Software para generar DEM y ortomosaicos con imágenes de drones


Actualmente, existen diversos software que se basan en la técnica fotogramétrica para generar modelos digitales de elevación (DEM) y Ortomosaicos a través de imágenes tomadas desde VANTs, los más comerciales son:

Agisoft PhotoScan:

Es un software comercial ruso desarrollado por la compañía Agisoft LLC fundada en 2006. Este software actúa de manera automatizada, no necesita herramientas u otros programas adicionales para operar, ni tampoco se requiere conexión a internet (Ramírez, et al., 2015).
Es un avanzado sistema de modelado en 3D basada en imágenes fijas, puede operar con imágenes arbitrarias y es controlable en todos los procesos para crear el modelo digital de superficie y el Ortomosaico. (Agisoft, 2016). El procesamiento de las imágenes y la reconstrucción del modelo en 3D se componen de cuatro etapas principales (Agisoft, 2016): Alineación de las imágenes,  construcción de nube densa, mallado,  después de la geometría se puede texturizar y luego generar el modelo digital de elevación y el Ortomosaico.

Este software tiene una gran velocidad de cálculo, y corrige automáticamente los errores de las deformaciones fotográficas y distorsiones del objetivo. Tiene la ventaja de que la cámara fotográfica no necesita una calibración previa, por lo que nos brinda la posibilidad de usar cualquier cámara, (Peinado, Fernández, & Agustín, 2014).

Pix4Dmapper: 

Pix4D Pro Mapper es una herramienta de origen suizo desarrollada por Christoph Strecha, investigador en el campo de la fotogrametría digital orientada a VANTs. Se encuentra en el mercado desde el año 2011.
Es capaz de combinar todo tipo de imágenes aéreas y terrestres para la obtención final de productos 2D y 3D. Permite la generación de nubes de puntos 3D, así como la producción de modelos digitales de superficie y de elevaciones a partir de los cuales es capaz de generar ortofotos verdaderos. Capaz de tratar imágenes de todo, ya sean RGB, NIR tanto multiespectrales como hiperespectrales. Posee un amplio abanico de posibilidades para la producción de productos orientado a la agricultura de precisión, los cuales no han sido objeto de estudio.


Figura 1. MDS (Izquierda) y MDT (Derecha) del centro de la ciudad de Lausana, Suiza (Pix4D, 2017)
Figura 2. Muestra de las imágenes geoetiquetadas en google Earth con pix4D (Pix4D, 2017).

Pix4d Mapper tiene una función de mostrar automáticamente el centro de la imagen en Google Earth (Figura 2.), para ello es necesario cargar las imágenes. El software incluye un algoritmo de calibración automática de la cámara que toma la información completa de cada píxel de las imágenes para estimar la calibración óptima de la cámara y lente para cada vuelo. Esta característica es fundamental para asegurar una precisión perfecta en cualquier condición climática, sin ninguna intervención manual y tediosa del usuario que implique pasos propensos a errores (Suziedelyte-Visockiene, Brucas, & Ragauskas, 2014). 

El procesamiento de las imágenes y la reconstrucción del modelo en 3D se componen de tres etapas principales (Pix4D, 2017) los cuales se realizan automáticamente, únicamente se definen algunos parámetros: Procesamiento inicial, Nube densa y malla, Modelos digitales de superficie y ortomosaico.

Photomodeler




Inpho UASMaster

Es una Software de la empresa Trimble Geoespcial. Funciona con vehículos de ala fija así como multirotor. El software demostró un procesamiento exitoso incluso en cámaras de mano, Globos topográficos y otros tipos de sistemas aéreos no tripulados (Trimble, 2017). 
El Flujo de Trabajo fotogramétrico consta de cuatro pasos: i) Georeferenciación, calibración, alineación de la imagenes, ii) Creación de la nube de puntos densa, modelos digitales de superficie y de terreno, iii) Editar y refinar los modelos digitales de terreno, iv) Creación de Ortomosaicos. 

PIXUAV

Es una librería dedicada a los VANTs en el procesamiento de vídeos. Ofrece estabilización de vídeo, de súper-resolución, de mejorar las imágenes en movimiento y seguimiento de objetos. Disponible en Windows y Linux. (InPixal, 2017).

VISUAL SFM

Es un software de código abierto e interfaz gráfica de usuario (GUI application) sirve para la reconstrucción 3D usando la estructura de movimiento (SFM) (VSFM, 2017). Desarrollado por Changchang Wu, el cual es complementado con otras herramientas, también de código abierto, que se descargan adicionalmente como PMVS/CMVS de Yasutaka Furukawa y CMP-MVS de Michal Jancosek (Ramírez, et al., 2015).

EnsoMOSAIC


Herramienta fotogramétrica finlandés útil para procesar imágenes de plataformas tripuladas y no tripuladas ya sean VANTs o aeronaves convencionales. Compatibles con cámaras aéreas de gran formato, térmicas y sensores hiperespectrales, incluyendo combinación de cámaras. Permite la generación de ortomosaico y nube de puntos. Entre sus principales funcionalidades son: autocalibración de la cámara, soporte para imágenes multiespectrales, fusión de datos para procesar imágenes provenientes de diferentes sistemas de sensores y cámaras, imágenes en cualquier formato común, entre otros (Mosaicmill, 2017).
Figura 3. Fotogrametría con EnsoMOSAIC (Mosaicmill, 2017)

La orientación de la imagen (Roll-Pitch-Yaw u Omega-Phi-Kappa) y los puntos de control de tierra se pueden leer en el proceso de los registros del sensor o archivos externos, estos no son necesarios, pero aumentarán la precisión y la velocidad de procesamiento.

Autodesk ReCap

Es una aplicación útil para crear modelos 3D (BIM, AEC, MCAD) mediante información ya sea escaneada (escáner Laser) o capturada desde fotos. Las aplicaciones en las que más se usa Autodesk ReCap son: Modelado de sitios como almacenes, plataformas petroleras y edificios, captura 360° de carreteras y obras de construcción, medidas de distancia diámetros, ángulos, en ortomosaico, , recorridos visuales, nubes de puntos etc. (AutoDesk, 2017).
Figura 4. Nube de puntos en Autodesk ReCap (AutoDesk, 2017)

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Literatura Citada 
Agisoft. (2016, Noviembre 8). Agisoft PhotoScan User Manual: Professional Edition, Version 1.2. San Petersburgo, Rusia.
AutoDesk. (12 de 03 de 2017). Obtenido de ReCap 360: http://help.autodesk.com/view/RECAP/2017/ENU/?guid=GUID-91810DA7-71F5-4C6C-989C-790455B7C847
InPixal. (13 de 02 de 2017). InPixal. Obtenido de InPixal: http://www.inpixal.com/en/pixuav-drone-library/
Mosaicmill. (2017, 03 09). Obtenido de Ensomosaic: http://www.mosaicmill.com/ensomosaic/description.html
Peinado, Z., Fernández, A., & Agustín, L. (2014, Mayo). Combinación de fotogrametría terrestre y aérea de bajo coste: el levantamiento tridimensional de la iglesia de San Miguel de Ágreda (Soria). Virtual Archaeology Review, 5(10), 51-58.
Pix4D. (2017, 03 03). pix4d. Retrieved from Soporte: https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/202560579-How-to-automatically-generate-a-Digital-Terrain-Model-DTM-#gsc.tab=0
Ramírez, N. L., Huerta, R., Yepéz, F. D., & Lozano, D. F. (2015). Experimento práctico para evaluar la eficiencia en la producción de nubes de puntos de tres programas fotogramétricos. SELPER-XXI-México-UACJ-2015, (pp. 1-8). Ciudad Juárez.
Trimble (08 de 12 de 2017). Obtenido de Fotogrametría-Inpho UAVMaster  https://geospatial.trimble.com/products-and-solutions/inpho-uasmaster
Suziedelyte-Visockiene, J., Brucas, D., & Ragauskas, U. (2014). Comparison of UAV images processing softwares. JVE Journals, 1, 111-121.
VSFM. (2017, 02 13). VSFM. Retrieved from http://ccwu.me/vsfm/

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