Modelos 3D: Como são gerados através dos drones?

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Recentemente nós lançamos o Curso Online de Mapeamento Aéreo com Phantom. Você soube? Bom, através da nossa plataforma EAD os alunos podem enviar as suas dúvidas, e esta matéria foi baseada nessa dúvida que recebemos por lá: “Como são gerados os modelos tridimensionais através das imagens aéreas captadas pelo drone?”

Antes de mais nada é preciso entender o princípio, a estereoscopia, uma técnica usada para se obter informações do espaço tridimensional através da análise de duas imagens obtidas em pontos diferentes. É uma habilidade natural que ocorre em muitos animais com dois pontos de visão e também no ser humano. O fato de o ser humano ter dois olhos permite-lhe, através da estereoscopia, ter a noção de profundidade espacial, com o objetivo de, por exemplo, ter a noção da distância a que se encontram os objetos.

Imagem exemplificando o processo de estereoscopia através dos olhos humanos

Nós possuímos uma visão estereoscópica, pois olhamos para um mesmo ponto (objeto) através de dois ângulos distintos (nosso olhos). Para exemplificar, é possível reproduzir este fenômeno da seguinte forma: estique o seu braço esquerdo com o dedo indicador pra cima na direção dos seus olhos, agora faça o mesmo com o seu polegar da mão direita, deixe ele a uma distância de aproximadamente 15 cm dos seus olhos. Agora abra e feche um olho de cada vez, você vai notar que o dedo polegar  “pula” de um lado para o outro em relação ao indicador. Veja a imagem abaixo para entender o processo.

“Isso comprova que você possui uma visão estereoscópica, ou seja, visualiza um objeto através de dois ângulos distintos.”

No mapeamento aéreo nós reproduzimos este fenômeno através da sobreposição das imagens. A aeronave sobrevoa em faixas capturando as imagens aéreas do terreno, estas imagens não são tiradas uma do lado da outra, são sobrepostas entre si, ou seja, possui uma sobreposição longitudinal. A sobreposição entre faixas é chamada de sobreposição lateral, na Fotogrametria, o mínimo exigido é 60% de sobreposição longitudinal e 30% na lateral, no mapeamento aéreo com drones geralmente usa-se 80% e 50%.

Ao garantirmos as sobreposições entre as imagens reproduzimos a mesma habilidade humana. Isto pode ser feito através de uma câmera estereoscópica, duas câmeras separadas por uma distância conhecida ou, no caso dos drones (que possuem apenas uma câmera) e captura duas imagens com a distância percorrida conhecida. Isto é, tira-se a primeira imagem, percorre uma distância pré-determinada de acordo com a sobreposição escolhida e tira-se a próxima imagem.

Estereoscopia através de duas câmeras
Estereoscopia no mapeamento aéreo

 

Na imagem abaixo temos duas imagens sobrepostas. O círculo azul representa um objeto em solo, como um prédio por exemplo, se separamos as duas imagens, na imagem 1 o círculo está mais próximo da borda superior, já na imagem 2 ele está mais próximo do centro da imagem, isto mostra que o objeto está sendo observado a partir de dois ângulos distintos.

Através do exemplo citado acima, é possível determinar a profundidade dos objetos presentes na imagem, como prédios, casas, pessoas, carros e etc, e consequentemente determinar as suas respectivas alturas, podendo definir a declividade do terreno. Veja abaixo um exemplo de uma nuvem de pontos em 3D através de um software de processamento de imagens:

Modelo 3D (Nuvem de pontos densa texturizada)

Se utilizado uma placa de vídeo 3D, monitor 3D de 120 Hz e um óculos 3D ativo é possível visualizar o terreno com a mesma experiência de um cinema 3D, por exemplo. Você vai ter a percepção de que o terreno está saindo pra fora da tela, como representado na imagem a seguir:

Como no mapeamento aéreo o objetivo é obter informações do terreno para utilizar em projetos de engenharia através dos modelos tridimensionais gerados, é possível manipulá-los e realizar cálculos de volume, por exemplo. A imagem a seguir representa a manipulação de uma nuvem de pontos:

Além da nuvem de pontos é possível gerar o Modelo Digital da Superfície e Modelo Digital do Terreno e Curvas de nível, produtos bases utilizados em projetos de engenharia. Nós já fizemos algumas matérias detalhadas sobre estes produtos, você pode acessar através dos links:

http://blog.droneng.com.br/mdt-e-mds/

http://blog.droneng.com.br/mdt-com-drones/

http://blog.droneng.com.br/geracao-das-curvas-de-nivel-atraves-da-malha-de-triangulos/

Agora ficou claro pra você como são gerados os modelos tridimensionais através das imagens aéreas capturadas pelos drones? Caso tenha alguma dúvida deixe nos comentários! Você também pode deixar sugestões de temas para as próximas matérias!

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