y menor coste, da un resultado suficiente.
29. Geometría epipolar de un par fotogramétrico27
AGRADECIMIENTOS
El presente proyecto no hubiera podido llevarse a cabo sin la ayuda de mi tutor,
Albert Prades, que tuvo la paciencia de atender a todas mis dudas, que no fueron pocas,
durante todo el proceso de programación.
Agradezco también, a mi familia y amigos, sobre todo a mi hermano, que me han
estado dando ánimos y apoyándome siempre, y no han dejado que tirara la toalla por muy
negras que parecieran las cosas. A Álvaro Gutiérrez, que me ha prestado mucha ayuda,
consejos y sugerencias, en la etapa final del proyecto.
Y por último, pero no menos importantes, a mis compañeros de laboratorio, con los
que he compartido momentos de desesperación y alegría, y a todos aquellos que han
venido a escuchar en qué consistía este proyecto.