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Ao analisar as especificações técnicas de um drone para mapeamento aéreo, é importante se atentar ao sensor da câmera, portanto, será abordado nesta matéria, os tipos de obturador (rolling shutter / global shutter) e suas implicações.
As câmeras digitais presentes nos drones são dispositivos complexos compostos por diferentes componentes que operam na captura de uma imagem, tais como: sistema de lentes (objetiva), diafragma, obturador, além do sensor.
Especialmente em relação ao sensor, sua função é a captura de luz que entra através das lentes, que então é convertida em informação eletrônica para formar a imagem digital. A forma como a luz é convertida vai definir o tipo de sensor que a câmera possui.
O modelo de sensor mais convencional da linha DJI, por exemplo, é o CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), sobretudo, existem outros tipos no mercado como o APS (Advanced Photo System) e o CCD (Charge Coupled Device).
A luz só consegue chegar até o sensor quando o obturador é acionado, fazendo um movimento de “abre e fecha”. A velocidade desse movimento vai impactar na quantidade de luz que entra na câmera. Além disso, quantidade e a qualidade de informações que podem ser capturadas pelo sensor, estão relacionadas diretamente com o seu tamanho.
O obturador, ou Shutter no inglês, é classificado em duas categorias conforme seu modo de funcionamento: Rolling shutter ou Global Shutter.
Rolling Shutter x Global Shutter
O Rolling Shutter ocorre em câmeras com sensores CMOS e nas especificações técnicas do equipamento, é apresentado como obturador eletrônico. Ele também é chamado de sensor linear, pois processa a imagem em uma linha de células fotoelétricas de cada vez, enquanto o restante das linhas de células fotoelétricas continuam recebendo informação luminosa da imagem.
Em outras palavras, nem todas as partes da imagem são gravadas exatamente no mesmo instante (embora durante a reprodução, toda a imagem da cena seja exibida de uma só vez, como se representasse um único instante no tempo). Tal efeito ocasiona uma ligeira desigualdade de tempo, no qual implica em uma distorção espacial, que pode ser observada principalmente em condições extremas de movimento ou “flashes” rápidos de luz.
No mapeamento aéreo, como o drone está em movimento, o terreno “passa” pelo obturador similar ao que acontece com as hélices de um ventilador, o resultado você pode ver à esquerda da imagem acima.
Já o modo Global Shutter – advindo de um obturador mecânico – por sua vez retrata o oposto do Rolling Shutter. Todo o quadro é capturado no mesmo instante, permitindo uma captura “congelada” de objetos em movimento, como é o caso da imagem à direita (ventilador), sem desfoque.
Enquanto alguns sensores CMOS usam um obturador global, a maioria encontrada no mercado usa um obturador eletrônico. Confira na tabela a seguir, a relação de alguns drones da linha DJI e seus tipos de sensores.
Qual a influência no processamento?
Como o drone está em movimento, os sensores rolling shutter podem ocasionar arrastamento nas imagens, uma espécie de um borrão, é comum isso ocorrer em árvores, se você der o zoom notará os borrões nas folhas, uma forma de evitar que isso ocorra é diminuir a velocidade do drone na execução do voo.
Este tipo de sensor também influencia diretamente na qualidade posicional do projeto, por isso, o Agisoft MetaShape, possui uma opção onde você pode informar para o software que está utilizando um sensor rolling shutter, com isso, o software aplicará as devidas compensações, veja abaixo alguns exemplos de relatório de processamento nos dois cenários:
Compensação Rolling Shutter desativada
Agisoft MetaShape: Relatório de processamento de um projeto sem a utilização da compensação do Rolling Shutter
Agora, repare como o erro em pixel baixou consideravelmente, logo, a precisão da planimetria e altimetria foi otimizada. Isso em um único projeto, preservando a etapa de pontaria dos pontos de apoio.
Compensação Rolling Shutter ativada
Então, essa é uma excelente dica caso você esteja “travado” em uma das etapas mais manuais do processamento, na tentativa de melhorar a precisão do seu levantamento.
Portanto, caso o mapeamento seja feito com um drone de sensor linear (linha Mavic principalmente), é fundamental que siga o procedimento indicado para compensar esse problema e, por conseguinte, minimizar os erros do processamento.
Utilizando o Metashape, na aba de Ferramentas > Calibração da câmera > habilite a compensação Rolling Shutter no modo Full ou Regularized, dependendo do equipamento poderá haver uma pequena diferença nos resultados, certifique-se de qual será a melhor opção no seu caso.
Dessa forma, o próprio software fará as devidas correções sem a necessidade de rodar o processamento novamente. Gere um novo relatório de processamento, e compare os resultados.
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Matéria produzida pela equipe de suporte técnico da DronEng e revisada por Manoel Neto.
