FOTOGRAMETRIA DIGITAL

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Fotogrametría Digital 
 
 
 
JORGE DELGADO GARCÍA 
Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría 
Universidad de Jaén 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Servicio de Publicaciones 
Universidad de Jaén 
 
 
  i 
ÍNDICE 
 
Índice .................................................................................................................................... i 
Presentación...................................................................................................................xxiii 
Prólogo............................................................................................................................ xxvi 
Capítulo 1. Introducción................................................................................................... 1 
  1.1  Concepto de Fotogrametría Digital .............................................................. 1 
  1.2  La imagen digital. Ventajas e inconvenientes de la utilización de 
    imágenes digitales en Fotogrametría ........................................................... 2 
      1.2.1  Ventajas e inconvenientes de las imágenes digitales.................. 4 
  1.3  Historia de la Fotogrametría Digital ............................................................ 6 
      1.3.1  De la Fotogrametría Analítica a la Fotogrametría 
        Digital ............................................................................................... 6 
      1.3.2  El periodo de desarrollo conceptual (1955‐1982) ........................ 8 
      1.3.3  El periodo de diseño previo y las primeras realizaciones 
        (1982‐1988) ..................................................................................... 10 
1.3.4 El periodo de desarrollo de la interfaz de usuario, la 
  automatización y la especialización (1988‐…)........................... 14 
  1.4  Fundamentos y cuestiones abiertas en Fotogrametría Digital ................ 16 
  1.5  Fotogrametría Digital: oportunidades y potencial ................................... 17 
  Referencias bibliográficas .................................................................................... 18 
 
Capítulo 2. Sistemas fotogramétricos digitales .......................................................... 21 
2.1 Sistemas fotogramétricos digitales y estaciones fotogramétricas 
digitales  ......................................................................................................... 21 
2.1.1    Elementos que componen un sistema fotogramétrico 
    digital.............................................................................................. 22 
2.2 Esquema de trabajo con un sistema fotogramétrico digital .................... 37 
2.2.1  Preparación del trabajo................................................................. 38 
2.2.2  Procedimientos de orientación.................................................... 38 
2.2.3  Aplicaciones................................................................................... 40 
2.3 Clasificación de los procesos en Fotogrametría Digital ........................... 41 
2.3.1  Nivel sistema ................................................................................. 43 
2.3.2  Nivel bajo ....................................................................................... 44 
2.3.3  Nivel medio ................................................................................... 44 
2.3.4  Nivel alto........................................................................................ 45 
2.4 Análisis de la rentabilidad de una estación fotogramétrica 
  digital (DPW)................................................................................................. 46 
2.5 Clasificación de los sistemas fotogramétricos digitales ........................... 48 
Anexo 2.1. Ejemplos de sistemas fotogramétricos digitales............................ 51 
Referencias bibliográficas .................................................................................... 85 
 
ii  ÍNDICE 
Capítulo 3. Sistemas de Adquisición de Imágenes Digitales Fotogramétricas..... 87 
3.1  Introducción................................................................................................... 87 
3.2  Sensores electroópticos................................................................................. 90 
  3.2.1  Geometría y propiedades radiométricas de los sensores 
      electroópticos .................................................................................90 
3.3  Cámaras CCD .............................................................................................. 100 
  3.3.1  Diseño de la cámara .................................................................... 100 
  3.3.2  Cámaras de video estándar ........................................................ 101 
  3.3.3  Cámaras CCD de alta resolución............................................... 101 
  3.3.4  Cámaras digitales de imagen fija............................................... 103 
  3.3.5  Transmisión y captura de imágenes CCD................................ 105 
  3.3.6  Digitalizadoras de imagen.......................................................... 107 
  3.3.7  Sensores digitales empleados en Fotogrametría ..................... 108 
  3.3.8  Calibración del sensor aerotransportado ADS40 .................... 139 
  3.3.9  Calibración de cámaras digitales para su empleo en  
      trabajos de Fotogrametría No Topográfica .............................. 145 
  3.3.10 Método general de calibración de cámaras digitales .............. 147 
  3.3.11  Comparación entre cámaras digitales y cámaras  
      fotográficas convencionales ....................................................... 151 
  3.3.12  Desarrollos futuros y perspectivas............................................ 156 
3.4  Escáneres ...................................................................................................... 157 
  3.4.1  Componentes de los escáneres .................................................. 158 
  3.4.2  Análisis de las características técnicas de los escáneres ......... 162 
  3.4.3  Escáneres no fotogramétricos .................................................... 170 
  3.4.4  Calibración de escáner ................................................................ 172 
  3.4.5  Análisis de coste y beneficios de sistemas escáner.................. 195 
Anexo 3.1. Ejemplos de escáneres utilizados en Fotogrametría.................... 197 
Referencias bibliográficas................................................................................... 209 
 
Capítulo 4. Preprocesamiento de imágenes digitales fotogramétricas ................. 213 
4.1 Sistemas de almacenamiento y manipulación de imágenes 
  digitales fotogramétricas ............................................................................ 213 
  4.1.1  Sistemas de almacenamiento ..................................................... 214 
  4.1.2  Manipulación de datos en Fotogrametría Digital ................... 217 
4.2  Compresión de imágenes ........................................................................... 220 
  4.2.1  Métodos de compresión no degradativos ................................ 222 
  4.2.2  Métodos de compresión degradativa ....................................... 229 
Anexo 4.1. Terminología informática relacionada con el almacenamiento 
      de imágenes digitales  ..................................................................... 243 
Anexo 4.2. Formatos gráficos de almacenamiento de imágenes digitales... 245 
Anexo 4.3. Estructura del fichero LOR50‐50.TIF............................................. 254 
Referencias bibliográficas................................................................................... 255 
 
 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  iii 
Capítulo 5. Procesamiento de imágenes digitales fotogramétricas........................257 
  5.1  Introducción .................................................................................................2575.2  Modelos de imágenes..................................................................................259 
  5.3  Operaciones elementales con imágenes digitales ....................................263 
    5.3.1  Propiedades de los histogramas de la imagen .........................264 
    5.3.2  Funciones elementales.................................................................265 
  5.4  Operaciones locales en imágenes digitales...............................................269 
    5.4.1  Operadores lineales .....................................................................270 
    5.4.2  Operadores no lineales ................................................................279 
  5.5  Morfología ....................................................................................................282 
    5.5.1  Operadores morfológicos............................................................282 
    5.5.2  Morfología para imágenes en tonos de gris..............................284 
  5.6  Pirámides de imágenes ...............................................................................286 
    5.6.1  Pirámide gausiana........................................................................286 
    5.6.2  Pirámide laplaciana .....................................................................287 
  5.7  Corrección de imágenes ..............................................................................288 
    5.7.1  Método de validación cruzada...................................................289 
    5.7.2  Método de eliminación del ruido mediante filtrado  
        adaptativo .....................................................................................289 
    5.7.3  Eliminación de filas o columnas erróneas.................................293 
  5.8  Transformaciones geométricas...................................................................293 
    5.8.1  Tamaño de una imagen transformada mediante rotación......295 
    5.8.2  Remuestreo ...................................................................................295 
  5.9  Segmentación de la imagen ........................................................................297 
    5.9.1  Métodos de segmentación puntual............................................299 
    5.9.2  Métodos de segmentación a nivel de área ................................300 
    5.9.3  Tratamiento de imágenes clasificadas.......................................303 
    5.9.4  Medidas sobre las imágenes segmentadas ...............................304 
  Referencias bibliográficas ...................................................................................305 
     
Capítulo 6. Automatización del proceso de medida en Fotogrametría 
  6.1  Introducción .................................................................................................307 
  6.2  La automatización del proceso de medida. Concepto de matching......308 
  6.3  Métodos de reducción del espacio de búsqueda .....................................310 
    6.3.1  Influencias de las condiciones de la toma y de la  
        superficie del terreno...................................................................311 
    6.3.2  Espacio de búsqueda y aproximaciones ...................................313 
  6.4  Clasificación de los métodos de stereo‐matching....................................320 
  6.5  Matching a nivel de área.............................................................................321 
    6.5.1  Método de correlación cruzada..................................................324
    6.5.2  Técnicas de cálculo mediante mínimos cuadrados..................328 
    6.5.3  Técnicas basadas en el análisis de Fourier ................................343 
  6.6  Matching a nivel de elementos...................................................................343 
    6.6.1  Factores a tener en cuenta en el diseño de un sistema 
iv  ÍNDICE 
        de matching a nivel de elementos ............................................. 345 
    6.6.2  Extracción de elementos ............................................................. 347 
    6.6.3  Técnicas de matching a nivel de elementos ............................. 365 
  6.7  Problemas asociados con el stereo‐matching........................................... 371 
  6.8  Diseño de un sistema de matching ........................................................... 372
  Anexo 6.1.  Obtención de imágenes normalizadas...................................... 374 
  Referencias bibliográficas................................................................................... 383 
 
Capítulo 7. Automatización del proceso de orientación fotogramétrica. ............. 387 
  7.1  Introducción................................................................................................. 387 
  7.2  Automatización del proceso de orientación interna............................... 389 
    7.2.1  Orientación interna interactiva .................................................. 390 
    7.2.2  Orientación interna autónoma................................................... 390 
  7.3  Automatización del proceso de orientación relativa .............................. 406 
    7.3.1  Orientación relativa interactiva ................................................. 407 
    7.3.2  Orientación relativa automática ................................................ 407 
  7.4  Aerotriangulación digital automática....................................................... 418 
    7.4.1  Objetivos de los sistemas de aerotriangulación digital 
        automática .................................................................................... 419 
    7.4.2  Fases del proceso de aerotriangulación digital automática ... 419 
    7.4.3  Aspectos relativos al desarrollo de la metodología ................ 427 
    7.4.4  Resultados de la aerotriangulación digital automática .......... 430 
    7.4.5  Sistemas comerciales ................................................................... 430 
    7.4.6  Comparación de resultados entre aerotriangulación 
        analítica y digital ......................................................................... 431 
  7.5  Automatización del proceso de orientación absoluta............................. 437 
    7.5.1  Orientación absoluta automática utilizando puntos de 
        control ........................................................................................... 439 
    7.5.2  Orientación automática con líneas de apoyo ........................... 441 
    7.5.3  Orientación automática con superficies de apoyo .................. 446 
    7.5.4  Ejemplos de procedimientos de orientación absoluta 
        automática .................................................................................... 449 
  Referencias bibliográficas................................................................................... 454 
 
Capítulo 8. Generación automática de modelos digitales de elevaciones. .......... 457 
  8.1  Introducción................................................................................................. 457 
  8.2  Modelos digitales del terreno .................................................................... 458 
    8.2.1  Captura de información experimental...................................... 459 
    8.2.2  Estructuras de los MDT. Métodos de interpolación ............... 460 
    8.2.3  Precisión, calidad y productividad ........................................... 463 
    8.2.4  Aplicaciones de los MDE............................................................ 467 
    8.2.5  Problemas en la generación fotogramétrica de los MDE........ 467 
  8.3  Generación automática de modelos digitales de elevaciones................ 468 
    8.3.1  Remuestreo epipolar de la imagen (imágenes  
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  v 
        normalizadas) ...............................................................................469 
    8.3.2  Pirámides de imágenes................................................................4698.3.3  Extracción de elementos y matching .........................................469 
    8.3.4  Reconstrucción de superficie ......................................................470 
    8.3.5  Control de calidad y evaluación de los métodos  
        automáticos de generación de MDE..........................................472 
  8.4  Sistemas comerciales de generación automática de MDE......................477 
    8.4.1  Sistema SOCET SET ATE de BAE Systems...............................477 
    8.4.2  Sistema Inpho Match‐T ...............................................................479 
 
Capítulo 9. Extracción automática de elementos cartográficos...............................483 
  9.1  Introducción .................................................................................................483 
  9.2  Métodos interactivos para la extracción de elementos ...........................487 
    9.2.1  Construcción de topologías a partir de medidas no 
        estructuradas ................................................................................487 
    9.2.2  Alineamiento interactivo de entidades del objeto ...................487 
  9.3  Detección automática de objetos................................................................489 
    9.3.1  Herramientas monoscópicas.......................................................490 
    9.3.2  Métodos basados en el matching estereoscópico y el  
        análisis de resultados...................................................................496 
    9.3.3  Métodos basados en la aplicación de técnicas de matching 
        a nivel de modelo.........................................................................500 
    9.3.4  Clasificación..................................................................................502 
    9.3.5  Fusión de la información proveniente de diferentes  
        sensores .........................................................................................503 
  9.4  Reconstrucción automática de objetos ......................................................503 
    9.4.1  Métodos semiautomáticos ..........................................................504 
    9.4.2  Métodos automáticos basados en el empleo de modelos 
        paramétricos .................................................................................511 
  Referencias bibliográficas ...................................................................................518 
 
Capítulo 10. Ortofotografía digital ..............................................................................521 
  10.1  Introducción. Conceptos básicos ...............................................................521 
  10.2  Rectificación de imágenes digitales ...........................................................524 
    10.2.1 Métodos de rectificación .................................................................525 
    10.2.2  Rectificación de imágenes SPOT....................................................529 
  10.3  Etapas de realización de una ortorrectificación mediante el método 
    diferencial .....................................................................................................537 
    10.3.1  Adquisición de la información de partida ................................537 
    10.3.2  Orientación fotogramétrica.........................................................539 
    10.3.3  Generación de MDE.....................................................................539 
    10.3.4  Ajustes radiométricos ..................................................................540 
    10.3.5  Transformaciones geométricas...................................................544 
    10.3.6  Confección del mosaico final ......................................................545 
vi  ÍNDICE 
    10.3.7  Edición cartográfica..................................................................... 549 
    10.3.8  Almacenamiento.......................................................................... 549 
  10.4  Calidad de la imagen ortorrectificada ...................................................... 550 
    10.4.1  La importancia de la precisión del MDE.................................. 551 
  10.5  Generación de ortofotografías en zonas urbanas .................................... 554 
  10.6  Impresión de imágenes digitales............................................................... 558 
    10.6.1  Técnicas de impresión................................................................. 558 
    10.6.2  Técnicas de tramado para medios tonos .................................. 562 
    10.6.3  Reproducción del tono................................................................ 566 
    10.6.4  Aplicaciones fotogramétricas..................................................... 566 
  10.7  Factores que determinan el coste final de un proyecto de  
    ortofotografía ............................................................................................... 567 
    10.7.1  Coste de las imágenes ................................................................. 567 
    10.7.2  Coste del apoyo terrestre............................................................ 568 
    10.7.3  Coste de la generación del modelo digital de elevaciones..... 569 
    10.7.4  Coste de la ortorrectificación...................................................... 569 
    10.7.5  Costes de la edición y reproducción final ................................ 569 
    10.7.6  El factor escala.............................................................................. 570 
  10.8  Estándares de control de calidad en las ortoimágenes........................... 570 
    10.8.1  Normas del Federal Geographic Data Committee .................. 570 
    10.8.2  Normas del Estado de Vermont ................................................ 573 
    10.8.3  Norma DIN .................................................................................. 576 
    10.8.4  Situación en nuestro país............................................................ 576 
  10.9  Generación de perspectivas y animaciones ............................................. 577 
    10.9.1  Aspectos metodológicos ............................................................. 577 
    10.9.2  Ejemplo de aplicación ................................................................. 580 
  Referencias bibliográficas....................................................................................... 581 
 
Capítulo 11. Aplicaciones no cartográficas de la Fotogrametría Digital .............. 583 
  11.1  Introducción................................................................................................. 583 
  11.2  Aplicaciones industriales ........................................................................... 584 
    11.2.1  Aplicaciones de la Fotogrametría Digital al control 
        dimensional en la industria del automóvil .............................. 584 
11.2.2 Control dimensional de grandes estructuras 
  (industría naval) .......................................................................... 587 
11.2.3 Aplicaciones para la determinación de trayectorias de 
objetos en movimiento (hidráulica) .......................................... 588 
11.2.4 Aplicaciones a la ingeniería civil (control de estado del 
pavimento..................................................................................... 592 
    11.2.5  Robótica ........................................................................................ 595 
  11.3  Aplicaciones arquitectónicas y de conservación del patrimonio .......... 598 
    11.3.1  Otros ejemplos de aplicaciones fotogramétricas digitales 
        para la arquitectura y el registro del patrimonio artístico...... 601 
  11.4  Aplicaciones médicas.................................................................................. 603 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  vii 
    11.4.1  Necesidades de la medida médica.............................................60411.4.2  Medida de superficie ...................................................................605 
    11.4.3  Estudios dinámicos ......................................................................608 
  Referencias bibliográficas .......................................................................................609 
 
viii  ÍNDICE 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  ix 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
Capítulo 1. Introducción 
Tabla 1.1. Número de sistemas fotogramétricos analíticos y digitales exhibidos en los 
  Congresos de la ISPRS en el periodo 1976‐1996................................................................ 7 
Tabla 1.2. Conceptos para la automatización de la interpretación de imágenes........................... 9 
Tabla 1.3. Principales características de los restituidores digitales................................................ 10 
Tabla 1.4. Aspectos básicos relativos al diseño de los sistemas fotogramétricos digitales ........ 10 
Tabla 1.5. Características del DSCC .................................................................................................... 11 
Tabla 1.6. Requisitos de los sistemas fotogramétricos ..................................................................... 12 
Tabla 1.7. Características básicas de los sistemas fotogramétricos digitales................................ 14 
Tabla 1.8. Características actuales de los sistemas fotogramétricos digitales .............................. 16 
 
Capítulo 2. Sistemas fotogramétricos digitales 
Tabla 2.1. Sistemas de visión estereoscópica en restituidores digitales ........................................ 26 
Tabla 2.2. Sistemas de control de movimiento en el modelo.......................................................... 31 
Tabla 2.3. Diferencias entre los sistemas analíticos y digitales en cuanto a la orientación 
  de los fotogramas................................................................................................................. 40 
Tabla 2.4. Comparación del procedimiento de trabajo en los sistemas analíticos y digitales ... 42 
Tabla 2.5  Clasificación de procesos fotogramétricos....................................................................... 42 
Tabla 2.6  Coste inicial y coste anual equivalente............................................................................. 47 
Tabla 2.7  Modelos de estimación de costes ...................................................................................... 48 
Tabla A2.1  Errores teóricos en DVP ................................................................................................. 75 
Tabla A2.2  Errores reales en DVP..................................................................................................... 76 
 
Capítulo 3. Sistemas de adquisición de imágenes digitales fotogramétricas 
Tabla 3.1  Evolución de la resolución y distorsión en los objetivos de la serie RC8 a RC30 . 90 
Tabla 3.2  Cámaras tipo still video comercializadas.................................................................. 104 
Tabla 3.3  Características de las normas de video más empleadas ......................................... 106 
Tabla 3.4  Esquema de fases de trabajo con la cámara DMC ................................................... 116 
Tabla 3.5  Características de los sensores del sistema ADS40.................................................. 121 
Tabla 3.6  Sensores digitales operacionales, en visible e infrarrojo......................................... 130 
Tabla 3.7  Sistemas espaciales dotados de sensores estereoscópicos ...................................... 134 
Tabla 3.8  Características cartográficas de las imágenes captadas con sensores  
  electroópticos ................................................................................................................. 135 
Tabla 3.9  Comparación de costes de los productos .................................................................. 135 
Tabla 3.10  Sistemas de captura de imágenes radar .................................................................... 136 
Tabla 3.11  Cámaras de alta resolución empleadas en Fotogrametría No Topográfica......... 137 
Tabla 3.12  Cámaras digitales de alta velocidad........................................................................... 140 
Tabla 3.13  Cámaras empleadas en el test de calibración ........................................................... 145 
Tabla 3.14  Comparación entre la cámara de película y la cámara digital ............................... 153 
Tabla 3.15  Comparación entre cámaras analógicas y digitales en la planificación de  
  un vuelo .......................................................................................................................... 155 
Tabla 3.16  Comparación entre cámaras analógicas y digitales en la planificación de  
  un vuelo situación futura ............................................................................................. 155 
Tabla 3.17  Nivel de ruido y función de expansión de diferentes escáneres ........................... 168 
x  ÍNDICE 
Tabla 3.18  Características técnicas de algunos escáneres de sobremesa................................. 171 
Tabla 3.19  Resultados de la calidad geométrica de los escáneres sin calibración ................. 192 
Tabla 3.20  Resultados de la calidad geométrica de los escáneres tras la calibración............ 194 
Tabla 3.21  Errores de desplazamiento entre los canales R,G,B en imágenes en color .......... 194 
Tabla 3.22  Calibración radiométrica con la cuña de grises........................................................ 195 
Tabla 3.23  Precios aproximados y características de los escáneres fotogramétricos más 
frecuentemente empleados.......................................................................................... 196 
Tabla 3.24  Periodo de amortización de un escáner fotogramétrico en función del coste  
  del equipo y del número de fotografías procesadas diariamente ......................... 196 
Tabla A3.1  Características técnicas de los sistemas DSW........................................................... 200 
 
Capítulo 4. Preprocesamiento de imágenes digitales fotogramétricas 
Tabla 4.1  Soportes de almacenamiento....................................................................................... 216 
Tabla 4.2  Entropías y redundancias en imágenes fotogramétricas........................................ 221 
Tabla 4.3  Tabla de codificación .................................................................................................... 224 
Tabla 4.4  Transformación JPEG (etapa previa) ......................................................................... 231 
Tabla 4.5  Valores transformados mediante la transformación de coseno discreto ............. 232 
Tabla 4.6  Matriz de coeficientes de cuantificación JPEG ......................................................... 233 
Tabla 4.7  Valores transformados cuantificados y redondeados............................................. 233 
Tabla 4.8  Precisión puntual de las medidas de elementos lineales sobre las imágenes  
  comprimidas .................................................................................................................. 236 
Tabla 4.9  Niveles de confianza de aceptación de la hipótesis de la no existencia de  
  diferencias significativas en términos de varianza obtenidas mediante el 
  test F ................................................................................................................................ 236 
Tabla 4.10  Errores cuadráticos medios de las diferencias perpendiculares entre los  
  valores originales y los de las imágenes comprimidas ........................................... 237 
Tabla 4.11  Diferencias entre un conjunto de elementos de la imagen original y las  
  obtenidos de las imágenes comprimidas .................................................................. 237 
 
Capítulo 5. Procesamiento de imágenes digitales fotogramétricas 
Tabla 5.1  Efectos del filtrado enuna imagen a la que se le ha introducido ruido  
  artificialmente ................................................................................................................ 292 
 
Capítulo 6. Automatización del proceso de medida en Fotogrametría 
Tabla 6.1  Ejemplo de aplicación de matching de mínimos cuadrados unidimensional 
  para el cálculo del vector desplazamiento. Niveles digitales correspondientes 
  a las series f y g .............................................................................................................. 332 
Tabla 6.2  Ejemplo de aplicación de matching de mínimos cuadrados unidimensional 
  para el cálculo del vector desplazamiento. Resultados numéricos parciales 
  del cálculo del vector desplazamiento....................................................................... 333 
Tabla 6.3  Ejemplo de aplicación de matching de mínimos cuadrados unidimensional 
  para el cálculo del vector desplazamiento Resultados de la aplicación a las 
  series originales del vector de desplazamiento obtenido en la primera  
  iteración aplicando un posterior remuestreo............................................................ 333 
Tabla 6.4  Cálculo de los centros de gravedad de series unidimensionales .......................... 334 
Tabla 6.5  Datos de partida y resultados numéricos parciales del cálculo de una 
  función de deformación compuesta por un vector desplazamiento y un  
  factor de escala............................................................................................................... 336 
Tabla 6.6  Elementos de los bordes............................................................................................... 356 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  xi 
Tabla 6.7  Tabla‐R del elemento mostrado en la figura 6.35..................................................... 359 
Tabla 6.8  Elementos extraídos (regiones), atributos y relaciones........................................... 369 
Tabla 6.9  Atributos posibles en las clases definidas según el objeto...................................... 369 
Tabla 6.10  Posibles relaciones de vecindad entre los atributos ................................................ 369 
 
Capítulo 7. Automatización del proceso de medida en Fotogrametría 
Tabla 7.1  Resultados de la determinación de la posición de la marca fiducial mediante 
  el método del centroide ................................................................................................ 395 
Tabla 7.2  Resultados de la localización a nivel de subpíxel .................................................... 397 
Tabla 7.3  Resultados de la Orientación Interna Automática................................................... 405 
Tabla 7.4  Métodos de orientación interna autónoma ............................................................... 406 
Tabla 7.5  Diferencias entre la orientación relativa manual y automática ............................. 407 
Tabla 7.6  Resultados de la Orientación Relativa (Modelo Finlandia).................................... 414 
Tabla 7.7  Resultados de la Orientación Relativa (Modelo Baviera) ....................................... 415 
Tabla 7.8  Resultados de las orientaciones relativas automáticas............................................ 416 
Tabla 7.9  Comparación del grado de automatización en  los diferentes métodos de 
  aerotriangulación........................................................................................................... 420 
Tabla 7.10  Publicaciones sobre sistemas de aerotriangulación digital automática ............... 431 
Tabla 7.11  Características básicas de los sistemas de aerotriangulación digital 
  automática ...................................................................................................................... 431 
Tabla 7.12  Características del bloque Wittenbach....................................................................... 432 
Tabla 7.13  Resultados del ajuste del bloque Wittenbach utilizando BLUH ........................... 436 
Tabla 7.14  Número de fotogramas por punto de paso en el bloque Wittenbach .................. 436 
Tabla 7.15  Resultados de la comprobación de la orientación del bloque Wittenbach .......... 437 
Tabla 7.16  Tiempo de operador requerido para la aerotriangulación del bloque 
  Wittenbach en los distintos sistemas.......................................................................... 437 
 
Capítulo 8. Generación automática de modelos digitales de elevaciones 
Tabla 8.1  Comparación entre la adquisición manual y automática de datos para la 
  generación de MDE....................................................................................................... 460 
Tabla 8.2  Criterios de calidad del OSI en la producción de MDE.......................................... 467 
Tabla 8.3  Control de calidad de MDE generados automáticamente...................................... 475 
 
Capítulo 9. Extracción automática de elementos cartográficos 
Tabla 9.1  Métodos de extracción de elementos ......................................................................... 490 
 
Capítulo 10. Ortofotografía digital 
Tabla 10.1  Resultados de la rectificación de imágenes SPOT mediante DLT......................... 537 
Tabla 10.2  Ventajas e inconvenientes de la tecnología de impresión de chorro de tinta...... 560 
Tabla 10.3  Ventajas e inconvenientes de la tecnología de impresión de inyección de 
  tinta sólida ...................................................................................................................... 560 
Tabla 10.4  Ventajas e inconvenientes de la tecnología de impresión láser ............................. 560 
Tabla 10.5  Ventajas e inconvenientes de la tecnología de impresión de transferencia 
  térmica de ceras ............................................................................................................. 561 
Tabla 10.6  Ventajas e inconvenientes de la tecnología de impresión por sublimación ........ 562 
Tabla 10.7  Resoluciones en líneas por pulgada para un número fijo de tonos de gris con 
  resoluciones de 300, 600 y 5080ppp............................................................................ 566 
Tabla 10.8  Comparación de los costes de las fases de dos ejemplos de ortofotografía......... 567 
Tabla 10.9  Coste aproximado de la toma de puntos de apoyo ................................................. 568 
xii  ÍNDICE 
Tabla 10.10  Equivalencia terminológica y definiciones ............................................................... 577 
 
Capítulo 11. Aplicaciones no cartográficas de la Fotogrametría Digital 
Tabla 11.1  Comparación entre los resultados de APDIS y las verificaciones sobre el 
  terreno ............................................................................................................................. 594 
Tabla 11.2  Sistemas digitales para la realización de medidas faciales .................................... 606 
Tabla 11.3  Sistemas fotogramétricos digitales para la medida de espalda............................. 607 
 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  xiii 
 
ÍNDICE DE FIGURAS
 
Capítulo 1. Introducción 
Fig.1.1.  Proceso de digitalización ...................................................................................................... 3 
Fig.1.2.  La imagen digital ................................................................................................................... 3 
Fig.1.3.  Relación entre resolución espacial y espacio requerido para el almacenamiento....... 5 
Fig.1.4.  Análisis histórico de los métodos fotogramétricos .......................................................... 7 
Fig.1.5.  Elementos de un restituidor analítico................................................................................. 8 
Fig.1.6.  Elementos fundamentales de un sistema fotogramétrico digital y el impacto de 
    la interacción humana y la automatización de medidas e interpretación en la  
    eficiencia y aceptación.........................................................................................................17 
 
Capítulo 2. Sistemas fotogramétricos digitales 
Fig.2.1.  Proceso fotogramétrico digital........................................................................................... 22 
Fig.2.2.  Diagrama de flujo de un Sistema Fotogramétrico Digital............................................. 23 
Fig.2.3.  Elementos constituyentes de un sistema fotogramétrico digital ................................. 24 
Fig.2.4.  Sistemas de visualización estereoscópica empleados en Fotogrametría Digital ....... 27 
Fig.2.5.  Visión estereoscópica por polarización pasiva ............................................................... 27 
Fig.2.6.   Visión estereoscópica por polarización activa ................................................................ 28 
Fig.2.7.   Conmutación automática de la observación monóscopica/estereoscópica................ 28 
Fig.2.8.   Visualización estereoscópica por separación óptica con un solo monitor ................. 30 
Fig.2.9.   Visualización estereoscópica por separación óptica con dos monitores .................... 30 
Fig.2.10.  Sistemas de control de movimiento en el modelo 3D.................................................... 31 
Fig.2.11.  Sistemas de desplazamiento de imagen y cursor ........................................................... 32 
Fig.2.12.  Esquema de las diferentes ventanas de almacenamiento en relación con el  
    tamaño de una imagen........................................................................................................ 34 
Fig.2.13.  Precisión de medida al nivel de sub‐píxel ....................................................................... 36 
Fig.2.14.  Procesos en un Sistema Fotogramétrico Digital ............................................................. 43 
Fig.2.15.  Funciones que debe incluir un restituidor digital de gama baja y media .................. 46 
Fig.A2.1.  Sistema SOCET SET®........................................................................................................... 52 
Fig.A2.2.  El sistema SOCET SET® en el entorno de producción cartográfica fotogramétrica.. 52 
Fig.A2.3.  Estructura de módulos del Sistema SOCET SET® .......................................................... 53 
Fig.A2.4.  Sistema fotogramétrico digital Z/I Imaging Imagestation 2002 ................................... 58 
Fig.A2.5.  Flujo de trabajo en Fotogrametría Digital ........................................................................ 58 
Fig.A2.6.  Flujo de trabajo en la realización de medidas digitales y aerotriangulación ............. 59 
Fig.A2.7.  Flujo de captura, revisión y control de entidades 3‐D................................................... 60 
Fig.A2.8.  Flujo de trabajo en la captura y edición de los MDE ..................................................... 61 
Fig.A2.9.  Flujo de trabajo en la ortorrectificación de fotografías y generación de mosaicos.... 61 
Fig.A2.10. Sistema Softplotter de Autometric Inc. ............................................................................ 64 
Fig.A2.11. Sistema Summit PC dotado de sistema de manivelas y tableta para el control 
    del modelo y del programa  ............................................................................................... 67 
Fig.A2.12. Sistema DiAP dotado de manivelas y pedal para el movimiento en el modelo ....... 70 
Fig.A2.13. Sistema DVP equipado con doble monitor, sistema de visión estereoscópica 
    mediante estereoscopio de espejos y escáner Sharp JX‐600.......................................... 72 
Fig.A2.14. Proceso Fotogramétrico en el DVP ................................................................................... 73 
 
xiv  ÍNDICE 
Capítulo 3. Sistemas de adquisición de imágenes digitales fotogramétricas 
Fig.3.1.   Sistemas de adquisición de imágenes en el proceso fotogramétrico digital .............. 89 
Fig.3.2.   Analogía de la matriz de cubos para la explicación del funcionamiento de  
    un sensor electroóptico ....................................................................................................... 91 
Fig.3.3.   Relación entre señal y ruido en un sensor CCD ............................................................. 96 
Fig.3.4.   Respuesta espectral de diferentes sensores CCD, fotografía y ojo humano .............. 97 
Fig.3.5.   Elementos funcionales de una cámara digital............................................................... 100 
Fig.3.6.   Esquema de una cámara de alta resolución con sistema de refrigeración ............... 102 
Fig.3.7.   Sistema de coordenadas y barrido en una escena de video........................................ 106 
Fig.3.8.   Sistema MOMS................................................................................................................... 110 
Fig.3.9.   Sistemas de captación en sensores digitales aerotransportados ................................ 111 
Fig.3.10.  Cámaras de sensor matricial. ........................................................................................... 112 
Fig.3.11.  Sensor ADS de Leica Geosystems................................................................................... 112 
Fig.3.12.  Captura de imágenes mediante cámaras digitales....................................................... 113 
Fig.3.13.  Diferencias en el proceso de orientación entre las imágenes obtenidas por un  
    sensor digital y las obtenidas mediante una cámara convencional analógica......... 114 
Fig.3.14.  Desplazamiento entre las bandas de los sensores lineales como consecuencia 
    de la orientación de los sensores ..................................................................................... 114 
Fig.3.15.  Características geométricas de las imágenes................................................................. 115 
Fig.3.16.  Configuración de la cámara DMC .................................................................................. 115 
Fig.3.17.  Cámara Vexcel UltracamD............................................................................................... 117 
Fig.3.18.  Ejemplos del vuelo de pruebas realizado con la cámara Vexcel UltracamD........... 118 
Fig.3.19.  Imagen de la estrella de Siemens captada con una película convencional y  
    con la cámara digital UltracamD..................................................................................... 119 
Fig.3.20.  Objetivo del sensor ADS40............................................................................................... 120 
Fig.3.21.  Detalle del plano focal del sensor ADS40 ...................................................................... 120 
Fig.3.22.  Componentes y conexiones del sistema informático de la cámara ........................... 122 
Fig.3.23.  Captura de pantalla del sistema de navegación ........................................................... 123 
Fig.3.24.  Componentes básicos para la integración entre el ADS40 y el IMU/GPS................ 125 
Fig.3.25.  Sistema de postproceso en un flujo de producción fotogramétrica digital.............. 125 
Fig.3.26.  Diagrama del flujo de postproceso ................................................................................. 126 
Fig.3.27.  Imagen original y rectificada en función de los ángulos de orientación 
    determinados por la IMU................................................................................................. 128 
Fig.3.28.  Imagen de detalle en la que se muestra el efecto de la rectificación en la  
    corrección de la imagen de una torre de TV ................................................................. 128 
Fig.3.29.  Imagen obtenida con la versión EM del sensor en la que se observan  
    los tratamientos aplicados para el ajuste a nivel local de zonas subexpuestas ....... 129 
Fig.3.30.  Captura de la imagen y generación de los pares estereoscópicos en el sistema  
    SPOT ....................................................................................................................................131 
Fig.3.31.  Geometría de la captura de imágenes SPOT................................................................. 132 
Fig.3.32.  Esquema de trabajo con imágenes SPOT estereoscópicas .......................................... 133 
Fig.3.33.  Instalaciones de calibración de la DLR........................................................................... 140 
Fig.3.34.  Esquema del calibrador de la DLR ................................................................................. 141 
Fig.3.35.  Funciones de expansión del punto para el sensor nadiral.......................................... 142 
Fig.3.36.  FTM del sensor nadiral del sistema ADS40................................................................... 142 
Fig.3.37.  Instalación del ADS40 en el interior del goniómetro vertical codificado................. 143 
Fig.3.38.  Función de transferencia óptica, de transferencia de modulación y de fase  
    de la OTF............................................................................................................................. 144 
Fig.3.39.  Señal lineal .......................................................................................................................... 144 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  xv 
Fig.3.40.  Patrón de calibración y toma de fotografías.................................................................. 146 
Fig.3.41.  Relación fotocoordenadas y coordenadas imagen ....................................................... 148 
Fig.3.42.  Procedimiento de calibración........................................................................................... 152 
Fig.3.43.  Distribución del mercado entre los diferentes sensores y plataformas en  
    función de la resolución espacial y espectral ................................................................ 157 
Fig.3.44.  Esquema de un escáner plano y de un escáner plano.................................................. 158 
Fig.3.45.  Interior del escáner Leica DSW500 ................................................................................. 159 
Fig.3.46.  Iluminación de un sistema con luz directa a través de un condensador o  
    luz difusa por una placa de difusión .............................................................................. 159 
Fig.3.47.  Escáner Helava‐Leica DSW200 en el que se puede observar la esfera difusora 
    situada en la parte superior.............................................................................................. 160 
Fig.3.48.  Líneas verticales y bandeado horizontal........................................................................ 173 
Fig.3.49.  Problema de alineamiento entre dos sensores lineales................................................ 173 
Fig.3.50.  Problema de solape............................................................................................................ 173 
Fig.3.51.  Errores de submuestreo .................................................................................................... 174 
Fig.3.52.  Smearing de líneas horizontales...................................................................................... 174 
Fig.3.53.  Ecos en la imagen digital .................................................................................................. 176 
Fig.3.54.  Vibraciones en la dirección horizontal ........................................................................... 176 
Fig.3.55.  Placa de calibración de la resolución geométrica de las Fuerzas Aéreas de los 
    Estados Unidos de América ‐USAF‐............................................................................... 178 
Fig.3.56.  Patrones de calibración radiométrica ............................................................................. 179 
Fig.3.57.  Patrón de puntos y de líneas diseñado por Heidenhain ............................................. 179 
Fig.3.58.  Placa reticulada en los bordes para ser empleada de forma simultánea con 
    la película ............................................................................................................................ 180 
Fig.3.59.  Diferentes tipos de marcas empleados en las placas reticuladas............................... 181 
Fig.3.60.  Representación vectorial de los residuos en el proceso de calibración 
    de un escáner Vexcel Ultrascan5000. .............................................................................. 186 
Fig.3.61.  Esquema de un escáner RM‐1.......................................................................................... 188 
Fig.3.62.  Esquema óptico de un escáner RM‐1.............................................................................. 188 
Fig.3.63.  Efecto del desplazamiento de la posición del sensor ................................................... 188 
Fig.3.64.  Efecto del desplazamiento en la posición de la lente................................................... 189 
Fig.3.65.  Problemas en la rotación del espejo................................................................................ 190 
Fig.A3.1.  Escáner PhotoScan de Z)I Imaging ................................................................................. 197 
Fig.A3.2.  Esquema del escáner Z)I Imaging PhotoScan. .............................................................. 198 
Fig.A3.3.  Sistema de digitalización por rollos del Photoscan...................................................... 199 
Fig.A3.4.  Escáner Leica DSW600 ...................................................................................................... 199 
Fig.A3.5.  Escáner VX4000 de Vexcel Imaging Co.......................................................................... 202 
Fig.A3.6.  Escáner Vexcel UltraScan 5000 ........................................................................................ 204 
Fig.A3.7.  Escáner XL‐10 ..................................................................................................................... 206 
Fig.A3.8.  Escáner DeltaScan.............................................................................................................. 207 
 
Capítulo 4. Preprocesamiento de imágenes digitales fotogramétricas 
Fig.4.1.   Dispositivos de almacenamiento de información ........................................................ 218 
Fig.4.2.   Construcción de la tabla de códigos Huffman.............................................................. 225 
Fig.4.3.   Imagen SUBURB‐L e histograma de los niveles digitales correspondientes ........... 226 
Fig.4.4.   Resultados de la codificación Huffman ......................................................................... 226 
Fig.4.5.   Ejemplo de compresión de una línea mediante el método de Huffman  
    modificado .......................................................................................................................... 228 
Fig.4.6.   Procedimiento de codificación aritmética...................................................................... 230 
xvi  ÍNDICE 
Fig.4.7.   Esquema de compresión/descompresión por el método JPEG.................................. 231 
Fig.4.8.   Ordenación en zig‐zag ...................................................................................................... 233 
Fig.4.9.   Compresión de una imagen de gran tamaño................................................................ 234 
Fig.4.10.  Diferencias perpendiculares entre los extremos de los elementos lineales.............. 235 
Fig.4.11.  Ejemplo de JPEG con una tasa de compresión alta...................................................... 237 
Fig.4.12.  Esquema de la compresión HPC..................................................................................... 239 
Fig.4.13.  Imagen Original e Imagen del nivel superior obtenida mediante HPC................... 239 
 
Capítulo 5. Procesamiento de imágenes digitales fotogramétricas 
Fig.5.1  .  Diagrama de flujo de la aplicación de las técnicas de procesamiento de la  
    imagen digitalen Fotogrametría..................................................................................... 258 
Fig.5.2.   Imagen digital representada en diferentes resoluciones............................................. 260 
Fig.5.3.   Sistemas de coordenadas.................................................................................................. 260 
Fig.5.4.   Ejemplos de imágenes digitales ...................................................................................... 262 
Fig.5.5.   Imágenes multiespectrales (imágenes en color real) ................................................... 263 
Fig.5.6.   Secuencia de imágenes correspondiente a la toma de fotogramas aéreos para 
    el trabajo fotogramétrico estereoscópico........................................................................ 263 
Fig.5.7.   Imagen digital correspondiente a una fotografía aérea en la que se han  
    diferenciado dos partes con diferente tono ................................................................... 264 
Fig.5.8.   Ejemplos de aplicación de operaciones elementales para la manipulación de  
    la imagen ............................................................................................................................. 267 
Fig.5.9.   Ecualización del histograma ............................................................................................ 268 
Fig.5.10.  Ejemplo de ecualización del histograma ....................................................................... 269 
Fig.5.11.  Resultados de aplicar los filtros de aproximación a la imagen .................................. 273 
Fig.5.12.  Influencia del tamaño del kernel en el filtrado de media ........................................... 275 
Fig.5.13.  Ejemplos de aplicación del filtro gausiano.................................................................... 277 
Fig.5.14.  Aplicación de la correlación entre imágenes digitales para la identificación de  
    la posición de la marca fiducial en una imagen digital ............................................... 278 
Fig.5.15.  Efectos de la aplicación de operadores de orden a una imagen digital.................... 279 
Fig.5.16.  Metodología de aplicación del filtro de la mediana..................................................... 280 
Fig.5.17.  Ejemplo de aplicación de media y mediana sobre un borde en una imagen  
    digital ................................................................................................................................... 280 
Fig.5.18.  Operadores de gradiente aplicados sobre la imagen................................................... 282 
Fig.5.19.  Aplicación de los filtros de detección de bordes sobre una imagen digital............. 283 
Fig.5.20.  Efecto de la aplicación de las operaciones morfológicas básicas ............................... 285 
Fig.5.21.  Efecto de la aplicación de las operaciones morfológicas básicas a una imagen  
    binaria obtenida a partir de una fotografía aérea......................................................... 285 
Fig.5.22.  Efectos de la aplicación de las operaciones morfológicas básicas a una imagen 
    en tonos de gris .................................................................................................................. 286 
Fig.5.23.  Representación gráfica de la generación de una pirámide gausiana ........................ 287 
Fig.5.24.  Ejemplo de una pirámide gausiana y su correspondiente pirámide laplaciana ..... 288 
Fig.5.25.  Detección de filas erróneas en la imagen digital .......................................................... 294 
Fig.5.26.  Rotación en un imagen digital......................................................................................... 295 
Fig.5.27.  Ejemplo de rotación de una imagen digital................................................................... 295 
Fig.5.28.  Efecto de la rotación en la posición de los píxeles de la imagen................................ 296 
Fig.5.29.  Interpolación bilineal ........................................................................................................ 297 
Fig.5.30.  Método de remuestreo mediante convolución cúbica................................................. 298 
Fig.5.31.  Efectos del remuestreo en la imagen digital.................................................................. 298 
Fig.5.32.  Segmentación de la imagen digital en función del histograma ................................. 299 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  xvii 
Fig.5.33.  Error en la segmentación de la imagen debido a un histograma inadecuado......... 299 
Fig.5.34.  Segmentación de una imagen aleatoria.......................................................................... 300 
Fig.5.35.  Aplicación de las técnicas de segmentación a la localización de una marca  
    fiducial ................................................................................................................................. 300 
Fig.5.36.  Segmentación mediante matriz de concurrencia.......................................................... 301 
Fig.5.37.  Vistas en perspectivas de las componentes del filtro de Gabor ................................. 301 
Fig.5.38.  Aplicación del filtro de Gabor ......................................................................................... 302 
 
Capítulo 6. Automatización del proceso de medida en Fotogrametría 
Fig.6.1  .  Principio de stereo‐matching ........................................................................................... 308 
Fig.6.2.   Representación de la toma de la imagen de un punto del terreno P (sobre  
    terreno llano) en los fotogramas tomados desde O= y O@............................................ 311 
Fig.6.3.   Par estereoscópico formado por dos fotogramas con diferente escala ..................... 312 
Fig.6.4.   Efecto de la diferencia de los ángulos de rotación entre las dos imágenes del par 312 
Fig.6.5.   Efecto de la inclinación del terreno................................................................................. 313 
Fig.6.6.   Efecto del relieve en la superficie del terreno que es cubierta por cada uno de  
    los píxeles de las imágenes que forman un modelo estereoscópico.......................... 313 
Fig.6.7.   Geometría epipolar............................................................................................................ 314 
Fig.6.8.   Definición del espacio de búsqueda en función del error de determinación de 
    la cota del punto del terreno ............................................................................................ 315 
Fig.6.9.   Método VLL para la reducción del espacio de búsqueda ........................................... 317 
Fig.6.10.  Ejemplos de pares de líneas de desplazamiento vertical ............................................ 317 
Fig.6.11.  Aplicación del método VLL ............................................................................................. 318 
Fig.6.12.  Aplicación combinada de los métodos de líneas epipolares y VLL .......................... 318 
Fig.6.13.  Pirámide de imágenes ....................................................................................................... 319 
Fig.6.14.  Matching a nivel de área y a nivel de elemento............................................................ 321 
Fig.6.15.  Esquema general de un proceso de ABM...................................................................... 322 
Fig.6.16.  Principio de la correlación cruzada................................................................................. 325 
Fig.6.17.  Cálculo del coeficiente de correlación con nivel de precisión de subpíxel............... 326 
Fig.6.18.  Problemas típicos en la determinación del valor máximo en la correlación............ 327 
Fig.6.19.  Proceso de observación ............................................................................................................................................................... 329Fig.6.20.  Principio de la aproximación diferencial aplicado al cálculo del vector de 
desplazamiento entre series unidimensionales............................................................. 331 
Fig.6.21.  Series correspondientes a los datos experimentales del ejemplo 1............................ 332 
Fig.6.22.  Resultado de la aplicación del vector de desplazamiento calculado en la  
    primera iteración a las series originales ......................................................................... 334 
Fig.6.23.  Matching a nivel de elementos ........................................................................................ 344 
Fig.6.24.  Utilización de los elementos extraídos para la representación de elementos 
    reales .................................................................................................................................... 344 
Fig.6.25.  Discontinuidades físicas que producen bordes en la imagen digital ........................ 348 
Fig.6.26.  Tipos de puntos.................................................................................................................. 349 
Fig.6.27.  Localización de un punto triple y de un punto circular simétrico ............................ 350 
Fig.6.28.  Tipos de bordes .................................................................................................................. 352 
Fig.6.29.  Método de la eliminación de los gradientes no máximos ........................................... 353 
Fig.6.30.  Filtro LoG ............................................................................................................................ 355 
Fig.6.31.  Extracción de elementos mediante el método de operador LoG ............................... 356 
Fig.6.32.  Determinación de la posición del borde ........................................................................ 356 
Fig.6.33.  Clasificación de píxeles de borde en función de la vecindad ..................................... 357 
Fig.6.34.  Transformada de Hough .................................................................................................. 358 
xviii  ÍNDICE 
Fig.6.35.  Descripción de una línea mediante la transformada Hough generalizada.............. 358 
Fig.6.36.  Matching de líneas mediante la utilización de la transformada de Hough............. 359 
Fig.6.37.  Representación ψ‐s ............................................................................................................ 359 
Fig.6.38.  Ejemplos de transformación ψ‐s...................................................................................... 360 
Fig.6.39.  Algoritmo de división‐fusión .......................................................................................... 361 
Fig.6.40.  Tipos de elementos puntuales de unión (nodos).......................................................... 366 
Fig.6.41.  Representación de los desplazamientos obtenidos para las diferentes parejas 
    de elementos entre imágenes o entre imagen y objeto ................................................ 366 
Fig.6.42.  Imagen segmentada. Características y relaciones entre los elementos extraídos ... 369 
Fig.6.43.  Árbol de búsqueda correspondiente a las clases extraídas de la imagen de la 
    figura 6.42............................................................................................................................ 371 
Fig.6.44.  Esquema general de un sistema de stereo‐matching................................................... 373 
Fig.A6.1.  Relación de las imágenes.................................................................................................. 375 
Fig.A6.2.  Par estereoscópico en su posición original y transformada normalizada................ 376 
Fig.A6.3.  Relación entre imagen píxel e imagen normalizada .................................................... 377 
Fig.A6.4.  Transformación de imagen píxel a imagen normalizada............................................ 379 
Fig.A6.5.  Relación entre fotografía y imagen píxel, en posición real y normalizada .............. 381 
Fig.A6.6.  Determinación del tamaño de la imagen normalizada ............................................... 381 
Fig.A6.7.  Imágenes originales y normalizadas .............................................................................. 382 
 
Capítulo 7. Automatización del proceso de orientación fotogramétrica 
Fig.7.1.   Esquema de un sistema de cartografía automática...................................................... 388 
Fig.7.2.   Sistema de coordenadas definidos en la imagen digital ............................................. 389 
Fig.7.3.   Morfología de una marca fiducial correspondiente a la cámara Leica RC‐30 ......... 391 
Fig.7.4.   Resultados de la binarización en función de la morfología del histograma............ 392 
Fig.7.5.   Resultados de la binarización para diferentes valores de corte ................................. 394 
Fig.7.6.   Efecto de la discretización del proceso de digitalización............................................ 395 
Fig.7.7.   Perfiles de las marcas 1 y 2 de la fig 7.5 ......................................................................... 395 
Fig.7.8.   Patrón ideal de una marca fiducial remuestreado según diferentes posiciones 
    a nivel de subpixel ............................................................................................................. 396 
Fig.7.9.   Elementos que componen las marcas fiduciales y relaciones entre los mismos ..... 397 
Fig.7.10.  Extracción de elementos de interés de la marca fiducial mediante filtrado ............ 398 
Fig.7.11.  Relación entre la representación de los puntos en el dominio del espacio y en el 
    dominio de los parámetros .............................................................................................. 399 
Fig.7.12.  Etapas en la realización de la orientación interna automática ................................... 403 
Fig.7.13.  Símbolos para la identificación de las marcas fiduciales en la cámara Leica  
    RC‐30 y distribución de las marcas en el fotograma.................................................... 404 
Fig.7.14.  Elementos para la descripción de patrones ................................................................... 404 
Fig.7.15.  Concepto del algoritmo de orientación relativa automática ...................................... 409 
Fig.7.16.  Orientación Relativa (Modelo Finlandia) ...................................................................... 414 
Fig.7.17.  Orientación Relativa (Modelo Baviera).......................................................................... 415 
Fig.7.18.  Esquema de las zonas de Von Grüber y los parámetros de orientación que se 
    resuelven secuencialmente en dichas localizaciones ................................................... 418 
Fig.7.19.  Diagrama esquemático del sistema de aerotriangulación automática ..................... 420 
Fig.7.20.  Bloque diagrama de la etapa de formación de bloques............................................... 421 
Fig.7.21.  Identificación de los puntos para ajuste en escala........................................................ 422 
Fig.7.22.  Ejemplo de localización de las zonas en el área de solape transversal indicando 
    el número de fotogramas que está situado en cada zona ........................................... 423 
Fig.7.23.  Selección automática de los puntos de enlace entre dos bandas vecinas................. 424 
FOTOGRAMETRÍA DIGITAL  xix 
Fig.7.24.  Esquema del sistema de bloques 3D............................................................................... 425 
Fig.7.25.  Bloque diagrama del procedimiento de matching multiple directo ......................... 426 
Fig.7.26.  Correlación multiimagen.................................................................................................. 427 
Fig.7.27.  Localización de los puntos que servirán de aproximaciones para la correlación  
    entre 4 fotogramasen el ajuste de bloques .................................................................... 427 
Fig.7.28.  Diagrama esquemático del Sistema de Aerotriangulación Automático................... 428 
Fig.7.29.  Captura de pantalla del sistema BAE Systems SOCET‐SET en el proceso de 
    detección y edición de errores groseros ......................................................................... 434 
Fig.7.30.  Diferentes ejemplos de marcas artificiales instaladas para la orientación 
    absoluta del modelo .......................................................................................................... 440 
Fig.7.31.  Representación paramétrica de una línea tridimensional........................................... 443 
Fig.7.32.  Medida de los puntos P1 y P2 de la curva de apoyo en el espacio imagen............... 445 
Fig.7.33.  Determinación de la distancia menor entre el punto q y la superficie Spq ............... 448 
Fig.7.34.  Ejemplo de un elemento tridimensional de apoyo....................................................... 450 
Fig.7.35.  Fases del proceso de orientación absoluta automática por el método de 
    Schickler............................................................................................................................... 451 
Fig.7.36.  Zona de la imagen en la que aparecen un total de 10 alcantarillas ........................... 452 
Fig.7.37.  Resultados de la localización de las alcantarillas ......................................................... 453 
Fig.7.38.  Ejemplos de detección automática de elementos naturales del terreno ................... 454 
 
Capítulo 8. Generación automática de modelos digitales de elevaciones 
Fig.8.1.   Coste de las diferentes fases de un proceso cartográfico para grandes escalas....... 458 
Fig.8.2.   Diferencias en la captura de datos para la generación del MDE ............................... 460 
Fig.8.3.   Esquema general del proceso de captura de datos para el MDE............................... 468 
Fig.8.4.   Pirámide de imágenes y MDE derivados a partir de un fotograma 1:8.400  
    utilizando el programa MATCH‐T ................................................................................. 470 
Fig.8.5.   Interpolación mediante elementos finitos...................................................................... 471 
Fig.8.6.   Precisión de los MDE obtenidos automáticamente a partir de fotogramas aéreos 
utilizando el programa MATCH‐T ................................................................................. 476 
Fig.8.7.   Precisión de los MDE obtenidos automáticamente a partir de pares  
    estereoscópicos de imágenes SPOT utilizando el programa MATCH‐T.................. 476 
Fig.8.8.   Diagrama de flujo del proceso de extracción automática del terreno en el  
    módulo ATE del sistema SOCET SET ............................................................................ 478 
Fig.8.9.   Diagrama de flujo del proceso de edición interactiva del terreno en el  
    módulo ITE de SOCET SET.............................................................................................. 479 
 
Capítulo 9. Extracción automática de elementos cartográficos 
Fig.9.1.   Estrategia para la resolución de diferentes tareas relacionadas con el análisis 
    de imágenes ........................................................................................................................ 486 
Fig.9.2.   Organigrama del procedimiento de extracción interactiva ........................................ 488 
Fig.9.3.   Modelo 3D generado a partir de medidas manuales de los edificios y 
    estructuración automática ................................................................................................ 488 
Fig.9.4.   Organigrama del sistema de reconstrucción del objeto a partir de primitivas ....... 489 
Fig.9.5.   Ejemplos de aplicación del método de alineamiento interactivo de entidades  
    del objeto ............................................................................................................................. 489 
Fig.9.6.   Problemas de detección de elementos debido al ruido y la existencia de  
    elementos carentes de interés en la imagen................................................................... 491 
Fig.9.7.   Parámetros cuantitativos descriptivos de una región definida en función de  
    los niveles de gris en el caso bidimensional: volumen, área y contraste .................. 492 
xx  ÍNDICE 
Fig.9.8.   Definición de las regiones según el esquema del espacio de escala.......................... 492 
Fig.9.9.   Integración del esquema de escala de espacio con la detección de bordes.............. 493 
Fig.9.10.  División de la escena ......................................................................................................... 494 
Fig.9.11.  Aplicación del método de la agrupación perceptual a la extracción de  
    rectángulos para la extracción de edificios.................................................................... 495 
Fig.9.12.  Aplicación del método de la agrupación perceptual a la extracción de las  
    pistas del aeropuerto JFK ................................................................................................. 495 
Fig.9.13.  Aplicación de las herramientas monoculares a la extracción de edificios ............... 496 
Fig.9.14.  Esquema del método de matching estereoscópico y análisis de superficies 3D ..... 497 
Fig.9.15.  Aplicación del método basado en el matching estereoscópico y análisis de  
    superficies 3D ..................................................................................................................... 498 
Fig.9.16.  Diagrama de flujo del método de Dang et al. ............................................................... 499 
Fig.9.17.  Ejemplo de aplicación del método de Wang................................................................. 499 
Fig.9.18.  Método de Haala (1994).................................................................................................... 500 
Fig.9.19.  Matching relacional ........................................................................................................... 501 
Fig.9.20.  Ejemplo de matching relacional ...................................................................................... 502 
Fig.9.21.  Resultados obtenidos de la clasificación aplicada sobre una imagen aérea 
    mediante el método de Fuger et al., 1991 ...................................................................... 503 
Fig.9.22.  Modelo digital de superficie obtenido mediante sistema láser aerotransportado.. 504 
Fig.9.23.  Aplicación del método de seguimiento de bordes y matching de patrones............ 505 
Fig.9.24.  Extracción del contorno de un río mediante la introducción de un punto  
    situado en su interior y la aplicación de técnicas de agrupamiento de regiones .... 505 
Fig.9.25.  Extracción semiautomática de carreteras en imágenes aéreas ................................... 506 
Fig.9.26.  Extracción semiautomática de carreteras a partir de imágenes satélite y  
    fotografía aérea mediante el método de Grün y Lin (1994) ........................................ 507 
Fig.9.27.  Extracción de carreteras mediante modelos de curvas activas abiertas ................... 508 
Fig.9.28.  Modelos de curvas activas cerradas para la extracción de edificios ......................... 509 
Fig.9.29.  Fotogrametría a nivel de líneas 3D ................................................................................. 509 
Fig.9.30.  Representación de líneas 3D en función de los parámetros (δ,φ,r,γ) ......................... 510 
Fig.9.31.  Identificación manual de las correspondencias entre los elementos extraídos 
    en seis imágenes mediante la utilización de un sistema de ventanas múltiples ..... 511 
Fig.9.32.  Reconstrucción de objetos con el modelo de objeto “completo” ............................... 512 
Fig.9.33.  Sistema de reconstrucción semiautomática