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Calibración de cámaras fotográficas digitales no-métricas

Hoy en día se encuentra en el mercado gran variedad de cámaras fotográficas digitales no-métricas, tanto para el uso fotográfico profesional, como para uso familiar (amateur). Estas últimas, poseen buena calidad radiométrica, pero baja calidad geométrica para uso métrico, provocada por la distorsión del objetivo. Por ello, antes deutilizar estas cámaras en tareas fotogramétricas es necesario realizar la calibración de las mismas, que consiste en determinar los parámetros de calibración

Existen varios métodos para obtener los parámetros de calibración de “cámaras fotográficas”, entre ellos podemos citar el Método de Laboratorio (efectuado en este trabajo), Método de Campo (Multicolimador) y Método Estelar. Los parámetroscalculados incluyen los Parámetros Internos que se detallan a continuación.

Los parámetros internos definen las coordenadas en pixel de un punto en la imagen digital con respecto a las coordenadas en el cuadro de referencia de la cámara, es decir, dan los Parámetros Proyectivos Interiores: Xp, Yp, C, K1, K2,K3, P1,P2, donde los P son coeficientes de Distorsión Tangencial y los K Son coeficientesde Distorsión Radial.

A continuación se efectuara una breve explicación de cada método.
Métodos de laboratorio.
El método del multicolimador emplea un número de colimadores colocados según un arreglo angular conocido. Un colimador consiste en un lente con una cruz montada, esta lente esta enfocada al infinito.
Los rayos de luz que proyecta la cruz a través del lente, emergen paralelos. Silos mismos son dirigidos hacia el objetivo de una cámara, la cruz debe ser proyectada nítidamente en el plano focal.
Un Multicolimador de cámara consiste en varios colimadores individuales montados en dos planos perpendiculares. Un plano de colimadores es ilustrado en la figura 1. Los colimadores individuales son rígidamente fijados, de tal manera que los ejes ópticos de los colimadores adyacentesse intersecten en ángulos “φ” conocidos. La cámara a ser calibrada es colocada de manera que su plano focal sea perpendicular al eje del colimador central y que el punto nodal anterior del objetivo quede en la intersección de todos los ejes de los colimadores.
La cámara es orientada de manera que cuando la foto es tomada, las cruces del colimador se proyectarán a lo largo de la dirección quecorresponde al plano horizontal de los colimadores, figura 2.
Las cruces A hasta M de la figura 1 son proyectadas desde a hasta m, según la figura 2. Las cruces del plano perpendicular de colimadores son proyectadas desde n hasta y en la figura 2.

Colimadores individuales (tomado de Wolf, 1974) Posición de las imagen de los colimadores en el plano focal.(tomado y adaptado de Wolf, 1974)
figura 1 figura 2
Métodos de campo y estelar.
Estos métodos constituyen una alternativa a la de calibración en laboratorio, presentando la ventaja deno necesitar un equipo especial caro y preciso. En el método de campo, la cámara se dispone con el eje óptico en posición horizontal y se procede a fotografiar una serie de blancos colocados frente a la cámara, espaciados entre si a distancias regulares, perfectamente determinadas. Los ángulos existentes entre los blancos y la cámara son medidos usando técnicas topográficas precisas. Los blancosson colocados suficientemente lejos de la cámara de manera que no haya degradación apreciable de la imagen.
En el método estelar, un arreglo de blancos consistentes en estrellas identificables es fotografiado. Las ascensiones rectas y declinaciones de las estrellas pueden ser obtenidas a partir de efemérides en el preciso instante de la exposición, por lo que los ángulos existentes entre las...