GeoFOV: Incorporando el campo de visión en una multimedia geodatabase

Introduccion Metadatos en las imagenes digitales HFOV Resultados y discusion

GeoFOV: Incorporando el campo de vision en unamultimedia geodatabase

Benito M. Zaragozı

Laboratorio de GeomaticaInstituto Interuniversitario de Geografıa

Universidad de Alicante

Jornadas de Geografıa 3.0, Octubre 2011

Geofov Benito M. Zaragozı


El trabajo de campo en Geografıa

Objetivos del trabajo de campo

Los objetivos del trabajo de campo varıan bastante dependiendodel tipo de estudio, la escala de trabajo, la superficie a cubrir, losobjetivos de la salida al campo, los metodos de trabajo... Engeneral, el trabajo de campo puede plantearse para:

• Establecer una primera toma de contacto con la zona deestudio.

• Verificar, completar o ayudar a interpretar los datosprovenientes de otras fuentes de informacion (por ejemplopara validar una fotointerpretacion).

• Realizar una toma de datos sistematizada.




Diseno de muestreos y fichas de campo




Las fichas de campo

Ventajas

1 Se incrementa la rapidez en la toma de datos.

2 Se facilita la manipulacion, analisis, comparacion einterpretacion de la informacion.

3 Se simplifica la recogida de datos en equipo al definir unasnormas para la recogida.

Inconvenientes

1 Simplificacion excesiva en la recoleccion de la informacion(clases demasiado amplias).

2 Mala interpretacion de las preguntas debido a dificultadesconceptuales o de otro tipo.

3 Introduccion de sesgo en la recogida de datos debido alplanteamiento inicial.




Herramientas de trabajo modernas

SIOSE MurciaGeofov Benito M. Zaragozı

http://www.siose.es/siose/Documentacion/Eventos2/Jornadas_Tecnicas/Produccion%20SIOSE%20Murcia.pdf



Herramientas de trabajo mas modernas

La camara DSC-HX5V es de las primeras en incorporar GPS ybrujula.




Desarrollo de una propuesta TIG

Propuesta

Creacion de un catalogo fotografico digital que recopile todas lasfotografıas tomadas en campo, que esten georreferenciadas ycorrectamente orientadas. Las imagenes se podran etiquetar conatributos muy facilmente y ser consultadas con GIS.

Antecedentes y ejemplos

• http://www.panoramio.com/

• http://geobloggers.com/

• http://www.flickr.com/map/

• http://www.woophy.com/

• http://www.geospatialexperts.com/


http://www.panoramio.com/

http://geobloggers.com/

http://www.flickr.com/map/

http://www.woophy.com/

http://www.geospatialexperts.com/


Consultas a implementar

Consulta de un punto: 5 fotografıas mas proximas.




Consulta de un punto: 5 fotografıas mas proximas.




Consulta de un punto: distancia determinada.




Consulta direccional de puntos




Consulta de “solapes”




“Consulta de solapes”




“Consulta de solapes”



Conceptos basicos

Conociendo los metadatos

• Amplio uso de los metadatos en distintos ambitos.

• Metadatos distintos para distintos objetivos.

• EXIF

• XMP

• IPTC

Exchangeable Image File Format (EXIF)

EXIF es un formato estandar internacional ampliamente utilizadopara camaras DSC (digital still-camera) ası como en otros muchosdispositivos. Este estandar recoge los ultimos avances tecnologicosen dispositivos DSC, mediante la adicion de nuevas etiquetas pararegistrar toda la informacion util para los ultimos dispositivos(p.ejem.: incorporacion de GPS).


http://es.wikipedia.org/wiki/Exchangeable_image_file_format

http://es.wikipedia.org/wiki/XMP

http://es.wikipedia.org/wiki/IPTC


Conceptos basicos

Geo-Etiquetas EXIF 2.2 (I)

Nombre de la etiqueta Nombre del campoGPS tag version GPSVersionIDNorth or South Latitude GPSLatitudeRefLatitude GPSLatitudeEast or West Longitude GPSLongitudeRefLongitude GPSLongitudeAltitude reference GPSAltitudeRefAltitude GPSAltitudeGPS time (atomic clock) GPSTimeStampGPS satellites used for measurement GPSSatellitesGPS receiver status GPSStatusGPS measurement mode GPSMeasureModeMeasurement precision GPSDOPSpeed unit GPSSpeedRefSpeed of GPS receiver GPSSpeedReference for direction of movement GPSTrackRefDirection of movement GPSTrackReference for direction of image GPSImgDirectionRefDirection of image GPSImgDirection



Conceptos basicos

Geo-Etiquetas EXIF 2.2 (II)

Nombre de la etiqueta Nombre del campoGeodetic survey data used GPSMapDatumReference for latitude of destination GPSDestLatitudeRefLatitude of destination GPSDestLatitudeReference for longitude of destination GPSDestLongitudeRefLongitude of destination GPSDestLongitudeReference for bearing of destination GPSDestBearingRefBearing of destination GPSDestBearingReference for distance to destination GPSDestDistanceRefDistance to destination GPSDestDistanceName of GPS processing method GPSProcessingMethodName of GPS area GPSAreaInformationGPS date GPSDateStampGPS differential correction GPSDifferential



Software para leer y escribir EXIF

Sistema Operativo




Photoshop




IrfanView




Exif Tag Remover




Software especıfico

Ademas de los SO existen muchos programas para leer/escribirmetadatos EXIF. Los editores (Photoshop, Gimp) muestranbastantes pero no todos. Otros software mas especıficos son:

• exifsoftware.com

• graphicssoft.com

• opanda.com

• El que suelo utilizar es: PhotoME


http://www.exifsoftware.com/

http://graphicssoft.about.com/od/exifsoftware/EXIF_IPTC_XMP_Software_Metadata_Readers_Editors_Extraction_Tools.htm

http://www.opanda.com/en/iexif/

http://www.photome.de/



Librerıas

No obstante a nosotros no nos interesa leer los metadatos de unaimagen a la vez. Existen distintas librerıas para leer y escribir EXIF.Hay mucha documentacion en codeproject:

• Libexif

• Exiflib

• Exif Tag Collection

• Exif Extractor

• Exif Tag Editor


http://libexif.sourceforge.net/

http://www.codeproject.com/KB/graphics/exiflib.aspx

http://www.codeproject.com/KB/graphics/exiftagcol.aspx

http://www.codeproject.com/KB/graphics/exifextractor.aspx

http://www.codeproject.com/KB/graphics/EXIF_tag_Editor.aspx


Obtencion del Horizontal Field Of View (HFOV)

Un poco de teorıa

Previamente a la creacion de un software personalizado convienerepasar una serie de conceptos de optica:

• Field of view

• Angle of view

• Sensor size - 35mm

• Depth of field

• Calculo del campo devision


http://en.wikipedia.org/wiki/Field_of_view

http://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_view

http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/digital-camera-sensor-size.htm

http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/depth-of-field.htm

http://foro.photodigiscoping.com/index.php?topic=553.0;

http://foro.photodigiscoping.com/index.php?topic=553.0;



Metadatos de interes

EXIF ofrece los metadatos necesarios para calcular los campos devision y definirlos en formato vectorial:

• GPSDestLongitude

• GPSDestLatitude

• GPSImgDirection

• FocalLenght

¿GPSImgDirection o GPSDestBearing?

Existen maneras alternativas de calcular la orientacion de una foto.Algunos software como JOSM utilizan el rumbo de la track(GPSDestBearing) cuando no existe una medida real deorientacion (GPSImgDirection). La diferencia entre direccion de laimagen y direccion del movimiento queda clara en este enlace.


http://gpsinformation.net/main/gpsbearing.htm



Un poco de codigo con C#

El proceso de crear el HFOV para nuestras imagenes es muysencillo:

1 Leer los metadatos (ver librerıas)

2 Calculo del HFOV

3 Creamos las geometrıas relacionadas con el HFOV (Verframeworks SFA)

4 Lo exportamos todo a algun fichero GIS (GDAL, Sharpmap,etc)

A continuacion vemos las funciones basicas...




Calculo del HFOV

FOV = 2 ∗ arctan

„size

2 ∗ FocalLenght

«

1 /// <summary>2 /// HFOV when l e n s s i z e i s 1/2 .4” o f

35mm.3 /// Sony Cyber−s h o t DSC−HX5V4 ///5 /// Medium Format ( Kodak KAF 39000

s e n s o r ) −> 5 0 . 7 x 39 mm6 /// 35 mm ” F u l l Frame” −> 36 x 24 mm7 /// . . .8 ///9 /// 1/2 .5” −> 5 . 7 6 x 4 . 2 9 mm

10 /// </summary>11 p r i v a t e v o i d CalculateHFOV ( )12 {13 HFOV= 2∗( System . Math . Atan ( 5 . 7 6 / ( 2∗

f o c a l L e n t h ) ) ) ;14 HFOV=( HFOV∗180) / System . Math . PI ;15 }




Vectorizacion SIG del HFOV (I)

1 p r i v a t e v o i d BuildHFOV ( i n t d i s t a n c e )2 {3 Polygon p f a r =(Polygon ) p ED50 . B u f f e r ( d i s t a n c e ) ;45 // l i n e s a r e t w i c e t h e b u f f e r d i s t a n c e o n l y f o r a e s t h e t i c p u r p o s e s . The p o l y g o n

i s t h e most i m p o r t a n t .6 H F O V d i r e c t i o n = G e t P r o j e c t e d L i n e ( ( C o o r d i n a t e ) p ED50 . C o o r d i n a t e , i m g D i r e c t i o n ,

d i s t a n c e ∗2) ;78 L i n e S t r i n g h f o v 1= G e t P r o j e c t e d L i n e ( ( C o o r d i n a t e ) p ED50 . C o o r d i n a t e , i m g D i r e c t i o n

+( HFOV/2) , d i s t a n c e ∗2) ;9 L i n e S t r i n g h f o v 2= G e t P r o j e c t e d L i n e ( ( C o o r d i n a t e ) p ED50 . C o o r d i n a t e , i m g D i r e c t i o n

−( HFOV/2) , d i s t a n c e ∗2) ;1011 C o o r d i n a t e [ ] c o o r d s=new C o o r d i n a t e [ 5 ] ;12 c o o r d s [0]= ( C o o r d i n a t e ) p ED50 . C o o r d i n a t e ;13 c o o r d s [ 1 ] = ( C o o r d i n a t e ) h f o v 1 . C o o r d i n a t e s [ 1 ] ;14 c o o r d s [ 2 ] = ( C o o r d i n a t e ) H F O V d i r e c t i o n . C o o r d i n a t e s [ 1 ] ;15 c o o r d s [ 3 ] = ( C o o r d i n a t e ) h f o v 2 . C o o r d i n a t e s [ 1 ] ;16 c o o r d s [ 4 ] = ( C o o r d i n a t e ) p ED50 . C o o r d i n a t e ;1718 L i n e a r R i n g l r=new L i n e a r R i n g ( c o o r d s ) ;1920 Polygon p o l=new Polygon ( l r ) ;2122 HFOV area = ( Polygon ) p f a r . I n t e r s e c t i o n ( p o l ) ;}




Vectorizacion SIG del HFOV (II)

1 // This c r e a t e s a l i n e from a p o i n t and a compass a n g l e . I t t a k e s i n t o accountt h a t compass a n g l e s

2 // and math a n g l e s a r e not e x a c t l y t h e same .3 p r i v a t e L i n e S t r i n g G e t P r o j e c t e d L i n e ( C o o r d i n a t e coord , d o u b l e ang le , d o u b l e

d i s t a n c e )4 {56 LineSegment l i n e = new LineSegment ( coord , coord ) ;7 d o u b l e d e l t a X = Math . Cos ( DegreeToRadian (90 − a n g l e ) )∗ d i s t a n c e ;8 d o u b l e d e l t a Y = Math . S i n ( DegreeToRadian (90 − a n g l e ) )∗ d i s t a n c e ;9

10 C o o r d i n a t e [ ] c o o r d i n a t e s = new C o o r d i n a t e [ 2 ] ;11 c o o r d i n a t e s [0 ]= ( C o o r d i n a t e ) l i n e . P0 ;12 c o o r d i n a t e s [1 ]= new C o o r d i n a t e ( l i n e . P1 . X + del taX , l i n e . P1 . Y + d e l t a Y ) ;1314 r e t u r n new L i n e S t r i n g ( c o o r d i n a t e s ) ;15 }



Consultas espaciales sobre el HFOV

Consulta de un punto en gvSIG




Consulta de solapes en gvSIG




Gestion y etiquetado integral de imagenes



Futuro proximo

Implementacion y uso de estandares

Los smartphones tienen todo el hardware necesario y maspotencialidad, entonces, ¿porque no son la solucion? Cabe hablardel desfase entre lo que se piensa hacer y lo que se hace.

Sebastian Klein (desarrollador de JOSM)

“Seriously, there is a lot to do and we cannot add each extensionthat is used by a single hardware model. But it’s a damn coolfeature. Hopefully, there will be other vendors and modelssupporting this!”

Es posible leer este comentario en su contexto en este foro.


http://gis.638310.n2.nabble.com/Image-Direction-Compass-Camera-images-td5059999.html


Futuro proximo

Por venir...

Algunos aspectos que iran cambiando en este “mundillo” delgeo-etiquetado pueden ser:

Posibles cambios• Etiquetas

• Estandares

• Dispositivos y sensores

• Desarrollo de consultas y extensiones especıficas (gvSIG,Quantum, etc)

• Integracion en portales turısticos y de masas (Panoramio,Flickr, etc)



Futuro proximo

Aplicaciones

Posibles aplicaciones de esta tecnologıa

• Optimizar el trabajo de campo

• Catalogos de patrimonio

• Gestion de infraestructuras

• etc, etc...

¿¿¿Mas ideas???



Futuro proximo

Muchas gracias!!


Technology

GeoFOV: Incorporando el campo de visión en una multimedia geodatabase