Brito, Jorge Luís Nunes e Silva. Fotogrametria digital. Rio de Janeiro: EdUERJ, 2007. 196 p.

Capítulo 1 – Introdução à fotogrametria digital

1.1. Fotogrametria: conceito inicial

Do grego: photon [luz], graphos [escrita] e metron [medições], significa medições executadas através de fotografias. Consenso geral define tal termo como a ciência e tecnologia de se obter informação confiável por meio de imagens adquiridas por sensores. *+ definições (p. 11)

1.2. Contradições e divergências quanto ao conceito de fotogrametria

Técnica de sensoriamento remoto – revolução de técnicas, obtenção de imagens multiespectrais através de sensores digitais, e introdução de sensores orbitais (por ex. satélites). De início, imagens possuíam baixa resolução geométrica, os sistemas ainda eram rudimentares e não era possível a visualização estereoscópica das imagens (e assim a fotogrametria prima pela restituição de cartas ou mapas do terreno). (p. 13)

Dicotomia entre fotogrametria e sensoriamento remoto – não era coerente. (p. 14)

Tendência hoje – fotogrametria inserida no contexto global do sensoriamento remoto, definido como ciência e tecnologia de aquisição de informação sobre um objeto sem contato direto entre este e o sensor. (p. 15)

1.3. Objetivo e classificações da fotogrametria

Objetivo principal da fotogrametria – “a reconstrução de um espaço tridimensional, chamado de espaço-objeto, a partir de um conjunto não-vazio de imagens bidimensionais, chamado de espaço-imagem.” (p. 16)

Transição de sistema bidimensional (fotográfico) e sistema tridimensional (espaço-objeto). (p. 16)

Pontos de controle – expressos no espaço-objeto. Quanto maior o número dos pontos de controle, melhores são os resultados finais. (p. 16)

“Fotogrametria é a ciência e tecnologia de se reconstruir o espaço tridimensional, ou parte do mesmo (espaço-objeto), a partir de imagens bidimensionais, advindas da gravação de padrões de ondas eletromagnéticas (espaço-imagem), sem contato físico direto entre o sensor e o objeto ou alvo de interesse.” (p. 16)

Classificações: Fotogrametria terrestre, fotogrametria aérea, fotogrametria orbital. (p. 18)

1.4. Breve histórico da fotogrametria

1.4.1. Fotogrametria pioneira (1840-1900)

Uso da fotografia para levantamentos topográficos. Princípios fotogramétricos – desenvolvidos em 1851 por Aimé Laussedat, seguido por Meydenbauer e Ernst Mach. Em 1889 nasce o primeiro livro teórico sobre a ciência, o Manual de Fotogrametria de C. Koppe. (p. 19)

1.4.2. Fotogrametria analógica (1901-1950)

Estereocomparador de Pullfrich – facilitador do trabalho, substitui cálculos por aparelhos óptico-mecânicos. (p. 19)

Técnica de retificação de fotografias aéreas – Theodore Scheimpflug; Uso amplificado de retificadores analógicos, sendo substituídos posteriormente pelos restituidores analógicos, que permitiam visão estereoscópica através do uso de um par estereoscópico (duas fotografias com área de sobreposição). Obtenção de cartas topográficas precisas. (p. 19)

Fototriangulação analógica – facilita o trabalho permitindo o adensamento em laboratório dos pontos de campo. Paralelamente surgem as câmaras métricas – melhora na precisão das medições efeituadas. (p. 20)

1.4.3. Fotogrametria analítica (1951-1990)

Invenção do computador facilitando os processos fotogramétricos. Dr. Helmut Schmidt, 1953, bases da fotogrametria analítica. (p. 20)

Restituidor analítico – Uki Helava, 1957 – Servomecanismos para medir coordenadas das marcas fiduciais de pontos homólogos nas imagens.

1.4.4. Fotogrametria digital (1990-Hoje)

Nasce nos anos 80 – uso de imagens digitais como fonte primária de dados. Processamento interativo de imagens digitais. Ortoimagens ou imagens ortorretificadas (imagens em perspectiva ortogonal) e mosaicos digitais (junção de várias imagens). (p. 21)

Fotogrametria digital x fotogrametria apoiada por computador – somente na primeira tem-se uma análise computacional completa de todo o processo. (p. 22)

1.5. Objetivo da fotogrametria digital

Objetivo principal – reconstrução automática do espaço tridimensional (espaço-objeto) a partir de imagens bidimensionais (espaço-imagem). (p. 23)

Ortorretificação – transforma uma imagem em perspectiva central em outra em perspectiva ortogonal (ortoimagem). (p. 23)

1.6. A estação fotogramétrica digital

*Detalhe sistemas

1.7. Exemplos de estações fotogramétricas digitais e software de fotogrametria digital

Z/I Imaging, LH-Systems, ISM, KLT, DAT/EM, VinGeo, DVP, TopoL, VirtuoZo, Autometric/Boeing, E-foto, etc. (p. 25 a 33)

1.8 Considerações finais

*Resumo de onde encontrar cada item no capítulo

Capítulo 2 – Princípios básicos de fotogrametria (p.35); Capítulo 3 – Tópicos em processamento de imagens aplicados à fotogrametria (p. 71); Capítulo 4 – Orientação interior (p. 91); Capítulo 4 – Orientação exterior (p. 107)

***Muito específicos

Capítulo 6 – Fototriangulação analítica

“Crê-se que a fototriangulação seja uma das soluções matemáticas mais elegantes da engenharia cartográfica, uma vez que permite a economia de tempo na produção de dados cartográficos digitais, bem como implica notável redução dos custos de produção dos mapas topográficos, especialmente no que se refere às operações de levantamento geodésico e topográfico.” (p. 124)

Conhecimento do centro de perspectivas e ângulos de Euler; (p. 124)

Bundle adjustment – execução de ressecção espacial simultânea à execução de interseção espacial para um conjunto de imagens adquiridas sobre o trecho. Densificação de pontos de campo. Totalmente analítico. Usado pela maior parte dos restituidores analíticos e soluções digitais atuais. (p. 125)

MMQ – Método dos mínimos quadrados

***Específico a partir daqui

Capítulo 7 – Retificação e normalização de imagens

“Segundo Andrade (1998), retificar uma imagem consiste em projetá-la, segundo seu próprio feixe perspectivo, em um plano horizontal. Isso significa que, por intermédio da retificação, é possível modificar e até mesmo eliminar completamente os ângulos de atitude da câmara em relação a um dado referencial, bem como a distância focal da imagem resultante. Tal fato pode ser evidenciado mais claramente na figura abaixo:

” (p. 143)

Métodos matemáticos – Transformação afim, transformação projetiva.

***Específico a partir daqui

Capítulo 8 – Geração de modelos numéricos de elevações

Conceitos:

Modelagem digital do terreno – conceito novo, objetiva a execução de projetos de estradas auxiliados por computação. (p. 157)

MDS – Modelo digital de superfície: Representação numérica para uma determinada superfície do terreno, expressa vários atributos, como temperatura, pressão, declividade, altitude. (p. 157)

MNE – Modelo digital de elevações: Um MDS que representa altitudes. (p. 157)

Aquisição de dados: por fotogrametria, via GPS em método cinemático/semicinemático, digitalização de cartas em papel através de mesa digitalizadora e digitação de coordenadas de determinados pontos, a partir de inspeção de carta ou fototriangulação. (p. 158 e 159)

*específico

Capítulo 9 – Geração de ortoimagens

Conceitos:

Ortoimagem – imagem em perspectiva ortogonal. Imagens de câmera convencional estão em perspectiva central, contendo erros devido a rotação do sensor e deslocamentos devido ao relevo. (p. 165)

A imagem em projeção ortogonal, ao contrário da projeção central, pode ser tomada como um documento cartográfico e empregada em qualquer atividade que demande um mapa, carta ou fonte de dados similar. (p. 166)

Ortorretificação – transformar imagens de perspectiva central em ortoimagens. Aparelhos: ortoprojetores – caro e de processo demorado. (p. 167)

Ortorretificação em fotogrametria digital – realizada por meio de transformações sobre números digitais dos pixels das imagens de origem e ortorretificadas. (p. 169)

Modelos matemáticos empregados: transformação afim, projetiva (ambos abordados em um capítulo anterior, constam fórmulas e explicação específica) e retificação diferencial. Transformação afim: empregada quando o centro da perspectiva está longe do terreno imageado, sendo um método aproximado. Transformação projetiva: empregada quando se trata de uma região bastante plana, como a fachada de uma edificação, também é um método aproximado. Retificação diferencial: por ele são obtidos os melhores resultados. Objetiva gerar uma nova imagem através da reconstrução dos feixes perspectivos. (p. 169, 170 e 171)

Capítulo 10 – Restituição fotogramétrica digital

A restituição objetiva a interpretação das diversas feições manifestas no terreno, extraindo-as geograficamente referenciadas – coordenadas no espaço-objeto –, a fim de compor a base cartográfica de uma região geográfica em uma dada escala. Será uma descrição de feições geográficas por meio das coordenadas de pontos ao longo de sua geometria no sistema do espaço-objeto. (p. 177)

Estereoscopia humana: cada olho vê a mesma cena de um ângulo diferente, e suas imagens são fundidas no cérebro, proporcionando a percepção de profundidade, dimensão perdida na observação individual das imagens. (p. 178)

Sendo assim, poderá ser feito uma simulação do sistema de visão humana, fotografando o mesmo objeto de pontos de vista distintos, de forma que haja uniformidade na escala das imagens e superposição na direção da cobertura fotográfica. (p.178 e 179)

Paralaxe estereoscópica é definida como o deslocamento aparente da posição de um corpo ou objeto em relação a um ponto ou sistema de referência, causado pela mudança do ponto de observação. (p. 180)

Segundo a ASPRS (Sociedade Americana de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto), os sistemas de visualização estereoscópica de estações fotogramétricas digitais são classificados, quanto ao tipo, em: a) separação espacial; b) separação espectral; c) separação temporal; e d) numa combinação dos dois métodos anteriores. (p. 183)

Referências bibliográficas (a procurar)

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———. Curso de fotogrametria digital (notas de aula). Mestrado de Sistemas e Computação. Rio de Janeiro: UERJ, 2003.

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