Elia Quirós Rosadoequiros@unex.es

Escuela PolitécnicaU. de Extremadura

Mayo 2007

Tema 6Escáneres

Fotogramétricos

¿Qué es un escáner?

Un escáner es un dispositivo que convierte en formato digital el contenido de un documento en formato analógico.

En fotogrametría se utiliza para la digitalización de fotogramas.

En el mercado existe una disponibilidad reducida de escáneres de elevada resolución y precisión, mientras que abundan los escáneres de sobremesa, que a su vez están ganando en prestaciones.

Principios de diseño

Geometría del sensor y disposición física de la fotografía:

Los elementos sensoriales del CCD se pueden disponer de modo:

Unitario

Lineal

Matricial

El fotosensor o fotosensores digitalizan el área mediante barridos lineales/bilineales, mediante movimientos de rotación o de avance. En algunos escáneres es el fotosensor el que permanece fijo y el carro es el móvil.

Principios de diseño (I)

Geometría del sensor y disposición física de la fotografía: Escáneres de tambor:

Incorporan sensores individuales, el fotograma se engancha al tambor y el sensor se mueve en sentido paralelo al eje del tambor, cuando se completa una fila el tambor rota y el sensor continúa registrando una nueva fila.

Escáneres Planos:

Ofrecen mayor exactitud y precisión geométrica, van equipados de sensores lineales o matriciales

Principios de diseño (II)

Geometría del sensor y disposición física de la fotografía:

Escáner Tambor

Escáneres planos

Principios de diseño (III)

Sistemas de iluminación: Iluminación directa:

El haz de luz directa se convierte en luz coherente puntualmente al pasar por el condensador. Su principal ventaja es que reducen los posibles efectos de desenfoque.

Iluminación difusa:

Se interpone una placa de vidrio translúcida o utilizando directamente luz fluorescente. Sus principales ventajas son que reduce en hasta un 20% el ruido de la imagen y que se disimulan las posibles partículas y/o rasgaduras de la película.

Principios de diseño (VI)

Sistemas de iluminación:

Tamaños de píxel

En teoría el píxel es la unidad mínima de información digital. Pero en los escáneres nos encontramos con distintas notaciones:

a) Píxel del sensor: el tamaño del píxel coincide con el tamaño del sensor

b) Píxel escaneado: porción de superficie que proyecta el elemento sensorial sobre la mesa de digitalización

c) Píxel interpolado: tamaño del píxel resultante en la imagen digital, éste puede haber sido manipulado geométricamente y remuestreado mediante software.

Tamaños de píxel (I)

La relación Píxel del sensor Píxel interpolado

depende de:

1. velocidad de escaneado

2. tiempo de integración

3. aumento óptico de la lente del sensor En los escáneres lineales planos el tamaño del píxel en

la alinación del sensor es igual al píxel del sensor o depende de 3, mientras que el tamaño en la dirección de barrido depende de 1 y 2.

En los escáneres matriciales planos el tamaño del píxel sólo dependen de 3

Tamaños de píxel (II)

La relación entre el píxel digitalizado y la resolución de la película debe cumplir la siguiente relación:

)/(22

1)(

mmlpRmmd

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1)(

mmlpRmmd

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1)(

mmlpRmmd

Clasificación de Errores

Las fuentes de error en los escáneres provocan problemas geométricos y radiométricos, para detectarlos y/o corregirlos habrá que calibrar el escáner.

Según la frecuencia de variación de los errores podremos distinguir entre:

Errores de variación lenta: distorsión de la lente, defectos de señal del píxel, desenfoque...

Errores de variación rápida: movimiento mecánico, instabilidades en la iluminación, vibraciones, polvo...

)/(22

1)(

mmlpRmmd

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mmlpRmmd

Calibración de escáneres

La calibración de escáneres es esencial en la cadena fotogramétrica: Calibración geométrica se puede hacer de dos modos:

1. escáneres matriciales, con reséau integrado (invisible) la calibración se realiza en cada digitalización, transformando y remuestreando teselas de imagen digitalizadas según las coordenadas reseau conocidas.

2. Escáneres lineales, se digitaliza una placa reseau y su medición automática permitirá plantear y resolver la transformación geométrica correspondiente.

)/(22

1)(

mmlpRmmd

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1)(

mmlpRmmd

Calibración de escáneres (II)

Calibración radiométrica se analiza la respuesta radiométrica de los sensores a determinadas densidades previamente tabuladas. En los sensores se estucia la linealidad radiométrica, el ruido, el rango dinámico...

1. Se digitaliza la escala de grises de la tabla de densidades2. Se agrupan los grupos de píxeles que en teoría deben

tener el mismo valor radiométrico3. Se calculan los valores medios y las desviaciones típicas

de cada nivel de griscon los valores de gris se estudia la linealidad estableciendo

un ajuste del logaritmo de niveles de gris y de la densidad.

)/(22

1)(

mmlpRmmd

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mmlpRmmd

Requisitos de los escáneres fotogramétricos

Geométricos: precisión de 2 Resolución de la imagen: debe permitir al menos un

tamaño de píxel digitalizado de 10X10 en B/N y 15X15 en color

Ruido: 0.03-0.05D en fc del tamaño del pixel Rango dinámico: 0.1-0.2D en película B/N y 0.2-3.5D

en película color Compresión de datos: sin pérdida de información Interfaz: facilidad de manejo del software de

digitalización.

)/(22

1)(

mmlpRmmd

)/(22

1)(

mmlpRmmd

Para saber más Revistas

MAPPING : http://www.mappinginteractivo.com/ ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing PE&RS Photogrammetric Engineering and Remote

Sensing

Asociaciones (ASPRS) La American Society for Photogrammetry and

Remote Sensing http://www.us.net/asprs/ (ISPRS) Asociación Internacional de Fotogrametría y

Teledetección http://www.isprs.org/

Bibliografía: J.L. Lerma García; “Fotogrametría moderna: Analítica y

Digital”