Airborne high-resolution digital imaging system

 

Prado-Molina, J.¹, Peralta-Higuera A.¹, Palacio-Prieto, J.L. ¹ & Sandoval R. ².

 

¹ Instituto de Geografía, UNAM. Circ. Ext. Cd. Universitaria, Coyoacán 04510. México D.F. México. jprado@igg.unam.mx, aperalta@igg.unam.mx, palacio@servidor.unam.mx

² Facultad de Ingeniería, UNAM, Cd. Universitaria Coyoacán, 04510, México D.F. México. rafael@seguridad.fi-a.unam.mx

 

Received: January 6^th, 2004.
Accepted: December 15^th, 2005.

 

Abstract

A low-cost airborne digital imaging system capable to perform aerial surveys with small-format cameras is introduced. The equipment is intended to obtain high-resolution multispectral digital photographs constituting so a viable alternative to conventional aerial photography and satellite imagery. Monitoring software handles all the procedures involved in image acquisition, including flight planning, real-time graphics for aircraft position updating in a mobile map, and supervises the main variables engaged in the imaging process. This software also creates files with the geographical position of the central point of every image, and the flight path followed by the aircraft during the entire survey. The cameras are mounted on a three-axis stabilized platform. A set of inertial sensors determines platform's deviations independently from the aircraft and an automatic control system keeps the cameras at a continuous nadir pointing and heading, with a precision better than ± 1 arc-degree in three-axis. The control system is also in charge of saving the platform's orientation angles when the monitoring software triggers the camera. These external orientation parameters, together with a procedure for camera calibration give the essential elements for image orthocorrection. Orthomosaics are constructed using commercial GIS software.

This system demonstrates the feasibility of large area coverage in a practical and economical way using small-format cameras. Monitoring and automatization reduce the work while increasing the quality and the amount of useful images.

Keywords: Airborne Stabilized Platform, Small-format Digital Cameras, Mobile Map, Drift-free IMU, Camera Calibration, Multispectral Digital Photography, Orthophotomap.

 

Resumen

Se presenta un sistema de adquisición de imágenes aéreas digitales de bajo costo, capaz de llevar a cabo levantamientos aéreos con cámaras de formato pequeño. Este equipo obtiene fotografías digitales multiespectrales de alta resolución, constituyendo una alternativa viable a la fotografía aérea convencional y a las imágenes de satélite. Un programa de monitoreo maneja todos los procedimientos involucrados en la adquisición de las imágenes, incluyendo la planeación del vuelo, la graficación en tiempo real de la posición de la aeronave, en un mapa móvil, y el monitoreo de las principales variables comprometidas en el proceso de obtención de imágenes. Este programa también crea archivos con la posición geográfica del centro de cada imagen y de la trayectoria de vuelo seguida por la aeronave durante todo el levantamiento. Las cámaras están montadas en una plataforma estabilizada en tres ejes. Un conjunto de sensores inerciales, determina las desviaciones de la plataforma de manera independiente de la nave y un sistema de control automático mantiene las cámaras apuntando de manera continua hacia nadir con un rumbo fijo y con una precisión mejor que ± 1 grado en los tres ejes. El sistema de control también está a cargo de guardar los ángulos de orientación de la plataforma, en el momento en que el programa de monitoreo dispara la cámara. Éstos parámetros de orientación externa, junto con un procedimiento para calibrar la cámara, proporcionan los elementos esenciales para ortocorregir las imágenes. Los ortomosaicos son construidos mediante la utilización de programas comerciales de SIG.

Este sistema demuestra la factibilidad de poder llevar a cabo levantamientos aéreos en amplias zonas, de una manera práctica y económica, con cámaras de formato pequeño. El monitoreo y la automatización reducen el trabajo, mientras que la calidad y la cantidad de imágenes útiles, se incrementa considerablemente.

 

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