modernas tecnologia de aquisição de imagens

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Bol. Cinc. Geod., Curitiba, v. 6, no 1, p. 49-64, 2000. (ISSN 1413-4853)

MODERNAS TECNOLOGIAS DE AQUISIODE IMAGENS EM FOTOGRAMETRIA*

Antonio M. G. TOMMASELLIJlio K. HASEGAWA

Maurcio GALO

Universidade Estadual Paulista UnespFCT - Faculdade de Cincias e Tecnologia

Departamento de CartografiaRua Roberto Simonsen, 305, CP 468, 19060-900 Presidente Prudente SP

{tomaseli, hasegawa, galo}@prudente.unesp.br

RESUMOO objetivo deste trabalho apresentar uma viso geral de alguns sensores digitaisutilizados em mapeamento, comparando sua eficincia com o processoconvencional de aquisio de dados em Fotogrametria. Ser dada nfase scmaras de vdeo, sensores de frame e sensores tri-lineares digitaisaerotransportados, sendo apresentadas e discutidas as vantagens, limitaes etendncias atuais de aplicao destes sistemas.

ABSTRACTThe aim of this work is to present an overview of recent digital sensors used inmapping activities and to compare its performance with respect to the conventionalphotogrammetric process of data acquisition. The emphasis will be given to thevideo cameras, frame sensors and airborne digital three-linear sensors, showing theadvantages, limitations and perspectives of applications of these systems.

INTRODUO

Embora disponveis h mais de duas dcadas para imageamento emplataformas orbitais, os sensores digitais tm sido pouco empregados paramapeamento em escalas grandes pelo processo fotogramtrico. Isto se deve altaresoluo e eficincia das cmaras fotogramtricas convencionais e aos requisitosde exatido exigidos para o mapeamento em escalas grandes.

No mercado de cmaras domsticas, a tecnologia digital est sendodisseminada, embora os custos das cmaras e da reproduo em papel ainda sejamsuperiores aos processos convencionais baseados em filmes. Para aplicaes em

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mapeamento, entretanto, h uma demanda por sensores de alta resoluo e comgrande rea de cobertura, o que significa dispositivos CCDs com grande nmero deelementos sensores.

Estas cmaras digitais foram introduzidas recentemente no mercado,possuindo resoluo e cobertura compatveis com as obtidas por uma cmarafotogramtrica convencional. Entretanto, os custos do aerolevantamento comcmaras digitais desta natureza, ainda superior aos de um aerolevantamentoconvencional. Como a tecnologia digital avana muito rapidamente, espera-se parabreve a remoo destes problemas.

Por outro lado, o advento dos novos satlites imageadores, oferecendo umelemento de resoluo da ordem de 1m, no dever afetar os processos deproduo de cartas em escalas grandes, que continuaro a ser feitas poraerofotogrametria, por vrias razes:

a configurao geomtrica (relao base/altura) dos estereopares (quandodisponveis) inferior quela obtida por processos fotogramtricos de baixaaltitude; no possvel alterar a altitude e a freqncia temporal dos sensoresorbitais, ao passo que as plataformas areas podem coletar imagens a baixaaltitude, permitindo o mapeamento em escalas grandes com a freqnciadesejada; de acordo com Dowman (1996), h uma relao entre o nmero de pares delinhas visveis na imagem e de pixels, da ordem de 1:2 a 1:3, ou seja, sonecessrios de 2 a 3 pixels para identificar um par de linhas. Portanto, para umtamanho de pixel de 1m seriam identificveis objetos isolados da ordem de 3metros, o que restringe o uso destas imagens para aplicaes em escalasgrandes; para aplicaes na qual o fator tempo seja um fator limitante, a utilizao deprodutos de natureza orbital fica prejudicada devido ao ciclo de aquisio,processamento e disponibilizao para o usurio.

O QUE UM SENSOR CCD?

O corao da tecnologia de imageamento digital o chip CCD (ChargeCoupled Device). Os dispositivos de acoplamento de carga (CCD) so circuitosintegrados de silcio usados como transdutores de imagem. Um dispositivotransdutor aquele capaz de transformar uma forma de energia em outra, no casoenergia luminosa em energia eltrica. Os sensores CCDs so fabricados sob oformato de um conjunto linear ou bidimensional (matricial) de clulas (figura 1).

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a)

Elemento sensor : Eletrodos de metal

Substrato tipo P

Semicondutor

Zona deDepleo

xido Isolante (Dioxidode Silcio Transparente

b)Figura 1: O sensor CCD (Charge Coupled Device): (a) Corte esquemtico de umsensor CCD; (b) Exemplo de um CCD de uma cmara digital Kodak DC40 (fonte:www.kodak.com)

Na figura 1(a) mostra-se um corte esquemtico das partes de um chip CCDe na figura 1(b) um exemplo de um modelo usado em uma cmara de usodomstico.

O desenvolvimento tecnolgico dos sensores para captura de imagens, destanatureza, tem provocado melhorias significativas que permitem o aumento daresoluo radiomtrica, comparada tecnologia analgica e aos filmespancromticos, pois cobrem um campo mais amplo do espectro eletromagntico,como pode ser visto na figura 2 (WRIGHT, 1993).

Figura 2: Curvas de sensibilidade espectral para diferentes tipos de sensores.(Fonte: WRIGHT, 1993)

Segundo SHORTIS & BEYER (1996) os sensores de silcio fornecem umaresposta melhor deteco de radiao no intervalo espectral de 400 - 1100 nm,como pode ser se visto no grfico mostrado na figura 2.

AQUISIO DE IMAGENS DIGITAIS

Um sistema bsico de coleta (ou aquisio) de imagens contm um sistemade lentes, um material foto-sensvel e um sistema de gravao final da imagem. Nocaso de cmaras convencionais o material fotosensvel um filme qumico.

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Quando se fala em fotografia digital ou imagem digital, o detector um sensorde estado slido, e o mais comum o CCD.

No CCD matricial os pixels so criados por milhares de fotoclulasmicroscpicas, que so fotosensvies. Como as cmaras normalmente tm somenteum CCD, a captura de imagens coloridas feita utilizando-se uma matriz de filtrosRGB, colocada na frente do CCD. Posteriormente as cores so interpoladascomputacionalmente. Alguns poucos modelos de cmaras de vdeo e/ou digitaispossuem 3 CCDs, um para cada cor primria.

DIGITALIZAO EM SCANNERS

O scanner um dispositivo tico-mecnico-eletrnico que faz umavarredura na imagem fotogrfica produzindo uma imagem digital, que pode serarmazenada e processada em computador. Neste sentido, pode-se dizer que oscanner produz uma cpia digital do negativo ou da foto. Esta imagem digitalpode ser manipulada de vrias maneiras, incluindo a ampliao ou reduo em telae a impresso em impressoras a laser, trmicas, jato de cera, ou jato de tinta de altaresoluo.

Os scanners so um tipo de dispositivo de captura de imagens digitais queusam trs linhas de sensores CCD, cada qual com um filtro colorido, numa dascores primrias (RGB). Cada um dos sensores lineares, que contem milhares defotoclulas, varre a imagem analgica (fotografia) para capturar a imagem, umalinha por vez.

Existem outros tipos de scanners como os de cilindro (ou tambor), os demesa (flatbed) e os manuais. Os scanners de cilindro so de ltima gerao e tmsido muito usados pela indstria grfica.

O processo de converso da luz refletida em fotografias analgicas paraimagens eletrnicas chamado converso fotoeltrica. Este processo pode serresumido em alguns passos:

em cada pixel amostrado, a fotoclula do CCD l a luz refletida (outransmitida) pela fotografia e gera um sinal eltrico proporcional quantidadede luz; quanto maior a intensidade de luz, maior ser a voltagem gerada; esta voltagem armazenada em um capacitor e depois transferida para umregistrador; a voltagem redirecionada para um conversor A/D analgico-digital.No processo de quantizao so atribudos valores numricos aos pixels, o que

determina a profundidade do pixel. Quanto maior for o nmero de bits que oconversor A/D puder processar, mais valores de brilho podero ser representados.

A diferena dos scanners fotogramtricos em relao aos scannersconvencionais est na qualidade geomtrica de posicionamento do CCD, o quedepende do tipo de servo-motor utilizado e da confiabilidade dos componentes

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mecnicos. Em alguns modelos, h uma placa reseau sobre a rea de digitalizao,que permite aferir a qualidade da digitalizao.

Um dos elementos fundamentais de um scanner a sua resoluo tica, isto ,o tamanho do pixel obtido por meios ticos. importante distinguir entre aresoluo do scanner, que eqivale ao tamanho do pixel e resoluo da imagem,que pode ser reamostrada por interpolao chegando a um pixel menor do que oobtido por meios ticos.

CMARAS DIGITAIS

As cmaras digitais so dispositivos para a coleta e armazenamento deimagens digitais. De modo geral, uma cmara digital possui um sistema de lentes,um chip CCD, processadores e uma memria para o armazenamento das imagens.Trata-se de um pequeno computador, pois possui capacidade de processamento ede comunicao com outros computadores. A figura 3 apresenta um esquema daspartes de uma cmara digital genrica. As partes individuais e as formas deinterface com o usurio e com o computador variam de acordo com o fabricante emodelo.

MEMRIA

Processamentode cores e

compactao

SensorCCD

Lentes

CircuitosEletrnicos

FiltroColorido

CENAA/D

Framebuffer

ConversorAnalgico/

Digital

Figura 3: Esquema de captura de imagens por uma cmara digital.

O conversor A/D transforma o sinal eltrico analgico gerado pelo CCD emum sinal digital, que armazenado em uma memria temporria (frame-buffer).Esta imagem , ento, processada para a interpolao de cores e compactao,sendo armazenada em uma unidade de massa. Em alguns modelos esta unidadepode ser um carto de memria flashcard ou mesmo um disco rgido SCSI. Asimagens armazenadas podem ser transferidas para o computador por intermdio deuma conexo serial, SCSI ou outros tipos de interface.

A figura 4 mostra uma imagem area coletada com uma cmara digital deuso domstico, a Kodak DC-210, que possui resoluo de 1152x864 pixels. Afigura 4(a) mostra a imagem original reamostrada e as figuras 4(b) e 4(c) poresampliadas da mesma imagem, permitindo uma noo dos detalhes capturados.

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a)

b) c) Figura 4: Exemplo de imagem area coletada com a cmara digital KodakDC210: (a) Imagem original reamostrada; (b) e (c) detalhes da imagem.

FILMADORAS

A tecnologia de aquisio de dados primrios (imagens) para Fotogrametriatem se mostrado muito verstil, possibilitando o uso de diversos dispositivos paraesta operao. Neste sentido, as filmadoras analgicas ou digitais tm sidoutilizadas como dispositivo de aquisio de imagens com finalidades mtricas, paraalgumas aplicaes.

Na cmara fotogrfica convencional a luz sensibiliza a emulso fotogrfica,cuja imagem ser visvel aps o processo de revelao qumica, enquanto que asfilmadoras gravam as imagens em fitas, a uma taxa de, aproximadamente, 30quadros por segundo e permitem a visualizao (on-line) num monitor de TV(figura 5).

FilmadoraTV

Fita de vdeo

Figura 5: Sistema de aquisio e visualizao em tempo real de imagens.

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Nas filmadoras digitais, as imagens so capturadas a partir de um chip desilcio, semelhante ao da cmara digital, e, a partir de circuitos internos que agemcomo placa de captura, elas so armazenadas em fitas no formato digital. Assim,estas imagens gravadas em fita magntica, podem ser transmitidas (figura 6) para ocomputador, via placa de captura (ou FireWare para o formato digital), operaoesta que envolve a converso do sinal de vdeo (analgico) para o formato digital.Existem no mercado vrios tipos de placas de captura que executam as maisdiversas operaes, como a gravao em fita, a compresso das imagens e agravao em CD ou discos rgidos, sendo que estas ltimas so mais adequadaspara Fotogrametria. Geralmente, as placas capturam as imagens no formato AVI(Audio Video Interleave) que acessvel aos editores de vdeos, possibilitando acaptura de quadros isolados.

Placa de captura (DV300)

Figura 6: Sistema de captura da imagem pelo PC.

As filmadoras, bem como algumas cmaras digitais utilizam o sinal devdeo padro. Entre os padres de vdeo pode-se considerar: NTSC, PAL, SECAMe RGB (GRUEN, 1987). Estes padres esto associados ao modo de transmisso:entrelaados (interlaced) e no entrelaados (non-interlaced). No padroentrelaado a transmisso da imagem se d de modo alternado entre as linhas, ouseja, as linhas pares so transmitidas num campo e posteriormente o campo daslinhas impares. Isto provoca um serrilhamento nas bordas das feies na imagem(figura 7), se ocorrer movimento relativo entre cmara e alvo durante a aquisio.

Um outro problema de transmisso muito conhecido nas imagem digitais o erro devido ao problema de sincronizao do sinal do vdeo, conhecido comoLine Jitter, que provoca um efeito aleatrio (GALO, 1993 e LAURIN, 1993).

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Figura 7: (Esq.) Imagem tomada com uma filmadora analgica. (Dir.) Ampliaoda imagem mostrando o serrilhamento provocado pelo entrelaamento.

COMPARAO ENTRE CMARAS ANALGICAS E DIGITAIS

Neste tpico sero feitas algumas consideraes sobre as cmaras mtricasconvencionais (analgicas mtricas) e cmaras digitais, procurando mostrar suasvantagens e desvantagens, bem como apresentar algumas caractersticasgeomtricas e radiomtricas.

A mais simples e primitiva cmara a de pinhole, conhecida como cmarade orifcio ou buraco de agulha, que uma caixa hermeticamente fechada com umpequeno orifcio. Este dispositivo, teoricamente, deixa passar os raios de luzprovenientes dos pontos objeto, projetando a cena invertida no plano oposto ao doorifcio, produzindo uma imagem sem aberraes e distores. Esta caracterstica de fundamental importncia na Fotogrametria, pois a que representa com maiorfidelidade as consideraes da tica geomtrica, atendendo plenamente sequaes utilizadas na Fotogrametria.

Entretanto, esta cmara deixa passar pouca luminosidade pelo pequenoorifcio, tornando-a extremamente lenta, incapacitando-a para a maioria dostrabalhos fotogramtricos. Com a finalidade de eliminar este problema, usam-selentes para aumentar a quantidade de luz que passa pelo orifcio. Desta forma, aslentes utilizadas numa cmara fotogrfica tem por finalidade reunir os raios de luzque vm do objeto e focaliz-los em alguma posio do lado oposto lente.

Contudo, as lentes provocam imperfeies na imagem, degradando a nitideze produzindo aberraes (aberrao esfrica, astigmatismo e curvatura de campo,coma e aberrao cromtica). Uma destas aberraes, conhecida como aberraode Seidel, provoca o deslocamento dos pontos, e estes erros podem ser modeladospor um procedimento de calibrao dos parmetros intrnsecos da cmara, muitocomum em Viso Computacional e Fotogrametria. Estes parmetros sodeterminados juntamente com os parmetros extrnsecos de calibrao, durante oprocessamento computacional. Existem vrias formulaes matemticas que

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modelam com maior ou menor aproximao as condies fsicas que ocasionam oserros (TOMMASELLI & TOZZI, 1990; GALO, 1993; ANDRADE, 1998). Adeciso para a correo ou no de cada erro, dever ser tomada para cada caso,considerando a preciso requerida e a magnitude do erro sistemtico.

CMARAS ANALGICAS

Uma cmara mtrica tem como caractersticas bsicas um sistema de lentesestvel, com alta qualidade geomtrica, de forma a proporcionar imagens compequenas aberraes e dispositivos obturadores para possibilitar as tomadasfotogrficas em alta velocidade a fim de diminuir o arrastamento. Para omapeamento, as cmaras devem ter os seus parmetros de orientao interior(distncia focal e deslocamento do ponto principal) conhecidos a priori ou porauto-calibrao, a fim de possibilitar a reconstruo 3D dos objetos fotografados.Nas cmaras mtricas a geometria do feixe de raios pode ser reconstruda a partirdas marcas fiduciais, que so gravadas no filme no instante da exposio.

Neste tipo de cmara o produto primrio gerado o negativo fotogrfico,que pode ser reproduzido em forma de fotografias ou diapositivos e, atualmente,em forma digital a partir do processo de digitalizao por um "scanner" depreciso. As imagens areas digitalizadas por meios de "scanner", geralmente,ocupam grandes espaos de memria, podendo ter centenas de Megabytes. Destaforma, faz-se necessrio aplicar tcnicas de compresso de imagens, que podemser, basicamente, realizadas por dois procedimentos: compresso sem perda(Lossless) e compresso com perda (Lossy) de informaes (LUCCA, 1994)

O mtodo mais popular e que possibilita altas taxas de compresso oJPEG (Joint Photographic Experts Group - Grupo responsvel pela definiodesse padro de compresso), cujo procedimento pode ser com ou sem perda deinformaes. Este processo de compresso realizado aplicando-se aTransformao Discreta do Co-seno (TDC) em blocos de 8x8 pixels. Em funo dataxa de compactao desejada o nmero de coeficientes escolhido, ocorrendouma maior ou menor perda de informao. Finalmente, processa-se a composiofinal das tabelas de cdigos baseadas na freqncia de valores repetidos pelacodificao de Huffman (LUCCA 1994).

GEOMETRIA DAS CMARAS DIGITAIS

Em funo da disposio dos fotodetetores em sensores digitais, pode-seconsiderar trs grupos: varredura tico-mecnica (opto-mechanical scanner), dearranjo linear (linear array) e de arranjo matricial. Este ltimo modelo, o maiscomum e o que mais se assemelha s cmaras convencionais (analgicas), podendoassim utilizar os mesmos procedimentos e modelos matemticos adotados naFotogrametria Analtica (GALO, 1993).

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Assim, a cada tomada fotogrfica da cmara digital, gera-se uma imagembidimensional, na qual cada elemento associado a um tom de cinza, expressogenericamente por g(i, j). Trabalhando-se no modo digital os valores daintensidade do pixel so discretizados em 2n tons de cinza. No caso de imagenscom palavras de um byte (8-bits) podem ser representados 256 tons de cinza (ou256 cores).

x=j=coluna

y=i=linha

x`

y`

(cx,cy)Centro da imagem

0 W-1

0

H-1W: nmero de colunas (largura)H: nmero de linhas (altura)

Figura 8: Matriz de pixels, com sistema de coordenadas de tela e fotogrfico, esteltimo definido a partir do centro da imagem.

Nas cmaras digitais, os sensores esto ordenados em forma matricial;assim o sistema de coordenadas de tela solidrio aos fotodetectores,possibilitando a realizao da orientao interior da cmara, sem a necessidade dasmarcas fiduciais. A partir do sistema de coordenadas da tela pode-se, por umatransformao, obter as coordenadas de todos os pontos (pixels) no sistema (x, y),equivalente ao sistema fiducial das cmaras mtricas. Sabendo que as dimensesdos pixels nas direes x e y sejam respectivamente Sx e Sy a transformao (x,y) (x,y) pode ser escrita por:

( )( )

----

-

=

21Hy

21WxS0

0S

y

x

y

x (1)

ANLISE DAS CMARAS

Dentre as vantagens dos sensores digitais pode-se citar: rpida anlise eprocessamento dos dados capturados, j que nenhuma revelao fotogrfica necessria; uma grande variedade de resolues; a coleta digital dos dados,permitindo a visualizao "quase" que imediata das imagens e a possibilidade deautomao de algumas fases do processo fotogramtrico de produo dos mapas.No caso de filmadoras digitais, alm das citadas anteriormente, outras vantagenspodem ser destacadas: a disponibilidade de imagens contnuas, a possibilidade de

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um revo virtual (playback) para reconhecimento e a capacidade de gravao desons permitindo-se comentrios durante a aquisio de dados.

Por outro lado, as cmaras analgicas tm grande estabilidade geomtrica,proporcionando a preciso requerida pelas atividades de mapeamento. A resoluoespacial deste tipo de cmara , atualmente, superior digital. Alm disso ascmaras analgicas podem proporcionar imagens de maior definio pois odispositivo de compensao do arrastamento (FMC Forward MotionCompensation) permite o uso de filmes lentos (granulao fina).

Atualmente, as cmaras digitais utilizadas em aplicaes fotogramtricasainda possuem pequena rea til de recobrimento, tornando seu rendimentoinferior ao das cmaras convencionais. Este baixo rendimento implica em aumentono nmero de imagens e consequentemente, de pontos de apoio de campo eaerotriangulados, onerando o processo fotogramtrico de produo dos mapasdigitais nas fases seguintes.

PERSPECTIVAS

Neste tpico so apresentados alguns sistemas que esto h algum temposendo pesquisados e que apresentam um grande potencial em aplicaescartogrficas. Entre estes sistemas apresenta-se os Sistemas Digitais de AltaResoluo e o Scanner trilinear.

SISTEMAS DIGITAIS DE ALTA RESOLUO

Os sistemas digitais de alta definio (ou resoluo) so sistemas quepossuem um grande nmero de elementos sensores (pixels) no plano focal. Emfuno do grande nmero de elementos sensores os sistemas desta natureza devemapresentar um desempenho elevado, de modo que o tempo de aquisio earmazenamento seja pequeno o suficiente para permitir a coleta de paresestereoscpicos.

Um destes sistemas o LMFS F-979F 9.2K x 9.2K CCD (Lockheed MartinFairchild Systems). Este sistema composto por uma cmara CCD matricial de9216 x 9216 elementos sensores (84.934.656 pixels) no plano focal. Apesar de termais de 84 milhes de pixels, ela opera a uma taxa maior que 2 quadros/segundo.Esta relao no. quadros/unidade de tempo varia de acordo com o modo deoperao. Dentre os modos de operao tem-se o agrupamento de pixels 2x2 e 4x4que faz com que esta taxa aumente para, por exemplo, 3,7 quadros/segundo nomodo de agrupamento 2x2. A superfcie ativa tem uma forma quadrada e diagonaligual a 4,5", que corresponde a um quadro de aproximadamente 80,6 x 80,6 mm.Os pixels so quadrados, de dimenso 8,75 x 8,75 mm, permitindo o seu uso parafins cartogrficos (MATHEWS, 1998). Pela rea til deste sistema e pelasdimenses do pixel, pode-se observar que a imagem obtida equivalente imagem

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de uma cmara mtrica, digitalizada considerando um pixel prximo de 25 x 25mm. importante notar que esta dimenso do pixel freqentemente utilizada naproduo de ortofotos digitais por permitir um bom compromisso entre tamanho dearquivo e resoluo espacial em algumas escalas (USGS, 1996).

Diversos so os sistemas de lentes que podem ser utilizados neste sensor,podendo-se considerar distncias focais de 1" (25,4mm), 3" (76,2 mm) e 12"(304,8 mm), que correspondem a diferentes ngulos de abertura. Para se ter umaidia da resoluo deste sistema, o tamanho do pixel no terreno, considerandoimagens tomadas a uma altura de vo de 3000 m e distncia focal de 304,8 mm, da ordem de 9 cm. Uma caracterstica interessante deste sistema a compensaodo movimento de arrastamento durante a aquisio da imagem por meio eletrnico,tcnica esta denominada On-Chip IMC (Image Motion Compensation).

SCANNER TRILINEAR

O scanner trilinear um sistema baseado no uso de trs sensores linearessimultaneamente. Cada um destes sensores registra uma faixa do terreno, sendouma faixa na direo nadir, uma frente e outra para trs. Com o deslocamento daaeronave e a aquisio contnua, cada poro da superficie imageada trs vezes, oque importante em termos de recuperao da posio tridimensional. A figura 9ilustra o princpio do scanner trilinear.

a) b)

ti+2ti+1ti

Figura 9: Princpio da aquisio de imagens pelo sensor trilinear. Em (a) somostradas trs faixas adquiridas simultaneamente nas direes (nadir, para a frentee para trs). Em (b) mostrada uma faixa nica do terreno, imageada em trsinstantes diferentes (ti, ti+1 e ti+2).

Para cada instante em que as trs faixas so adquiridas, a atitude e a posioda aeronave so mantidas (figura 9(a)). No entanto, ao se agrupar as faixascorrespondentes a uma mesma regio, cada faixa apresentar deslocamentos emfuno da mudana de atitude e posio da aeronave para os instantes ti, ti+1 e ti+2(figura 9(b)). Em funo desta mudana de atitude normalmente se utilizam

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sensores inerciais (INS - Inertial Navigation Systems) e receptores GPS para aestimativa destas orientaes e posies, o que facilita o processo de determinaoda posio 3D dos pontos do espao objeto, embora o uso do sistema inercial noseja obrigatrio.

A figura 10 mostra o exemplo de duas imagens obtidas por um sensor destanatureza. Em 10(a) mostrada a imagem formada pela juno das faixasadquiridas com o sensor direcionado para frente e em 10(b) com o sensoresdirecionado para o nadir. Como pode-se ver, os objetos so deformados em funoda mudana de atitude de uma faixa para outra.

Se os parmetros de orientao forem conhecidos para cada faixa, asimagens podem ser retificadas, eliminando o efeito mostrado na figura 10. Nafigura 11 so apresentadas as imagens da figura 10 aps a retificao.

Uma outra caracterstica interessante deste sistema a possibilidade demodificar o ngulo entre a direo nadir e as duas outras direes. Isto permitefazer a triangulao em diferentes geometrias, podendo-se escolher ngulos deinterseo (ngulos estreo) diferentes em funo da aplicao e da topografia darea a ser mapeada. A figura 12 ilustra esta idia mostrando a interseo em duassituaes diferentes.

a) b)Figura 10: Imagens adquiridas com o sensor trilinear. Em (a) mostrada aimagem formada ao agrupar as linhas do canal direcionado para a frente (forwardchannel) e em (b) a imagem obtida pelo canal direcionado para o nadir. (Adaptadode HAALA et al. (1998))

A empresa LH Systems, em conjunto com o DLR (Deutsches Zentrum frLuft und Raumfahrt), esto desenvolvendo um sistema desta natureza. Sensoreslineares com 12.000 pixels por linha j so disponveis, e esto sendodesenvolvidos sistemas com tempos de integrao mais rpidos, bandasmultiespectrais e com linhas de 20.000 pixels ou mais (FRICKER et. al.; 1999).

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a) b)Figura 11: A imagem em (a) corresponde ao canal direcionado para a frente. Em(b) mostrada a imagem direcionada para o nadir aps o processo de retificao.(Adaptado de HAALA et al. (1998))

ti+2

aa

ti+1ti ti+2

a`

ti+1ti

a`

Figura 12: Esquema mostrando uma mesma rea imageada em trs instantesdiferentes e por diferentes "ngulos estreo" (a e a') , que pode ser modificado emfuno da topografia da rea mapeada e da aplicao.

CONSIDERAES FINAIS

O uso de sistemas imageadores baseados em sensores do estado slido temcrescido nos ltimos anos, principalmente nas aplicaes de Fotogrametria curtadistncia. Alternativas de baixo custo, como o vdeo digital, tem sido pesquisadaspara aplicaes no cartogrficas e para mapeamento rpido de pequenas reas.

Dentre os fatores importantes na escolha da tecnologia digital pode-sedestacar:

a eliminao dos processos qumicos de revelao dos negativos. a disponibilidade instantnea das imagens; flexibilidade em termos espectrais; e

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a possibilidade de obter produtos em quase tempo-real.Por outro lado fatores limitantes e que esto sendo pesquisados so:

a resoluo, ainda inferior resoluo das cmaras mtricasconvencionais;

a razo no. quadros/unidade de tempo, que deve ser alta o suficientepara aplicaes em tempo real e que somente algumas cmaras dealto custo que possuem esta relao aceitvel;

a relao custo/rea imageada que atualmente menor para asimagens adquiridas com cmaras mtricas convencionais.

Estas limitaes tm sido minimizadas, principalmente pelos sistemassensores lineares e trilineares, esperando-se para os prximos anos uma maiorutilizao de sistemas de coleta digitais aerotransportados para aplicaescartogrficas em escalas grandes.

NOTA DOS AUTORES: Uma verso preliminar deste artigo, denominadaMAPEAMENTO EM ESCALAS GRANDES E AS MODERNAS TECNOLOGIASDE AQUISIO DE IMAGENS, foi apresentada no evento ExpoGEO 99, emmaio de 1999, Curitiba PR.

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(Recebido em 22/02/2002. Aceito para publicao em 10/07/00.)

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