ES2388171B1 - GEOLOCALIZED AIR PHOTOGRAPH CAPTURE SYSTEM FOR AREAS OF DIFFICULT ACCESS. - Google Patents
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Abstract
La presente invención, se engloba dentro de los sistemas de fotografía aérea geolocalizada. Está destinado a sectores en los que los sistemas actuales de captura fotográfica no pueden ejercer ya sea por inaccesibilidad, baja resolución de sus fotografías, poca velocidad de respuesta de sus sistemas o incapacidad de almacenamiento del sistema de captura, que con el presente invento quedan resueltas.#Comprende:#- una o más cámaras fotográficas alojadas en una caja protectora#- respectivos ordenadores de gestión de cámara de alta capacidad y velocidad de procesamiento#- un ordenador de control adicional#- un dispositivo de determinación de la posición#- un dispositivo de lectura y control de inclinación lateral y longitudinal#- un ordenador de control de ruta de vuelo.The present invention is encompassed within the geolocated aerial photography systems. It is intended for sectors in which current photographic capture systems cannot exercise due to inaccessibility, low resolution of their photographs, low response speed of their systems or inability to store the capture system, which with the present invention are resolved . # Includes: # - one or more cameras housed in a protective case # - respective high-capacity and speed-processing camera management computers # - an additional control computer # - a position determining device # - a Side and longitudinal tilt reading and control device # - a flight path control computer.
Description
Sistema de captura fotográfica aérea geolocalizada para zonas de difícil acceso, donde se necesite incluso alta resolución, y que realiza un alto volumen de capturas fotográficas a gran velocidad. Geolocated aerial photo capture system for hard-to-reach areas, where even high resolution is needed, and that performs a high volume of high-speed photo captures.
Sector de la técnica Technical sector
La presente invención, se engloba dentro de los sistemas de fotografía aérea geolocalizada. Esta destinada a sectores en los que los sistemas actuales de captura fotográfica no pueden ejercer ya sea por excesivo precio para el proyecto a fotografiar, inaccesibilidad, baja resolución de sus fotografías, poca velocidad de respuesta de sus sistemas y/o incapacidad de almacenamiento del sistema de captura, que con el presente invento quedan resueltas The present invention is encompassed within the geolocated aerial photography systems. It is intended for sectors in which current photo capture systems cannot exercise due to excessive price for the project to be photographed, inaccessibility, low resolution of their photographs, low speed of response of their systems and / or inability to store the system of capture, which with the present invention are resolved
Estado de la técnica State of the art
Fotografía aérea. Breves fundamentos Aerial photography Brief Basics
La fotografía aérea, comprendida como un análisis de la superficie terrestre mediante maquinas fotográficas instaladas a bordo de un medio aéreo, tiene ya más de 150 años de historia y se ha empleado en diversos campos, como: Arqueología, geología, agricultura, militar, etc. Aerial photography, understood as an analysis of the earth's surface by means of photographic machines installed on board an aerial medium, has already more than 150 years of history and has been used in various fields, such as: Archeology, geology, agriculture, military, etc. .
La fotografía orbital constituye una extensión de la fotografía aérea y permite la obtención de imágenes de altura muy superior mediante aparatos fotográficos situados en satélites. Se utiliza sobretodo en estudios meteorológicos, investigación sobre la contaminación, recursos naturales, etc. The orbital photography constitutes an extension of the aerial photography and allows to obtain images of much higher height by means of photographic devices located in satellites. It is mostly used in meteorological studies, pollution research, natural resources, etc.
Ambos sistemas son complementarios y se utilizan en diferentes ramas de la ciencia e investigación y actualmente tienen una gran utilidad en un determinado número de casos, pero también tienen muchas limitaciones que este invento ha mejorado. Los problemas que el presente documento resuelve no pretenden ser limitativos de su alcance, sino solo ser un pequeño resumen de los diversos campos donde se aplicará. Both systems are complementary and are used in different branches of science and research and are currently very useful in a certain number of cases, but they also have many limitations that this invention has improved. The problems that this document resolves are not intended to be limiting of its scope, but only to be a small summary of the various fields where it will be applied.
Así mismo las cámaras actuales dedicadas trabajos de fotografía aérea, por su dedicación exclusiva, están configuradas para vuelos a gran altura. Ante objetivos cercanos o ante la posibilidad de tener que trabajar en zonas de diversas alturas sus imágenes quedan desenfocadas, no pudiendo alcanzar nunca el detalle que se alcanza con el presente invento. Also the current cameras dedicated aerial photography works, for their exclusive dedication, are configured for high-altitude flights. Before close objectives or the possibility of having to work in areas of different heights, their images are out of focus, and the detail reached with the present invention can never be achieved.
Estas mismas cámaras ya comentadas, de ortofotografía, tienen unos precios que multiplica fácilmente por 100 el precio medio de una cámara digital de gama media/alta que son las que se utilizaran con este invento. De esta manera esta invención realizará trabajos que no se realizarían con equipos sensores aerotransportados profesionales. These same cameras already commented, of orthophotography, have prices that easily multiply by 100 the average price of a medium / high-end digital camera that are the ones that will be used with this invention. In this way, this invention will carry out work that would not be carried out with professional airborne sensor equipment.
Problema 1. Baja resolución: Problem 1. Low resolution:
En el mejor de los casos, mediante la fotografía aérea actual se llega a realizar una fotografía que puede llegar a una resolución media no superior a los 10 cm/píxel. Esto es debido a que se utilizan aviones que han de volar a alturas considerables y que no se pueden adaptar con rapidez a la orografía del terreno que sobrevuelan (durante muchos kilómetros están obligados a mantener una altura constante, independientemente de las variaciones del terreno). In the best case, by means of the current aerial photography, a photograph can be taken that can reach an average resolution not exceeding 10 cm / pixel. This is due to the fact that airplanes are used that have to fly at considerable heights and that cannot be adapted quickly to the orography of the terrain they fly over (for many kilometers they are obliged to maintain a constant height, regardless of the variations in the terrain).
Con el presente invento, desde una aeronave, se llegan a fotografiar grandes extensiones de terreno con resoluciones incluso inferiores a los 5mm/píxel y manteniendo esta resolución independientemente de la orografía (figura 5). With the present invention, from an aircraft, large areas of land with resolutions even below 5mm / pixel are photographed and maintaining this resolution independently of the orography (Figure 5).
Problema 2. Zonas de difícil acceso: Problem 2. Hard to reach areas:
Por el mismo uso de aviones en este tipo de trabajos de fotografía aérea muchas zonas se convierten en inaccesibles y las únicas fotos que se pueden tener de esa zona son las realizadas a gran altura y sin poder ralentizar la velocidad para poder tener más detalle. By the same use of airplanes in this type of aerial photography work many areas become inaccessible and the only photos that can be taken of that area are those taken at high altitude and without being able to slow down the speed to be able to have more detail.
Caso 1: Una empresa eléctrica quiere observar el cauce de agua saliente de una presa de montaña, que debido a la angostura del terreno es imposible descender a pie. Con este invento, se sobrevuela el interior del valle a baja altura y baja velocidad (figura 5). Case 1: An electric company wants to observe the outgoing water channel of a mountain dam, which due to the narrow terrain it is impossible to descend on foot. With this invention, the interior of the valley is overflew at low height and low speed (figure 5).
Caso 2: Es necesario fotografiar las plantaciones de viñedo en una pendiente de más del 30% como sucede en zonas montañosas. Las cámaras en el presente invento van alojadas en un soporte que admite un movimiento en 2 ejes (longitudinal y lateral en el sentido de la marcha) para enfocar las mismas hacia el punto/inclinación deseada. Case 2: It is necessary to photograph the vineyard plantations on a slope of more than 30% as in mountainous areas. The cameras in the present invention are housed in a support that supports a 2-axis movement (longitudinal and lateral in the direction of travel) to focus them towards the desired point / inclination.
Problema 3. Geolocalización de las imágenes: Problem 3. Geolocation of the images:
Es habitual que se realicen mediante aeronaves, fotografías oblicuas (mediante un operador humano) que una vez en el postproceso provocan grandes perdidas de tiempo ya que se puede geolocalizar la posición desde la que se ha hecho la fotografía, pero es mucho mas difícil geolocalizar aquello a que se estaba apuntando. En el presente invento eso no sucede. Todas las fotografías tienen las coordenadas de aquello que están mostrando ya que la caja protectora del conjunto de cámaras tiene ubicados sensores de inclinación para cada eje de rotación habitual en la aeronave (X, Y) durante un vuelo regular con los que matemáticamente se corrigen las coordenadas del objetivo de cada cámara. It is usual to take oblique photographs (through a human operator) that once in the postprocess they cause great losses of time since it is possible to geolocate the position from which He has taken the picture, but it is much more difficult to geolocate what he was pointing to. In the present invention that does not happen. All the photographs have the coordinates of what they are showing since the box protective of the set of cameras has located inclination sensors for each axis of rotation usual in the aircraft (X, Y) during a regular flight with which the coordinates of the target target are mathematically corrected each camera
Problema 4. Capacidad de almacenamiento: Problem 4. Storage capacity:
Cuando se trabaja con grandes cantidades de fotografías y además con mucha calidad es fácil llegar a 40Mb por captura. Este sistema almacena decenas de miles de fotografías (capturadas en tiempo real en el propio dispositivo de captura del invento) en pocas horas. When working with large quantities of photographs and also with a lot of quality it is easy to reach 40Mb per capture. This system stores tens of thousands of photographs (captured in real time on the device itself of capture of the invention) in a few hours.
Problema 5. Postproceso de las imágenes: Problem 5. Image postprocessing:
Hoy en día el proceso para llevar a cabo el inventario del SIGPAC (sistema de información geográfica de parcelas agrícolas) se hace mediante visitas a pie a cada una de las parcelas. Además de los grandes gastos que conlleva por personal, duración, medios (vehículos, manutención, alojamiento, ordenadores de campo, etc.), las inclemencias meteorológicas retrasan todavía más la labor, y la perspectiva que un operador en campo puede tener de una parcela medidas exactas; donde acaba exactamente una plantación de viña y comienza una de kiwis, hace que las actualizaciones del inventario SIGPAC se eternicen. Today the process to carry out the inventory of the SIGPAC (geographical plot information system agricultural) is done by walking visits to each of the plots. In addition to the large expenses involved by personnel, duration, means (vehicles, maintenance, accommodation, field computers, etc.), the inclemency meteorological further delay the work, and the perspective that a field operator can have of a plot exact measurements; where exactly one vineyard plantation ends and one of kiwis begins, it makes the SIGPAC inventory updates are eternalized.
Con este invento las inclemencias meteorológicas no afectarían a los operadores ya que interpretarían las fotos en pantalla, se evitarían los gastos derivados de personas enviadas a campo durante muchos meses y se delimitaría cada plantación distinguiendo con claridad que hay en cada una de las parcelas (Figura 4). With this invention the inclement weather would not affect the operators since they would interpret the photos in screen, the expenses derived from people sent to the field for many months would be avoided and it would be delimited each plantation clearly distinguishing what is in each of the plots (Figure 4).
Al igual que en este ejemplo de la figura 4 que se corresponde con el inventario de viña hecho en el SIGPAC, existen infinidad de sectores donde, además de la determinación de los diferentes usos del suelo, se demuestra la utilidad de este invento, como pueden ser: -Observaciones aéreas en busca de plantaciones, construcciones, o vertidos ilegales. -Determinación de límites de la zona quemada por un incendio, del desbordamiento de un cauce fluvial, de vías pecuarias. -Inventarios de zonas húmedas, actividades extractivas (minas a cielo abierto en uso o abandonadas). -Observación de obras de infraestructura hasta el punto de poder determinar si se están cumpliendo normas de seguridad (operarios con EPIS, conos en carreteras, cortes de tráfico). As in this example in Figure 4 which corresponds to the vineyard inventory made in the SIGPAC, there are countless sectors where, in addition to the determination of the different land uses, the Usefulness of this invention, such as: -Aerial observations in search of plantations, constructions, or illegal spills. -Determination of limits of the area burned by a fire, of the overflow of a river channel, of roads Livestock - Inventories of wetlands, extractive activities (open pit mines in use or abandoned). -Observation of infrastructure works to the point of being able to determine if they are complying with security (operators with EPIS, road cones, traffic cuts).
Problema 6. Localizaciones concretas: Problem 6. Concrete locations:
Otro de los problemas que presentan los sistemas ya existentes es el de la innecesaria cantidad extra de información generada. Con este invento, al establecer una ruta de vuelo que pase exactamente por encima de aquellas zonas a fotografiar y que dispare las cámaras justo en aquel instante, no se genera innecesaria información que supondrá un problema añadido tanto por el consumo de recursos como a la hora de fotointerpretar las imágenes. Another problem presented by existing systems is the unnecessary extra amount of information generated With this invention, by establishing a flight route that passes exactly above those areas to be photographed and that triggers the cameras just at that moment, unnecessary information is not generated which will be an added problem both for the consumption of resources and when interpreting the images.
Sumario de la invención Summary of the invention
Partiendo del estado de la técnica anteriormente descrito, la invención se plantea como objetivo el desarrollo de un sistema de captura fotográfica aérea conforme se indicó en un principio que permita solucionar los problemas anteriormente relatados. Starting from the state of the art described above, the invention aims to develop a aerial photo capture system as indicated in the beginning that allows to solve the problems previously reported.
Conforme a la invención este objetivo se alcanza mediante un sistema con las características indicadas en la reivindicación 1. Otros objetivos y ventajas se consiguen mediante las características indicadas en las reivindicaciones dependientes. El sistema de captura de fotografía aérea se caracterizado conforme a la invención por que comprende: According to the invention this objective is achieved by a system with the characteristics indicated in the claim 1. Other objectives and advantages are achieved by the characteristics indicated in the dependent claims. The aerial photography capture system is characterized according to the invention by comprising:
-Una o más cámaras fotográficas alojadas en una caja protectora que está fijada en el exterior de una aeronave, teniendo cada cámara dos grados de libertad; -respectivos ordenadores de gestión de alta capacidad y velocidad de procesamiento, cada uno de los cuales está asociado exclusivamente a una respectiva cámara, para controlarla y también para almacenar las imágenes captadas por las mismas; -un ordenador de control adicional al que se conectan para su control los antedichos ordenadores de gestión de cámara y que sirve adicionalmente para visualizar las fotografías captadas y como pantalla de control de todas estas capturas; -One or more cameras housed in a protective case that is fixed on the outside of an aircraft, each chamber having two degrees of freedom; -Special management computers with high capacity and processing speed, each of which is associated exclusively with a respective camera, to control it and also to store the images captured by them; - an additional control computer to which the aforementioned management computers are connected for control camera and that additionally serves to visualize the captured photographs and as a control screen of all these catches;
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- un dispositivo de determinación de la posición, destinado al seguimiento de una ruta de vuelo de la aeronave establecida previamente y también sirve para proporcionar las coordenadas de posición de cada captura fotográfica; -un dispositivo de lectura y control de inclinación lateral y longitudinal que se mueve solidariamente con los desplazamientos que la aeronave transmite a la caja protectora de las cámaras y que sirve para corrección de las coordenadas de las capturas fotográficas; -un ordenador de control de ruta de vuelo conectado al dispositivo de determinación de la posición y que sirve para visualización y grabación, en tiempo real, de la posición y también para establecer posteriormente una correspondencia exacta de cada captura fotográfica con el punto donde fue realizada mediante los datos proporcionados por el dispositivo de determinación de la posición y la correspondiente corrección de las inclinaciones leídas por el dispositivo de lectura y control en el momento en que se realiza la captura fotográfica. a position determining device, intended to track a previously established flight path of the aircraft and also serves to provide the position coordinates of each photographic capture; -a device for reading and controlling lateral and longitudinal inclination that moves in solidarity with the displacements that the aircraft transmits to the protective box of the cameras and that serves to correct the coordinates of the photographic captures; -a flight path control computer connected to the position determination device and used to display and record, in real time, the position and also to subsequently establish an exact correspondence of each photographic capture with the point where it was made by means of the data provided by the position determination device and the corresponding correction of the inclinations read by the reading and control device at the time the photographic capture is performed.
De acuerdo con una característica adicional de la invención resulta una ventaja cuando las cámaras fotográficas, están previstas para detectar el espectro visible, IR, UV, video o cualquier otra banda espectral susceptible de detección mediante sensores, pudiendo disponerse cualquier combinación de las mimas. According to an additional feature of the invention, it is an advantage when the cameras are provided to detect the visible spectrum, IR, UV, video or any other spectral band that can be detected by sensors, with any combination of the same being available.
Conforme a otra característica adicional de la invención es ventajoso que cada cámara, esté montada de manera amovible sobre respectivo un soporte de fijación para permitir su movimiento alrededor de 2 ejes, para así poder orientar cada cámara en correspondencia con las características de la zona de captura de imágenes. Aquí resulta una ventaja cuando el soporte de fijación está equipado con un motor paso a paso para permitir el movimiento en los dos ejes citados. According to another additional feature of the invention, it is advantageous that each camera is removably mounted on a respective fixing support to allow its movement around 2 axes, in order to be able to orient each camera in correspondence with the characteristics of the capture zone of pictures. Here is an advantage when the fixing bracket is equipped with a stepper motor to allow movement in the two aforementioned axes.
Además de acuerdo con otra característica de la invención resulta una ventaja cuando en la caja protectora que está abierta por uno de sus lados, se sujetan los soportes de fijación, de manera que las cámaras apunten hacia su lado abierto. In addition, according to another feature of the invention, it is an advantage when, in the protective case that is open on one of its sides, the fixing brackets are held, so that the cameras point towards their open side.
De manera ventajosa, de acuerdo con otra característica adicional de la invención está prevista una platina para sujeción mecánica de la caja protectora en exterior de la aeronave. Advantageously, in accordance with another additional feature of the invention, a stage for mechanical fastening of the protective box outside the aircraft is provided.
También conforme a otra característica adicional de la invención, de manera ventajosa las cámaras están previstas con objetivos intercambiables el dispositivo de lectura y grabación de inclinación y rotaciones, está ventajosamente alojado solidariamente en la caja protectora, para así detectar las inclinaciones de la aeronave en los 2 ejes de movimiento de los soportes. Also in accordance with another additional feature of the invention, the cameras are advantageously provided with interchangeable lenses, the inclination and rotation reading and recording device, is advantageously housed jointly in the protective box, in order to detect the inclinations of the aircraft in the 2 axes of movement of the supports.
Además de acuerdo con otra característica adicional de la invención resulta ventajoso que el dispositivo de posicionamiento, esté previsto como un dispositivo GPS o DGPS. In addition to another additional feature of the invention, it is advantageous that the positioning device is provided as a GPS or DGPS device.
También conforme a otra característica adicional de la invención, de manera ventajosa el ordenador de control de ruta está previsto para soportar aplicaciones para seguimiento de la ruta de vuelo previamente establecida sobre un mapa y/o ortofoto de la zona con la ayuda del dispositivo de posicionamiento y también para recibir los datos del dispositivo de lectura de las inclinaciones y rotaciones de la aeronave para corregir posteriormente las coordenadas de cada una de las capturas fotográficas. Also according to another additional feature of the invention, the route control computer is advantageously provided to support applications for tracking the previously established flight route on a map and / or orthophoto of the area with the help of the positioning device and also to receive the data of the reading device of the inclinations and rotations of the aircraft to subsequently correct the coordinates of each of the photographic captures.
Además de acuerdo con otra característica adicional de la invención, de manera ventajosa cada respectivo ordenador de gestión de cámara está conectado a su cámara respectiva mediante un cable USB respectivo para controlar el funcionamiento de las mismas y dado el caso, su orientación respecto de los dos ejes de giro de la misma. In addition to another additional feature of the invention, each respective camera management computer is advantageously connected to its respective camera by means of a respective USB cable to control their operation and, if necessary, their orientation with respect to the two axes of rotation of it.
Aún de conformidad con otra característica adicional de la invención, resulta una ventaja cuando el ordenador de control de ruta está conectado a través de respectivos cables formando una red con los ordenadores de gestión de cámara para coordinarlos, enviarles órdenes de cambios de configuración y modos de disparo y servir de visualizador de capturas fotográficas, así como de pantalla de control de todas las capturas según se llevan a cabo. Still in accordance with another additional feature of the invention, it is an advantage when the route control computer is connected through respective cables forming a network with the camera management computers to coordinate them, send them orders for configuration changes and modes of configuration. shooting and serving as a visualizer of photographic captures, as well as a control screen of all captures as they are carried out.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
Otras características y ventajas de la invención resultarán más claramente de la descripción que sigue realizada con la ayuda de los dibujos anexos, referidos a ejemplos de ejecución no limitativos y en los que: Other features and advantages of the invention will result more clearly from the description that follows with the help of the attached drawings, referring to non-limiting examples of execution and in which:
La figura 1 muestra un esquema de principio de un sistema de captura de fotografía aérea de acuerdo con la invención. Figure 1 shows a scheme of principle of an aerial photography capture system according to the invention.
La figura 2A ilustra una de las cámaras de fotografía mostrando su posibilidad de movimiento alrededor de dos ejes de movimiento perpendiculares entre sí que corresponden transversal y longitudinalmente al sentido del avance de la aeronave. Figure 2A illustrates one of the photographic cameras showing their possibility of movement around two axes of movement perpendicular to each other that correspond transversely and longitudinally to the direction of the advance of the aircraft.
La figura 2B muestra un esquema del área captada fotográficamente por un sistema conforme a la invención con cuatro cámaras, ilustrando las correspondientes superposiciones. Figure 2B shows a diagram of the area photographed by a system according to the invention with four cameras, illustrating the corresponding overlays.
Las figuras 3A y 3B ilustran respectivas vistas en alzado frontal y planta superior de tres posibles ubicaciones de la caja protectora de las cámaras en la aeronave. Figures 3A and 3B illustrate respective views in front elevation and upper floor of three possible locations of the protective case of the cameras in the aircraft.
La figura 4 muestra un ejemplo de fotografías aérea de una zona boscosa con detalle ampliado obtenido con un sistema conforme a la invención. Figure 4 shows an example of aerial photographs of a forested area with enlarged detail obtained with a system according to the invention.
La figura 5 muestra un ejemplo adicional de fotografías aéreas de una zona montañosa angosta delimitando el curso de un arroyo obtenidas con un sistema conforme a la invención. Figure 5 shows a further example of aerial photographs of a narrow mountain area delimiting the course of a stream obtained with a system according to the invention.
Descripción detallada de una forma de realización Detailed description of an embodiment
Como se muestra en las figuras el sistema (1) según la invención comprende un sistema de captura fotográfica o de filmación mediante un sistema de diversas cámaras (2), previstas en mayor o menor número dependiendo de las necesidades del proyecto pero en esta explicación se reducirá a 3 para facilitar su comprensión. Dichas cámaras van alojadas en una caja protectora (20) contra las inclemencias meteorológicas (viento, lluvia.) que a su vez va suspendida en el exterior del helicóptero mediante cualquiera de los soportes que habitualmente se usan para filmación aérea o mediante una correspondiente platina (2000) . As shown in the figures, the system (1) according to the invention comprises a photographic capture or filming system by means of a system of various cameras (2), provided in greater or lesser numbers depending on the needs of the project but in this explanation will reduce to 3 to facilitate your understanding. Said cameras are housed in a protective box (20) against the inclement weather (wind, rain.) Which in turn is suspended outside the helicopter by any of the supports that are usually used for aerial filming or by a corresponding stage ( 2000).
Las cámaras (2) contenidas dentro de la caja protectora (20) están sujetas por un soporte (200), convenientemente anclado a dicha caja protectora, que habilita una rotación tanto longitudinal (Y) como lateral (X) a las cámaras (2). Cada una de estas cámaras (2) va conectada mediante cables USB (30) de control a un respectivo ordenador de gestión de cámara (3) que recibe las fotografías y a su vez envía ordenes de disparo y los cambios de configuración necesarios. The chambers (2) contained within the protective box (20) are attached by a support (200), conveniently anchored to said protective box, which enables both longitudinal (Y) and lateral (X) rotation to the chambers (2) . Each of these cameras (2) is connected via USB control cables (30) to a respective camera management computer (3) that receives the photographs and in turn sends shooting commands and the necessary configuration changes.
Estos ordenadores de gestión de cámara (3), por ejemplo portátiles, que trabajan bajo software de código abierto dedican el máximo de recursos al control de las cámaras (2) y almacenamiento de las fotos, estando exclusivamente programados para cambiar configuraciones de las cámaras cuando así se desee (Cambios de ISO, frecuencias de disparo, inclinación o cualquier otro parámetro configurable) y que les indica cuando ponerse en marcha y cuando pararse. Siempre que estén haciendo fotografías, el ordenador va grabándolas con el formato de: CX AAAAMMDDHHmmss.RAW/JPG donde These camera management computers (3), for example laptops, that work under open source software devote maximum resources to camera control (2) and photo storage, being exclusively programmed to change camera settings when if desired (ISO changes, trigger frequencies, inclination or any other configurable parameter) and which indicates when to start and when to stop. Whenever they are taking photographs, the computer records them in the format of: CX AAAAMMDDHHmmss.RAW / JPG where
CX= Numero de Cámara (C1, C2, C3.) AAAA= Ano MM= Mes DD= Día HH= Hora mm= Minuto ss= Segundo CX = Chamber Number (C1, C2, C3.) YYYY = Year MM = Month DD = Day HH = Hour mm = Minute ss = Second
Los discos duros de estos ordenadores, de gran capacidad, según las necesidades serán unidades de estado solido (SSD) o discos duros usuales (HDD). Los de estado solido se utilizarían para grabar fotos en formato RAW (4 veces mas pesadas" que las JPG) y bajo condiciones de aeronaves con vibraciones altas ya que estas no les afectan. The hard drives of these computers, of great capacity, according to the needs will be solid state drives (SSD) or usual hard drives (HDD). The solid state would be used to record photos in RAW format (4 times heavier "than JPG) and under conditions of aircraft with high vibrations since these do not affect them.
Otro ordenador (4) que está conectado por red con los ordenadores de gestión de cámara (3), es el que utiliza el operador de vuelo como consola de trabajo. Desde el se ponen en marcha los ordenadores de gestión de cámara Another computer (4) that is connected by network with the camera management computers (3), is the one that the flight operator uses as a work console. From it the camera management computers are launched
(3) y se les indica cuando deben poner las cámaras a disparar, cuando pararlas y va mostrando en pantalla el proceso de trabajo de estas. Tiene un visualizador grafico para poder ver imágenes sobre la marcha y comprobar si es necesario modificar algunos parámetros de las cámaras, cuya orden se ejecuta desde este ordenador de control. (3) and they are told when they should put the cameras to shoot, when to stop them and it will show on the screen the work process of these. It has a graphic display to see images on the fly and check if it is necessary to modify some parameters of the cameras, whose order is executed from this control computer.
La alimentación eléctrica de los ordenadores portátiles (que ya de por si llevan baterías de larga duración) se realiza mediante batería eléctrica de 12V con convertidor de tensión DC/AC. The power supply of laptops (which already have long-lasting batteries) is done by a 12V electric battery with a DC / AC voltage converter.
Aunque no se representa la alimentación de las cámaras de fotografía se realiza mediante un accesorio opcional de la cámara que incorpora una doble batería con lo que se realizaran vuelos de todo un día sin haber de parar a remplazar baterías. Although the power supply of the cameras is not represented, it is carried out by means of an optional camera accessory that incorporates a double battery so that flights will be made for a whole day without stopping to replace batteries.
Un último ordenador (7) de control de ruta lleva asociados el dispositivo de determinación de posición (5) GPS o DGPS y dispositivo de lectura de inclinación, rotación, aceleración (6) para posteriormente 35 corregir las coordenadas de las fotografías tomadas. A last route control computer (7) is associated with the position determination device (5) GPS or DGPS and reading device of inclination, rotation, acceleration (6) to subsequently correct the coordinates of the photographs taken.
Para mayor claridad a continuación se explicará el funcionamiento / aplicación del sistema. For clarity, the operation / application of the system will be explained below.
A. Preproceso. Trabajo de oficina (Ejemplo práctico) A. Preprocessing. Office work (Practical example)
Se pide fotografiar una zona determinada para modificar los usos agrícolas en el SIGPAC. Se pide una resolución mínima de 3 centímetros por píxel en el centro de la cámara central y de 7 centímetros por píxel en el punto más extremo de las fotografías laterales para así poder llegar a distinguir los diferentes tipos de plantaciones y sus lindes. Así mismo, se dan las coordenadas exactas de los recintos que se quieren fotografiar los cuales están ubicados muy desagrupados entre ellos. It is requested to photograph a specific area to modify agricultural uses in the SIGPAC. A minimum resolution of 3 centimeters per pixel is requested in the center of the central chamber and 7 centimeters per pixel at the most extreme point of the lateral photographs in order to distinguish between different types of plantations and their boundaries. Likewise, the exact coordinates of the enclosures that you want to photograph are given, which are located very ungrouped between them.
Mediante programas GIS se ubican estos recintos en las coordenadas exactas que les corresponde. Se adapta el formato del archivo para poder abrirlo en un visualizador de GPS donde se tenga una cartografía de la zona con o sin modelo digital de elevaciones. Through GIS programs these enclosures are located in the exact coordinates that correspond to them. The file format is adapted to be able to open it in a GPS viewer where you have a map of the area with or without digital elevation model.
Una vez se ubican los archivos se estudia la orografía para así evitar zonas complicadas: Valles cerrados que se han de volar en una dirección determinada, cambios bruscos de altura o dirección en determinados lugares de forma que se economice el tiempo de vuelo. Once the files are located, the orography is studied to avoid complicated areas: Closed valleys that must be flown in a certain direction, abrupt changes in height or direction in certain places in order to save flight time.
Una vez se detecta la mejor ruta de vuelo (menor tiempo de vuelo, reducción de variaciones bruscas de altura o dirección, reducción de costes), se establece la altura necesaria de vuelo para conseguir la resolución deseada. Teniendo una cámara con las siguientes características (pueden ser otras cámaras; se dan estos datos para la comprensión de los cálculos): Once the best flight route is detected (shorter flight time, reduction of abrupt variations in height or direction, cost reduction), the necessary flight height is established to achieve the desired resolution. Having a camera with the following characteristics (may be other cameras; these data are given for the understanding of the calculations):
Resolución de 5616 x 3744 píxeles. Objetivo fijo de 50mm (40Q de abertura lateral). Resolution of 5616 x 3744 pixels. 50mm fixed lens (40Q side opening).
Por pura trigonometría, para conseguir una fotografía central con menos de 3cm/px, se volará a 231 m de altura (Se redondeará posteriormente a 225 por facilidad en el control de vuelo). Para llegar a aprovechar el máximo cada captura fotográfica, se ubicaran dos cámaras que fotografiaran lateralmente a la central (una a la derecha y otra a la izquierda) de manera que no se supere en ningún momento los 7cm/píxel de resolución mínima. A 231m de altura se mira el ángulo de inclinación de las dos cámaras laterales para que su punto extremo tenga una resolución de 7cm/píxel. El resultado es que estas han de estar inclinadas lateralmente 25,85º. By pure trigonometry, to get a central photograph with less than 3cm / px, it will be flown at 231 m high (It will be later rounded to 225 for ease in flight control). To get the most out of each photographic capture, two cameras will be located that will photograph laterally to the central one (one on the right and one on the left) so that it does not exceed 7cm / pixel minimum resolution at any time. At 231m high the angle of inclination of the two lateral cameras is looked at so that its endpoint has a resolution of 7cm / pixel. The result is that they must be inclined laterally 25.85º.
Por comodidad de trabajo y mejora de resolución se volará a 225m de altura y las dos laterales se inclinaran 25º. Con esta configuración se tendrá una foto central de 164 metros x 108 metros y dos laterales 30 de 205 metros x 136 metros. Estas laterales, con una superposición cada una con la central del 38% (62m). For work comfort and improved resolution, a height of 225m will be flown and the two sides will be tilted 25º. With this configuration you will have a central photo of 164 meters x 108 meters and two lateral 30 of 205 meters x 136 meters. These sides, with an overlap each with the central 38% (62m).
El conjunto fotografiado en cada toma de 3 cámaras será de 450m. The set photographed in each shot of 3 cameras will be 450m.
Solo queda establecer dos parámetros. Velocidad de vuelo y paralelaje de las diversas pasadas a fotografiar. Only two parameters remain. Flight speed and parallelization of the various passes to be photographed.
Velocidad. Por seguridad se mantiene un 50% de superposición continua en las fotografías en el 35 sentido de vuelo, con lo que se ha de disparar una foto cada (108m de la foto central / 2) 54 m de vuelo. Speed. For security, a 50% continuous overlap is maintained in the photographs in the direction of flight, so one photo must be fired every (108m of the central photo / 2) 54m of flight.
Esta cifra dice que se ha de volar a menos de 194 km/h (105 nudos en navegación aérea) disparando una fotografía por segundo por lo cual conociendo la orografía del terreno y el vehículo aéreo a utilizar se esta seguro que no se superara esa velocidad. This figure says that you have to fly at less than 194 km / h (105 knots in air navigation) shooting one photograph per second so knowing the terrain and the aerial vehicle to be used is sure that speed will not be exceeded .
Ya que en cada conjunto fotográfico se capturan 450 m de anchura, se establece una superposición del 15% lateral de cada pasada con la contigua y eso indica que se harán pasadas paralelas de 383 m con lo que todo el territorio queda cubierto incluso si se desciende en algún momento a 192 m ya que a esta altura se fotografían 384 m de anchura. Por tanto se tiene un margen admisible del 15% de diferencia de altura negativa que será la tolerancia de adaptación al terreno sabiendo que se esta siempre dentro del rango de alturas correcto. Since 450 m wide are captured in each photographic set, a 15% lateral overlap of each pass is established with the contiguous one and that indicates that 383 m parallel passes will be made so that the entire territory is covered even if it descends sometime at 192 m since at this height 384 m wide are photographed. Therefore, there is an allowable margin of 15% of negative height difference that will be the tolerance of adaptation to the ground knowing that it is always within the correct range of heights.
Todos estos cálculos se han automatizado con una programa de cálculo en el que se le introduce la resolución deseada, la resolución de la cámara a montar y el objetivo que llevara esta, así como el porcentaje de superposición deseado tanto entre fotos, como lateral, como longitudinalmente, y automáticamente ofrece la altura de vuelo, velocidad máxima admisible, ángulos de inclinación de las cámaras laterales, anchura de fotografía individual y en conjunto, y paralelaje máximo y mínimo de las pasadas aéreas. All these calculations have been automated with a calculation program in which you enter the desired resolution, the resolution of the camera to be mounted and the objective that it will take, as well as the percentage of overlap desired both between photos, as lateral, as longitudinally, and automatically offers the height of flight, maximum permissible speed, angles of inclination of the side cameras, width of individual and joint photography, and maximum and minimum parallel of the aerial passes.
Una vez se tienen los datos de separación de líneas paralelas se pasa a dibujar la ruta de vuelo en cualquier programa de CAD donde previamente se han cargado la zona a volar (recintos de plantaciones de vina en este ejemplo) que admita exportar después a archivo para GPS. Esta ruta de vuelo se hace acorde lo observado en el inicio del proceso (según orografía del terreno). Once the parallel line separation data is available, the flight path is drawn in any CAD program where the area to be flown has previously been loaded (vineyard plantation enclosures in this example) that allows exporting later to file for GPS This flight route is made according to what was observed at the beginning of the process (according to terrain orography).
Se exporta esta ruta de vuelo que será la que se habrá de seguir el día programado para la captura de fotografías. This flight route is exported, which will be the one to be followed on the day scheduled for the capture of photographs.
B. Captura de fotografías. B. Photo capture.
El día de vuelo se instala la caja protectora en el soporte adaptado al helicóptero. Este soporte es fabricado expresamente o se usa el que ya llevan la mayoría de aeronaves para grabación de video, pudiendo ir ubicado tanto delante del helicóptero como entre los patines o en un lateral en función de la adaptabilidad de la aeronave. On the day of the flight, the protective box is installed in the support adapted to the helicopter. This support is expressly manufactured or used by most aircraft for video recording, and can be located both in front of the helicopter and between the skates or on the side depending on the adaptability of the aircraft.
Se comprueba que todas las cámaras y ordenadores tengan la misma hora que el GPS para después 25 poder sincronizar fotografías con puntos de captura del GPS. It is checked that all cameras and computers have the same time as the GPS and then be able to synchronize photographs with GPS capture points.
Cada cámara se instala en su soporte dentro de la caja protectora y se conecta en ON. El cable USB se conecta al ordenador de gestión de cámara. Este ordenador de gestión, que va ubicado en el interior del helicóptero, a su vez va conectado mediante cable de red al ordenador de control. Each camera is installed in its holder inside the protective case and is turned ON. The USB cable connects to the camera management computer. This management computer, which is located inside the helicopter, in turn is connected via a network cable to the control computer.
Se enciende el ordenador de control de ruta donde esta conectado el GPS (será un GPS diferencial si se necesita más precisión) y donde esta cargada la ortofoto o mapa de la zona a volar, así como la ruta a seguir. Este GPS grabara y mostrara en pantalla toda la ruta de vuelo desde el despegue hasta el aterrizaje, que el piloto seguirá escrupulosamente (como se ha visto anteriormente existe un 30% de margen de error que nunca sobrepasara). The route control computer is switched on where the GPS is connected (it will be a differential GPS if more precision is needed) and where the orthophoto or map of the area to fly is loaded, as well as the route to follow. This GPS will record and display the entire flight route from takeoff to landing, which the pilot will follow scrupulously (as seen above there is a 30% margin of error that will never exceed).
Una vez despegado el helicóptero y llegando a la zona de captura de fotos, mediante el ordenador de control se indica a los ordenadores de gestión de cada cámara que activen estas para que comiencen a hacer fotografías según la rutina programada (configuraciones, velocidad de disparo, ISO, orientación, etc...). Once the helicopter has taken off and arriving at the photo capture area, the control computers of each camera are instructed to activate these to start taking pictures according to the programmed routine (settings, shooting speed, ISO, orientation, etc ...).
Las cámaras a medida que van disparando almacenan las fotografías en un ordenador propio con su nombre de cámara y hora de captura. The cameras as they are shooting store the photographs on their own computer with their camera name and capture time.
C. Postproceso. Trabajo de oficina. C. Postprocessing. Office work.
Una vez finalizado el trabajo de captura de fotografías, con cualquier programa de control de rutas de GPS se enlazan las fotografías realizadas con los puntos de GPS grabados durante el vuelo, creando un archivo que se abrirá con los programas de GIS y que a cada punto de GPS mostrara todas las fotos hechas en ese momento. Además mediante este proceso de enlace con el GPS, estas fotos guardan también en sus datos EXIF (Formato de archivos intercambiable de imágenes) las coordenadas de cada imagen. Once the photo capture work is finished, with any GPS route control program, the photographs taken are linked to the GPS points recorded during the flight, creating a file that will open with the GIS programs and that at each point GPS will show all photos taken at that time. In addition, through this process of linking with the GPS, these photos also save the coordinates of each image in their EXIF data (interchangeable image file format).
Estas fotografías no solo se mostraran con las coordenadas del punto desde el que fueron hechas, si no que al disponer de sensores de inclinación, rotación y aceleración, se corrige en el postproceso la posición y orientación real de las fotografías realizadas a cada momento para así saber exactamente que se esta fotografiando, se encuentre la aeronave en la posición que se encuentre. These photographs will not only be shown with the coordinates of the point from which they were made, but that by having inclination, rotation and acceleration sensors, the position and real orientation of the photographs taken at each moment are corrected in the postprocess in order to Know exactly what is being photographed, the aircraft is in the position it is in.
Claims (13)
- 1.one.
- Sistema de captura de fotografía aérea geolocalizada para zonas de difícil acceso, con alta resolución y alto volumen de capturas fotográficas a gran velocidad, caracterizado dicho sistema (1) por que comprende: System for capturing geolocated aerial photography for hard-to-reach areas, with high resolution and high volume of high-speed photographic captures, characterized by said system (1), comprising:
- 2.2.
- Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las cámaras fotográficas (2) están previstas para detectar el espectro visible, IR, UV, video o cualquier otra banda espectral susceptible de detección mediante sensores, y estando dispuestas en el sistema cualquier combinación de las mimas. System according to claim 1, characterized in that the cameras (2) are provided to detect the visible spectrum, IR, UV, video or any other spectral band capable of detection by sensors, and any combination of The pampering
- 3.3.
- Sistema de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que cada cámara (2) está montada de manera amovible sobre respectivo un soporte de fijación (200) para moverse alrededor de dos ejes (X, Y) perpendiculares entre sí, para así orientar cada cámara en correspondencia con las características de la zona de captura de imágenes. System according to the preceding claims, characterized in that each chamber (2) is removably mounted on a respective fixing support (200) to move around two axes (X, Y) perpendicular to each other, in order to orient each chamber in correspondence with the characteristics of the image capture zone.
- 4.Four.
- Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el soporte de fijación (200) está equipado con un motor paso a paso (M) para moverlo según los dos ejes citados (X, Y). System according to claim 3, characterized in that the fixing support (200) is equipped with a stepper motor (M) to move it along the two axes mentioned (X, Y).
- 5.5.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la caja protectora (20) está abierta por uno de sus lados, estando los soportes de fijación (200) sujetos en de dicha caja protectora de manera que las cámaras (2) apunten hacia su lado abierto. System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the protective box (20) is open on one of its sides, the fixing brackets (200) being held in said protective box so that the chambers (2) point towards his open side.
- 6.6.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que está prevista una platina (2000) para sujeción mecánica de la caja protectora (20) en exterior de la aeronave (A). System according to at least one of the preceding claims, characterized in that a stage (2000) is provided for mechanical fastening of the protective box (20) outside the aircraft (A).
- 7.7.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las cámaras (2) están previstas con objetivos intercambiables . System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the chambers (2) are provided with interchangeable objectives.
- 8.8.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el dispositivo de lectura y grabación (6) de inclinación y rotaciones está alojado solidariamente en la caja protectora (20), para así detectar las inclinaciones de la aeronave en los citados dos ejes (X, Y) de movimiento de los soportes (200). System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inclination and rotation reading and recording device (6) is housed jointly in the protective box (20), in order to detect the inclinations of the aircraft in said two axes (X, Y) of movement of the supports (200).
- 9.9.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el dispositivo de posicionamiento (5) es un dispositivo GPS o DGPS. System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the positioning device (5) is a GPS or DGPS device.
- 10. 10.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que ordenador de control de ruta (7) soporta aplicaciones para seguimiento de la ruta de vuelo previamente establecida sobre un mapa, una ortofoto, o un mapa y una ortofoto, de la zona con la ayuda del dispositivo de posicionamiento (5) y también para recibir los datos del dispositivo de lectura (6) de las inclinaciones y rotaciones de la aeronave (A) para corregir posteriormente las coordenadas de cada una de las capturas fotográficas. System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the route control computer (7) supports applications for monitoring the previously established flight route on a map, an orthophoto, or a map and an orthophoto, of the area with the help of the positioning device (5) and also to receive the data of the reading device (6) of the inclinations and rotations of the aircraft (A) to subsequently correct the coordinates of each of the photographic captures.
- 11.eleven.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que cada respectivo ordenador de gestión de cámara (3) está conectado a su cámara (2) respectiva mediante un cable USB (30) respectivo para controlar el funcionamiento de las mismas y dado el caso, su orientación respecto de los dos ejes de giro (X, Y) de la misma. System according to at least one of the preceding claims, characterized in that each respective camera management computer (3) is connected to its respective camera (2) by means of a respective USB cable (30) to control their operation and given the case, its orientation with respect to the two axes of rotation (X, Y) of the same.
- 12.12.
- Sistema según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que ordenador de control adicional (4) está conectado a través de respectivos cables (40) formando una red con los ordenadores de gestión System according to at least one of the preceding claims, characterized in that additional control computer (4) is connected through respective cables (40) forming a network with the management computers
- Categoría Category
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
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- DE 102006036769 B3 (EMT INGENIEURGESELLSCHAFT DIPL) 17.04.2008, todo el documento. 1-12 DE 102006036769 B3 (EMT INGENIEURGESELLSCHAFT DIPL) 04.17.2008, the whole document. 1-12
- X X
- JP 2000244801 A (JAPAN AVIATION ELECTRON) 08.09.2000, todo el documento. 1-12 JP 2000244801 A (JAPAN AVIATION ELECTRON) 08.09.2000, the whole document. 1-12
- X X
- CA 2422459 A1 (ANDERSEN DAN KEITH) 18.09.2004, todo el documento. 1-12 CA 2422459 A1 (ANDERSEN DAN KEITH) 18.09.2004, the whole document. 1-12
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 10.09.2012 Date of realization of the report 10.09.2012
- Examinador M. C. González Vasserot Página 1/5 Examiner M. C. González Vasserot Page 1/5
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 2-12 1 SI NO Claims Claims 2-12 1 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO Claims Claims 1-12 IF NOT
- Documento Document
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