En una amplia gama de sectores, los drones están revolucionando los métodos tradicionales de recopilación de datos y ayudando a los profesionales a trabajar de forma más rápida, inteligente y segura. Hace una década, la idea de un robot volador surcando el cielo y captando imágenes era más ciencia ficción que realidad. En la actualidad, expertos en agricultura, construcción, topografía y monitoreo ambiental están empleando la tecnología de DJI para crear mapas detallados y modelos de terreno.
Los drones se han convertido en herramientas imprescindibles para la cartografía y los levantamientos aéreos. A estas alturas, seguramente está familiarizado con el proceso: su UAV vuela siguiendo una ruta predefinida a gran velocidad, capturando fotos a intervalos regulares y a una altitud constante. Luego, un software inteligente une las fotos para crear mapas precisos.
En este artículo, profundizaremos en la tecnología subyacente y analizaremos una característica clave que diferencia a los drones de cartografía para empresas del resto: la presencia de un obturador mecánico.
Entonces, ¿qué es un obturador mecánico? ¿En qué se diferencia de otros tipos de obturadores? ¿Y por qué desempeña un papel tan importante en la obtención de fotografías aéreas de alta calidad? Empecemos…
Cómo funcionan las cámaras de CMOS
Para entender por qué los obturadores mecánicos son tan importantes para las aplicaciones cartográficas y topográficas, es útil retroceder unos pasos y explorar cómo funcionan las cámaras (y los drones con cámara).
Cuando la luz entra en una cámara, es captada por un sensor de imagen que consta de millones de diminutos píxeles. Estos píxeles están hechos de un material llamado semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS). Cuando la luz alcanza el CMOS, genera una carga eléctrica que se utiliza para crear la imagen.
Entonces, ¿cuál es la función del obturador? El obturador controla el tiempo que el CMOS está expuesto a la luz. Cuando el obturador está abierto, la luz entra en la cámara y alcanza el CMOS. Cuando la cámara captura una imagen, el obturador se abre temporalmente, permitiendo que la luz alcance el CMOS y forme una imagen.
¿Qué es un obturador mecánico y en qué se diferencia de los demás?
Existen varios tipos de obturador, cada uno de los cuales expone los píxeles del CMOS a la luz de una manera diferente.
Empecemos con el obturador mecánico, el preferido por los expertos en cartografía y presente en el nuevo Mavic 3 Enterprise, el Matrice 3D para el Dock 2 y el sensor Zenmuse P1.
Los obturadores mecánicos funcionan exponiendo todo el marco del sensor de imagen a la luz al mismo tiempo. Esto significa que cada píxel representa exactamente el mismo momento en el tiempo de exposición. Como veremos enseguida, este momento lo es todo. Tiene más sentido cuando se piensa en cómo funcionan los obturadores mecánicos en comparación con los obturadores electrónicos o los obturadores de persiana.
Los obturadores electrónicos se diferencian en que exponen el sensor de imagen a la luz una línea de píxeles cada vez. Los obturadores electrónicos utilizan el sensor de la cámara para controlar la exposición a la luz y exponen los píxeles gradualmente de arriba abajo. Esto implica que los obturadores electrónicos tienen un pequeño retraso entre la parte superior y la inferior de la imagen. Generalmente, esto no supone un problema, pero, cuando hay movimiento en la toma, estos tipos de obturadores pueden ocasionar lo que se denomina efecto de persiana/jello: un tipo de distorsión de imagen típica al capturar objetivos en movimiento (o cuando la cámara misma se desplaza a alta velocidad, como suele ocurrir durante un vuelo de cartografía con drones).
En resumen, un obturador mecánico expone simultáneamente cada píxel del sensor de la cámara. Los obturadores electrónicos exponen los píxeles a la luz fila por fila. Pero ¿por qué es esto importante en el contexto de un levantamiento aéreo?
Para los topógrafos profesionales, la precisión lo es todo. Dado que los obturadores electrónicos y de persiana pueden distorsionar la imagen al haber movimiento, no son la opción ideal para las misiones de cartografía. Incluso una leve aparición del efecto “jello” provocado por un obturador de persiana puede afectar la orientación del software de cartografía, disminuyendo así la precisión de las mediciones.
¿Es imprescindible un obturador mecánico para las misiones cartográficas?
El trabajo de los topógrafos profesionales suele juzgarse por su precisión. Ahora que muchos drones se combinan con la tecnología de RTK para proporcionar mediciones con precisión centimétrica, no hay excusa para obtener imágenes de mala calidad que podrían perjudicar los resultados. Utilizar un dron con obturador mecánico ofrece la mejor calidad de imagen posible y reduce la probabilidad del temido efecto “jello”. Los obturadores mecánicos evitan el desenfoque por movimiento, algo que los sistemas de obturador electrónico o de persiana no logran. El riesgo de distorsión sería mínimo si la cámara y su objetivo estuvieran estáticos. Sin embargo, si quiere aprovechar el aumento de eficiencia que ofrecen los drones, necesita un obturador que rinda al máximo en la captura de imágenes desde una plataforma en movimiento.
Zenmuse P1 y su obturador mecánico
¿Qué drones tienen obturador mecánico?
Varias de las plataformas Enterprise de DJI tienen obturadores mecánicos que son ideales para aplicaciones de cartografía y topografía. Entre ellas se incluyen las siguientes:
Matrice 3D
El Matrice 3D, es la version para fotogrametría del recien lanzado DJI Dock 2. Este solucion permite misiones remota y repetitivas de reconstrucción y mapeo. Equipado con un obturador mecánico y un sensor CMOS de 4/3 y 20 megapixeles, el Dock 2 y el Matrice 3D, es la solucion ideal para actividades tales como: gestión de proyectos de construcción, minería, y levantamientos de agregados de manera automática.
Mavic 3 Enterprise
El Mavic 3 Enterprise (M3E) es una plataforma compacta y portátil con capacidades revolucionarias para los profesionales de la topografía. Además de un módulo de RTK para una precisión cartográfica centimétrica, el M3E incorpora una cámara panorámica de 20 MP con sensor de CMOS de 4/3 y obturador mecánico.
Y, lo que es más importante, el M3E lleva la cartografía y la eficacia de las misiones a un nuevo nivel gracias a su velocidad de captura de imágenes de 0,7 segundos. Al tomar imágenes con intervalos más cortos, se puede reducir considerablemente la duración del levantamiento.
El M3E también puede operar en condiciones de baja iluminación. Su amplia cámara ofrece píxeles de 3,3 μm junto con un software mejorado para condiciones de poca luz. Su ventana operativa nunca ha sido tan amplia.
Matrice 350 RTK y Zenmuse P1
El sensor Zenmuse P1 es el dispositivo de fotogrametría líder de DJI. Combina un sensor de fotograma completo de 45 MP con objetivos intercambiables de enfoque fijo en un cardán estabilizado en 3 ejes.
Un tamaño de píxel de 4,4 μm permite generar imágenes con poco ruido y alta sensibilidad, y su módulo de RTK junto con intervalos de 0,7 segundos entre disparos posibilitan misiones de levantamiento altamente eficientes.
El Zenmuse P1 también cuenta con un obturador mecánico y el sistema TimeSync 2.0 de DJI, que sincroniza el tiempo entre los módulos a nivel de microsegundos para garantizar datos con precisión centimétrica y orientación en tiempo real.
El Zenmuse P1 es compatible con el DJI M300 y el M350.
Cómo elegir el dron correcto para cartografía y levantamientos aéreos
Si está buscando el dron perfecto para aplicaciones de cartografía y topografía, le aconsejamos optar por una cámara con obturador mecánico. Es definitivamente la mejor forma de eliminar el riesgo de un obturador de persiana o efecto “jello”. Con el Matrice 3D el M3E y el sensor Zenmuse P1, podrá llevar a cabo misiones de levantamiento dinámicas con la seguridad de que sus fotos (y los mapas y modelos que generen) serán lo más claras y precisas posible.
