WO2018111072A1

WO2018111072A1 - Método de captura dinámica de imágenes aéreas para incrementar la resolución

Info

Publication number: WO2018111072A1
Application number: PCT/MX2016/000154
Authority: WO
Inventors: Eduardo RODARTE LEYVA; Dino Alejandro Pardo Guzman; Hiram GUTIERREZ LIZARRAGA
Original assignee: Rodarte Leyva Eduardo
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21

Abstract

La presente invención describe un método de captura dinámica para imágenes captadas desde un dron durante el vuelo para aumentar la resolución del sensor de visión empleado. Integra un mecanismo que transmite a dicho sensor un movimiento con dos grados de libertad angulares. El controlador del dron coordina el algoritmo de operación, ordena un movimiento oscilatorio en el sensor de visión para obtener distintas imágenes de la misma sección del terreno. paralelamente, cuando el dron se encuentra sobre una sección de terreno con saturación de distintos tipos de elementos "detiene" el avance de dicho sensor en la dirección de movimiento para tomar un número mayor de imágenes de esa sección de terreno. Al finalizar, las imágenes son procesadas mediante un método de cosido de imagen para construir un mapa con la mayor resolución posible.

Description

MÉTODO DE CAPTURA DINÁMICA DE IMÁGENES AÉREAS

PARA INCREMENTAR LA RESOLUCIÓN

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene su campo de aplicación preponderante en el incremento de calidad en captura de imágenes a través de aumentar su resolución con cámaras o sensores de visión de resolución relativamente media.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hoy en día las cámaras digitales que producen imágenes de alta resolución representan un gasto alto contra las que producen imágenes de baja resolución, por lo que sensores de bajo grado que se encuentran en dispositivos móviles y sistemas de vigilancia siguen siendo los más comunes en múltiples aplicaciones. La resolución de las cámaras puede variar de miles a millones de píxeles y determina el nivel de detalle de una imagen, así las cámaras de alta resolución normalmente mejoran la apariencia de las imágenes. Sin embargo, muchos usuarios desean encontrar un medio para que una cámara u otro dispositivo de captura de imágenes digitales ofrezcan una apariencia mejorada sin necesidad de cambiarlos. Actualmente existen sistemas, métodos y algoritmos que pueden aumentar la resolución de una imagen de baja resolución, se enlistan patentes que se han encontrado recientemente con el tema de aumento de resolución.

La patente US20090185760, detalla en su invención un método y un dispositivo de aumento de resolución de una imagen a partir de una imagen de baja resolución, caracterizado por realizar un proceso de estimación de desenfoque a partir de secuencias de imágenes de baja resolución que se obtienen mediante una operación de disparo secuencial desde una cámara. Durante un periodo de disparo por la cámara se realiza un desplazamiento con pequeñas vibraciones sobre la imagen de baja resolución para estimar el desenfoque. Finalmente, los datos del proceso de desenfoque se procesan en el dispositivo de procesamiento de imagen para aumentar la resolución de la imagen. Un dispositivo de formación de imágenes de alta definición se presenta en la invención CN 105357423; se caracteriza porque utiliza un sistema de visión compuesto por múltiples cámaras, al cual se le acopla una estructura que genera micro-vibraciones. Imágenes independientes de las múltiples cámaras son controladas por un control de secuencia de tiempo de disparo, las múltiples imágenes generadas por el sistema óptico son enviadas a un módulo de formación de imágenes que contiene un algoritmo reconstructor de alta resolución. La patente WO/2006/052029, proporciona un algoritmo de formación de imágenes para generar con precisión una imagen de alta resolución utilizando datos de imágenes que tienen un número pequeño de píxeles. Un sistema óptico forma una imagen en una unidad de formación de imágenes, se dispersa espacíalmente, se muestrea, se convierte en una señal de imagen y se guarda en una unidad de grabación. La patente US20150193910 describe un método para aumentar la resolución de una imagen en profundidad de una escena utilizando una imagen de alta resolución de la misma escena.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, las cuales se mencionan a manera de ejemplo por lo que no deben considerarse como una limitante para dicha invención.

Las figuras 1, 2 y 3, son un esquemático del dron [1] y la orientación espacial de los elementos su estado dinámico y el movimiento del sensor de visión [9]. El vector de su velocidad [2] va en dirección del eje Y [4], de igual forma el vector de su aceleración [3] tiene orientación en el mismo eje Y [4]. Se aprecia entonces que el eje X [5] es perpendicular a la dirección de movimiento [4]. El sensor de visión [9] y el mecanismo que le permite rotación en dos ejes [8] se muestran en la vista lateral de la Figura 2. Dicho mecanismo [8] le provoca en el sensor de visión [9] una rotación oscilatoria [6] en el eje Y con un periodo QT, que se refleja como variación en el eje x de las imágenes capturadas. El mecanismo [8] también provoca una rotación a dicho sensor en el eje X [7], lo que se ve reflejado como variación en el eje Y de las imágenes capturadas. La figura 4 describe uno de los métodos donde se puede utilizar el presente sistema. Partiendo del escenario de vuelo del dron [10], se comienza la oscilación rotativa en el eje Y [11]. Se capturan imágenes con un periodo de captura T [12]. Se muestrean imágenes [13] para determinar si en el terreno sobre el cual se encuentra el dron cuenta con muchos tipos de elementos o es uniforme [14]; de ser el primer caso, se genera una rotación en el eje X "hacia atrás" [15], para detener el avance lineal absoluto de la cámara en el eje Y. Se continúa con la captura de imágenes [12]. Cuando el controlador del dron detecta que se encuentra sobre un terreno uniforme, entonces devuelve gradualmente el mecanismo a su posición original (si aplica) [16].

Claims

REIVINDICACIONES

La presente invención reclama: 1.

Un método de captura dinámica para imágenes captadas desde un dron durante el vuelo, con el objetivo de incrementar la resolución en zonas de saturación de elementos ya sea un gran número árboles y arbustos, piedras, construcciones, terreno no uniforme, entre otros casos, constituido por los siguientes elementos y etapas:

a. Un mecanismo tipo cardán para acoplamiento mecánico entre un sensor de visión y el dron permite dos grados de libertad angulares, mediante actuadores para controlar el movimiento de dicho sensor. Una unidad de medición inercial (UMI) mide los desplazamientos angulares y lineales resultantes en el soporte del sensor de visión para indicar al mecanismo la estabilización de dicho sensor. Adicional a esto, un elemento de amortiguamiento viscoso rotativo es implementado para disminuir el momento de reacción ocasionado por la rotación en el eje Y (paralelo a la dirección de movimiento del vehículo). b. El sensor de visión captura fotos con un periodo T, mientras el mecanismo cardán genera en la cámara un momento angular oscilatorio en el eje "Y" (paralelo a la dirección de movimiento del vehículo aéreo) con un periodo QJ, de tal forma que el sensor de visión realiza capturas en O. posiciones diferentes del eje "X" durante cada oscilación.

c. El controlador del dron está adicionado con un procesador que se dedica a analizar una de cada 3Q imágenes capturadas (es decir una cada 3 oscilaciones), ejecuta una Transformada Rápida de Fourier para distinguir elementos dentro de dicha imagen, donde determinará si existen muchos tipos de elementos o es una imagen uniforme; de ser el primero de los casos el mecanismo cardán genera un momento angular en el eje "X" (perpendicular a la dirección de movimiento del vehículo aéreo) a una velocidad y aceleración equivalentes a las que desarrolla el dron para "detener" el desplazamiento lineal absoluto del sensor de visión en el eje "Y" y tomar una o más fotografías adicionales en otro punto del eje "X" en esa misma posición para Ύ".

d. Cuando el controlador detecta que se encuentra sobre un área con elementos uniformes, entonces se permite avanzar gradualmente en el eje "Y", hasta llegar a su posición original.

e. Finalmente las imágenes obtenidas son analizadas por una computadora para ejecutar un algoritmo de cosido de imágenes con el que se seleccione, por cada fracción de fotografía, la que mejor defina los elementos que ahí se encuentran.

2. Un método para incremento de resolución en imágenes captadas durante el vuelo como el de la Reivindicación 1, donde el dron cuenta con LEDs RGB y LEDs IR para adecuarse a las condiciones climatológicas del escenario de interés para capturar imágenes.

3. Un sistema como el especificado en Reivindicación 1, donde los datos del dron son cargados a un servidor de red para poder desplegar el estado de la captura de imágenes mediante alguna de las siguientes interfaces: i) una aplicación multi-dispositivo, ii) una página web, iii) una pantalla posicionada en la misma plataforma de aterrizaje.

4. Un sistema como el especificado en la Reivindicación 1, donde el método se ejecuta en tierra a través del seguimiento de comunicación de dron mediante una antena de panel plano.