Calibración de Cámaras: Métodos, Imagen Digital y Compresión

La calibración de cámaras es el proceso mediante el cual se determinan con precisión los parámetros de la cámara, como la distancia focal, la posición del punto principal de simetría y la distorsión radial y tangencial de las lentes.

Tipos de Calibración

• Métodos en Laboratorio:
  • Calibrado por multicolimador
  • Calibrado por goniómetro
• Método Estelar: Se basa en la fotografía de estrellas.
• Método de Campo: Utiliza señales materializadas en el terreno con precisión.

Calibración por Multicolimador

Los multicolimadores son instrumentos que emiten un haz de rayos de luz paralelos. La imagen del colimador central se denomina "Punto Principal de Autocolimación", que coincidiría con el punto principal fiducial si la cámara estuviese perfectamente construida. Se producen distorsiones radiales asimétricas, y se busca un punto, el "Punto Principal de Simetría", a partir del cual se define el eje óptico de simetría. En este eje, a una distancia igual a la distancia focal, se encuentra el centro de proyección de la imagen teórica. En el punto central es donde se producen menos distorsiones. Con el multicolimador se conocen con precisión los ángulos que forman los ejes. La "Distorsión Radial" será el incremento de distancia radial.

Imagen Digital

Una imagen digital es una matriz bidimensional, donde cada elemento representa un área de dimensión, denominado pixel. Los píxeles representan una cadena de números enteros, denominados números digitales.

Resolución Geométrica o Espacial

Es el tamaño del píxel. El proceso por el que se asigna dicho tamaño es el muestreo.

Resolución Radiométrica

Es la conversión de la amplitud de la energía electromagnética a un número de niveles discretos o señal digital. El proceso de asignación es la cuantificación. Cuanto mayor sea el nivel de cuantificación, mayor será la información de la imagen.

Resolución Espectral

La energía electromagnética se percibe en bandas, en porciones de longitud de onda del espectro. En blanco y negro (B/N) solo se registra un canal que comprende las longitudes de onda del violeta al rojo.

Tamaño de la Imagen Digital

El tamaño de una imagen digital es su capacidad en memoria. Se calcula multiplicando el número de píxeles totales por lo que ocupa un píxel. El número de píxeles totales se obtiene multiplicando el número de filas por el de columnas.

Compresión de Imágenes

Existen tres técnicas principales de compresión:

• Eliminar código redundante: Utilizando el menor número posible de símbolos para representar la información (Huffman).
• Eliminar píxeles redundantes: Empleando el valor de un píxel para predecir el de sus vecinos por la existencia de estructuras similares (LZW).
• Eliminar redundancia visual: Descartando la información a la que el ojo es menos sensible (JPEG).

Clasificación de la Compresión

Existen dos tipos principales de compresión: Lossless (sin pérdida) y Lossy (con pérdida). En ambos tipos, el proceso a seguir es una transformación que reducirá las redundancias y una codificación de los datos transformados.

Tipos de Compresión

• RLE (Run-Length Encoding): Comprime la imagen codificando la cantidad de veces que se repite un mismo nivel de gris. Es una compresión sin pérdidas.
• JPEG: Compresión con pérdidas.
• LZW (Lempel-Ziv-Welch): Compresión sin pérdidas utilizable en imágenes sencillas, con grandes superficies de un mismo tono.

Histograma

Un histograma es una representación gráfica de las frecuencias relativas con las que aparecen los distintos niveles de gris en una determinada imagen. Proporciona información sobre la distribución de niveles de gris, el brillo y el contraste de la imagen, y puede ser utilizado para ajustar estos parámetros.