Orientação Relativa em Fotogrametria

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Orientação Relativa
Orientação relativa é a operação em que se determina a posição relativa da câmara fotográfica no momento das duas exposições que constituem o par estereocópico. A orientação relativa pode ser obtida considerando as imagens independentes entre si ou dependentes. Na orientação relativa independente são determinados os POE de ambas as fotos; e na dependente, todos os parâmetros da foto da esquerda são considerados iguais a zero e são calculados apenas os parâmetros da direita.
O objetivo é eliminar a paralaxe em y em seis pontos bem distribuídos na área de superposição (Von Gruber). 
Os métodos de calibração de câmaras fotogramétricas podem ser divididos em duas categorias:
- Métodos de Laboratório 
- Métodos de Campo
Os métodos de laboratório, usados principalmente pelos fabricantes de câmaras, utilizam goniômetro, fotoniômetro ou um calibrador multi-colimador. Esses métodos fornecem informações do corpo da câmara e do magazine, não dando erros dos elementos remanescentes das medições do sistema.
Cabia ao fabricante: câmaras métricas, os elementos PP (xo, yo) e c, marcas fiduciais, parâmetros de distorção.
Para Eisenhart (1963):
- Método de calibração deve ser completamente definido
- Calibrar é uma forma refinada de medir
- Necessita de uma estabilidade estatística alcançada
- Medição deve ser realizar em condições as mais próximas possíveis daqueles em que o instrumento irá ser utilizado considerar as variações de funcionamento do aparelho, condições do meio ambiente, operadores, observadores, etc.
Calibração em Fotogrametria
Determinação de números indicadores das propriedades que garantem as características métricas do sistema e a qualidade de seu desempenho.
- A condição de colinearidade fornece a mais útil ferramenta para estabelecer o vinculo geométrico entre espaço-objeto e espaço-imagem atrapalhados pelas distorções
- Alta correlação entre os parâmetros: (Xo, Yo, Zo) estação de exposição com os parâmetros de orientação interior (xo, yo, c), razão constante entre as derivadas parciais de (Xo, xo), (Yo, yo), (Zo, c) forçar a variação em altura (Z – Zo), modificar a geometria usual, eixos óticos paralelos (fotografias convergentes e pelo menos uma foto com rotação de 90° em relação as demais). 
- Nas Fotografias Verticais existem compensações quase perfeitas entre os elementos de orientação interna (xo, yo, c) e as coordenadas da estação de exposição (Xo, Yo, Zo), se o relevo no espaço objeto é relativamente pequeno em relação a distancia câmara objeto.
Método Estelar
 É um método que fornece grande confiabilidade, devido a superabundância de observações. Não é utilizado atualmente.
Princípios:
- Pontos de apoio são as estrelas.
- Utilização de imagens estrelares, adquiridas de um ponto de posição conhecida (𝜙, ʎ)
- Com o instante t conhecido pode-se obter as coordenadas no sistema equatorial, ou seja:
Alfa(ta) (ascensão reta)
Sigma(t) (declinação)
- Solução do MMQ modelo combinado (F(La, Xa) = 0) e pelo paramétrico (La = F(Xa))
Combinado
Xij – xo - ∆yij + f* Qx/Qz = 0
yij – yo - ∆yij + f* Qy/Qz = 0
Paramétrico
xij=xo - ∆xij + f* Qx/Qz
yij= yo - ∆yij + f* Qy/Qz
Método dos Campos Mistos (M. M. R) 
 É baseado na tomada de fotos em terrenos onde haja variação de altura nos pontos do espaço objeto.
Objetivo Quebra da dependência linear entre alguns parâmetros, com a minimização da instabilidade do sistema de equações, ou seja, quebra da correlação entre os elementos de exposição da fotografia externos (Xo, Yo, Zo) com os parâmetros de orientação interior (xo, yo, c).
D. Merchant (1972):
- Usou campo tridimensional para quebrar correlação
- Posteriormente passou a usar um campo plano e outro montanhoso
- A variação de altura, possibilita a separação dos parâmetros, sem que a orientação externa seja incluída como observação direta.
- Campo densificado de pontos de controle da seguinte maneira
Observações Relevantes:
- Número mínimo de informações externa deve ser 8, sendo 6 para definir o sistema de referência, 1 para a escala e uma observação em altura para definir a distância focal da câmara.
- Evitar a concentração dos pontos sobre as fotografias – não haver concentração dos pontos no terreno em uma única área.
- A estabilidade da solução é aumentada quando se faz vôos ortogonais (Saber por que)
- O desnível de ser no mínimo de 20% da altura de vôo visando à quebra da dependência linear e a minimização do problema da instabilidade
- Para diminuir o trabalho de campo pode-se incluir injunções de distância
- Para separar os parâmetros de distorção radial simétrica da descentrada é importante a tomada de uma faixa com um giro em kappa (azimute) da ordem de 90° (Faixas Cruzadas) Fotografias com ângulos de rotação Kappa = 0° e Kappa = 90°, ou seja, vôos ortogonais, aumentando a estabilidade da solução
Resumo com a seqüência de operações:
- Planejamento dos vôos nas direções (NS, SN, EW, WE) e sinalização
- Voo com superposição de 80% para poder selecionar as melhores fotos.
- Leituras monoscópicas leitura dos negativos (evita colocar mais deformações)
- Transf. para sistema fiducial
- Correção da refração atmosférica (ou uma aerotriangulação prévia com a determinação do coeficiente de refração fotogramétrica total - ԑ45
- Calibração (ajustamento pelo MMQ)
- Análise
- Cálculo da distância focal calibrada
- Plotagem das curvas e emissão do certificado
Observações:
- Variação de temperatura ativa o índice de refração fotogramétrica realizar calibração em um determinado local não garante que vai estar pra outro
- A Refração Fotogramétrica é correlacionada com a Distorção Radial Simétrica ԑ45 correlacionado com K1, absorvendo o efeito de refração
- Atribuímos índices teóricos para a refração (não representam a realidade)
Vantagem: 
- Não necessita qualquer modificação da aeronave e nenhum equipamento auxiliar, além dos geralmente utilizados no vôo fotográfico
Método das Câmaras Convergentes
Desenvolvido por Duane C. Brown
Inicialmente aplicado a câmaras terrestres
Princípio:
- Fazer a aquisição de imagens adquiridas com grande convergência (da ordem de 90°) como forma de contrabalançar as compensações projetivas, tornando-se desnecessário o conhecimento prévio das estações de exposição.
- Pelo menos uma fotografia com ângulo kappa aproximadamente ortogonal às demais exposição com 𝜙 = -45° e 𝜙 = 45°, formando raios entre si aproximadamente com 90°
- A rotação em torno do eixo Z (com rotação de 90°) em uma das fotografias se faz necessário, pois separa os coeficientes da distorção radial simétrica daqueles da distorção descentrada
- Evitar as correlações que existem entre: Xo e xo, Yo e yo, Zo e c
Opções para o processamento:
- fixar a distância focal
- Mínimo de 4 fotos, o ideal são 12 fotos
- Pode-se fixar a posição e orientação de uma das estações e deixar que todos os demais feixes se ajustem livremente em relação ao feixe fixo, por isto o nome “self-calibration”
-Pontos de apoio, pode-se utilizar apenas o mínimo, de modo a definir o sistema de referência o ideal é que o plano focal seja coberto pelos pontos do campo de prova.
- Praticamente independe de informações externas pontos de apoio podem ser reduzidos ao mínimo, suficiente para definir o sistema de coordenadas
Ajustamento:
- erros randômicos advindos da matriz dos pesos 
- alvos com coordenadas geodésicas 
- a precisão das coordenadas geodésicas deve refletir a precisão dos pontos na imagem
Verificar:
- Precisões do POI 
- Correlações
Método Quasi-Convergente
Exclusivamente para calibração de câmaras não-métricas
- Consiste de um suporte para câmera e um campo de teste que pode rotacionar com relação a câmera fixa para sucessivas fotografias, criando assim fotos convergentes. Resultando em pares de fotografias que produzem um modelo estéreo como se o objeto A-B fosse fotografado de duas posições imaginárias E1 e E2 ‘’.
Método da “Pumbline”
Caracterizaçãodo espaço objeto a partir de um conjunto de linhas verticais, tomadas das fotografias igual ao método das fotografias convergentes.