La fotogrametría
La fotogrametría, es una técnica de interpretación de imágenes que tiene como objetivo lograr con una máxima precisión la dimensión, forma y espacio físico de un objeto utilizando un grupo representativo de fotografías.
la fotogrametría significa
Etimológicamente la fotogrametría significa la medida de lo escrito a través de la luz. En forma es la ciencia que utiliza la fotografía para generar medidas y su uso extiende a campos tan diversos de la ciencia y ahora del arte.
Las matemáticas usadas en la fotogrametría
La fotogrametría genera planos de alta exactitud que usando modelos matemáticos conforman un mapa de la realidad física, por eso tiene un expansivo impacto en el desarrollo de las tecnologías inmersivas.
Los comienzos
La historia de la técnica se sitúa desde la formación misma de la fotografía por Niepce y Daguerre en 1839, personas como Aime Laussedat[1] en 1850 ya discutían los principios matemáticos y físicos de la fotogrametría pero no fue hasta 1957 que el lanzamiento del Sputnik marcó el avance de las computadoras que pudieron procesar información capaz de desarrollar el máximo potencial de la técnica hasta nuestros días que los con los procesadores podemos crear objetos tridimensionales en dispositivos de realidad virtual.
En todo ese espacio de tiempo la fotogrametría fue usada por diversas disciplinas para estudiar un elemento de la realidad, desde su incorporación militar en los conflictos bélicos por su efectividad para medir territorios de guerra, en la ingeniería para crear autopistas, presas, obras de arquitectura y uso de suelo o fenómenos agrícolas. Otras aplicaciones que generaron un cambio en la forma de ver el mundo comenzaban a explorarse y se concretaría a principios del milenio comenzando a visualizar la tridimensionalidad de las ciudades mientras ya se empezaba a vislumbrar la producción acelerada de modelos de ciudades y el uso de realidad virtual[2] en el contexto de la planificación urbana, ejercicio que supone la adquisición de modelos urbanos en 3D, los datos de altura proporcionados por el escaneo aerotransportado y los planos de edificios existentes en el terreno se combinan para permitir una captura automática de datos mediante la integración de estos diferentes tipos de información. Posteriormente, los modelos de ciudad de realidad virtual se generan mediante el procesamiento de texturas, es decir, mediante el mapeo de imágenes terrestres. A principio del milenio, los avances matemáticos y tecnológicos supusieron grandes avances de la técnica que nos acercaban al uso en la realidad aumentada que se promete actualmente.
otras aplicaciones de la fotogrametría
Mientras en unos casos la técnica de fotogrametría se usaba para obtener modelos de espacios y predecir posibles terremotos[3] otros autores [4] discutían los sistemas ligados al modelado para realidad virtual, términos como la localización, parámetros de cámara, posicionamiento de los objetos y coordenadas comenzaban a explorarse, a hacerse comunes el mapa del imaginario al que todos podíamos accesar con el objetivo de lograr representaciones topográficas más exactas y reales. Autores como[5] escriben sobre los avances en las tecnologías de gráficos por computadora, software y hardware que han creado numerosos avances en la realidad virtual, entre las que se encuentran aplicaciones avanzadas de ingeniería y ciencia. La tecnología de realidad virtual se puede utilizar adecuadamente para la gestión del inventario de datos espaciales, son los albores de las primeras investigaciones que desarrollan una metodología para demostrar cómo se pueden usar los principios fotogramétricos para posicionar las representaciones usando las imágenes de registro de video y el posicionamiento de la cámara GPS y cómo el análisis de imágenes puede ayudar a producir la textura adecuada para construir la realidad, que luego se puede visualizar en un entorno virtual.
La fotogrametría en Google Maps
Todavía ni si quiera es el lanzamiento de oficial de Google Maps que sucedería el 8 de febrero de 2005 donde sin la fotogrametría no hubiera sido posible Street View, no, en realidad a finales de los noventas en los albores del nuevo milenio se discutía el uso de la fotogrametría y las implicaciones que tendrían en este nuevo mundo virtual que el milenio aceleraría, autores (Heim, Michael, 1998) hablaban de la importancia de este mundo virtual desde contestadores automáticos hasta arte interactivo pero lo que es cierto es que la tecnología de la realidad virtual traería una nueva dimensión a la cultura con sus oficinas virtuales y las amistades en el ciberespacio, el realismo virtual como guía través de nuestra vida y sugiriendo formas de armonizar las computadoras con la cultura, como resultado la mirada esclarecedora del significado y el valor de la vida humana en la era de la cibercultura.[6]
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El imaginario virtual
Es digno de mencionar el desarrollo de investigaciones para poder proyectar elementos de fotogrametría, autores[7] discutían que al observar un objeto virtual 3D visualizado estereoscópicamente en una pantalla de gran tamaño, a menudo existe una diferencia entre la profundidad calculada y la percibida del objeto. Se presentaban métodos para reducir tales diferencias de profundidad, mediante la modificación tanto de la posición de visualización como de la posición de la pantalla en el cálculo estereoscópico.
Cada vez la fotogrametría evolucionaba más, se discutía el Sistema de Información Geoespacial como una de las tecnologías clave para el establecimiento del planeta, especialmente con el desarrollo de la fotogrametría digital y la tecnología de imagen de teledetección comercial de alta resolución, algunos autores[8] comenzaban a establecer un sistema experimental de información geoespacial basado en la fotogrametría digital, el Sistema de Posicionamiento Global y la tecnología del sistema de red.
La fotogrametría y la realidad virtual
Existen muchas aplicaciones del mundo real para realidad virtual que requieren la construcción de modelos tridimensionales complejos y precisos, adecuadamente estructurados para la manipulación interactiva. Otros autores[9] presentaban métodos semiautomáticos que permiten que dichos entornos se construyan rápida y fácilmente a partir de fotografías tomadas. A la par algunos autores[10] desarrollaban métodos para analizar la precisión de la posición relativa de la cabeza al objeto y la orientación (pose) en sistemas de realidad aumentada con pantallas montadas en la cabeza. A partir de estimaciones probabilísticas de los errores en los sensores de seguimiento óptico, la incertidumbre en la postura de la cabeza al objeto se puede calcular en forma de una matriz. La incertidumbre posicional se puede visualizar como un elipsoide 3D.
El principio del milenio había generado un nuevo espíritu en la sociedad globalizada, los investigadores[11] comenzaban a explorar formas de bajo costo para producción virtual y veían en la técnica de fotogrametría un aliado para la producción de modelos 3D.
Algunos autores[12] ya documentaban que la grabación en alta resolución de sitios patrimoniales había estimulado una gran cantidad de investigaciones en campos como la fotogrametría y la visión por computadora, proponiendo numerosos algoritmos y metodologías.
El futuro de la fotogrametría
De tal forma que la fotogrametría es usada en la realidad virtual para conservar la herencia de espacios históricos[13] otros autores[14] hablan de nuevos términos como
la adquisición de datos, cajas de herramientas de uso general en fotogrametría digital, aero-triangulación, herramientas digitales para ortofotografía y uso de realidad virtual de imágenes digitales procesadas para aplicaciones meteorológicas de la fotogrametría digital. Otros autores[15] documentan la dificultad para crear modelos fotorealistas usando imágenes individuales, se habla de una necesidad que crecía en muchas áreas como realidad virtual, ciencia, medicina y entretenimiento usando modelos en 3D y se seguía perfeccionando la fotogrametría para crear modelos de ciudades, acercándonos más al uso de Google Maps en live view tal y como lo conocemos ahora.[16]
Algunos autores presentaban aplicaciones de patrimonio cultural que requieren la reconstrucción en 3D de objetos y escenas del mundo real, cada vez se ha vuelto más común el modelado 3D para este propósito, principalmente en los avances de las técnicas de escaneo láser, el software de modelado 3D, las técnicas de modelado basadas en imágenes, la potencia de la computadora y la realidad virtual. Se habla de tecnologías basadas en nuestra experiencia durante más de una década de tratar de modelar con precisión y completamente los monumentos y sitios patrimoniales a gran escala. Utilizando técnicas interactivas y automáticas, como la fotogrametría para modelar una estructura o sitio altamente detallado con varios niveles de realismo. Construíamos modelos basados en imágenes para formar elementos estructurales, y escaneo láser para detalles finos y superficies esculpidas.
Muchos otros autores[17] escribían sobre temas y presentaban investigaciones en el área de prototipos virtuales y rápidos, ya eran 5 años después del cambio de milenio y la técnica seguía evolucionando y se había combinado con otras herramientas nacientes del propio cambio de mileno como imágenes médicas, ingeniería inversa, realidad virtual y mixta, creación de prototipos, biofabricación e ingeniería de tejidos, tecnologías avanzadas de creación rápida de prototipos y microfabricación, biomimética y materiales, dentro ingeniería concurrente o impresión en 3D. Sin lugar a dudas un futuro prometedor para una técnica ahora al alcance de todos.
Bibliografia
[1] Laussedat, A. 1898. Recherches sur les instruments, les méthodes et le dessin topographiques. Paris: Gauthier-Villars.
[2] Brenner, Claus & Haala, Norbert. (2001). Fast Production Of Virtual Reality City Models. 32.
[3] Bitelli, G., R. Camassi, and E. Ercolani. 1998. «Photogrammetry, Virtual Reality and GIS for Earthquake Damages Evaluation». INTERNATIONAL ARCHIVES OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING. 32 (6W4): 75-80.
[4] El-Hakim, Sabry. 1998. Theme issue on imaging and modeling for virtual reality. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Vol. 53 (1998).
[5] Bhagawati, Dwipen. (2001). Photogrammetry and remote sensing for visualization of spatial data in a virtual reality environment.
[6] Heim, Michael. 1998. Virtual Realism. Oxford University Press, USA. http://www.myilibrary.com?id=65515.
[7] Yoshida, Miyazaki, Hoshino, Hasegawa, Ozeki, Yasuda, and Yokoi. 1999. «A technique for precise depth representation in stereoscopic display». 80-84.
[8] Zhao Yongping, Liu Zhao, and Guo Jingjun. 2000. «Geospatial Information System establishment based on digital photogrammetry and high resolution remote sensing image». 7: 2893-2895 vol.7.
[9] Simon Gibson, and Toby Howard. 2000. Interactive reconstruction of virtual environments from photographs, with application to scene-of-crime analysis.
[10] Hoff, W., and T. Vincent. 2000. «Analysis of head pose accuracy in augmented reality». IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 6 (4): 319-334.
[11] Samoylov, D. 2000. «DEVELOPMENT OF LOW-COST VIRTUAL REALITY SYSTEMS BASED ON REAL SITES AND OBJECTS 3D MODELS». INTERNATIONAL ARCHIVES OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING. 33: 683-690.
[12] Beraldin, Jean-Angelo, Picard, Michel, El-Hakim, Sabry, Godin, Guy, Latouche, C., Valzano, V., and Bandiera, A. 2002. Exploring a Byzantine Crypt Through a High-Resolution Texture Mapped 3D Model: Combining Range Data and Photogrammetry. http://nparc.cisti-icist.nrc-cnrc.gc.ca/npsi/ctrl?action=shwart&index=an&req=5763850&lang=en.
Borra, D., M. Forte, E. Pietroni, and C. Rufa. 2003. «Virtual reality and virtual heritage: the Scrovegni Chapel’s Project». INTERNATIONAL ARCHIVES OF PHOTOGRAMMETRY REMOTE SENSING AND SPATIAL INFORMATION SCIENCES. 34: 83.
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[14] Egels, Yves, and Michel Kasser. 2003. Digital Photogrammetry. Florence, USA: CRC Press. http://public.ebookcentral.proquest.com/choice/publicfullrecord.aspx?p=4634287
[15] Kuzu, Yasemin. 2004. Volumetric object reconstruction by means of photogrammetry. Technische Universität Berlin. http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2004/745/.
[16] Emem O., and Batuk F. 2004. «Generating precise and accurate 3D city models using photogrammetric data». International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences – ISPRS Archives. 35.
[17] International Conference on Advanced Research and Rapid Prototyping, and Paulo Bártolo. 2005. Virtual modeling and rapid manufacturing: advanced research in virtual and rapid prototyping. London: Taylor & Francis.
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