Algoritmo para la generación de ortomosaicos a partir de imágenes aéreas tomadas por drones en la agricultura

Abstract

La mejora en los vehículos aéreos no tripulados, las cámaras digitales y la fotogrametría, ha permitido que en la agricultura se tengan varios beneficios como: detectar el estado hídrico de las plantas, revelar el estrés nutricional en cultivos, localizar de manera temprana enfermedades o plagas y calcular índices relativos a la calidad de las plantaciones. Dichos beneficios han hecho posible mejorar la gestión del agricultor y su toma de decisiones sobre sus terrenos. Gran parte de esto puede ser logrado superponiendo imágenes aéreas verticales de un terreno agrícola donde se mantengan las dimensiones geométricas. Bajo esta mirada, los objetivos generales de esta memoria consisten en comprender, analizar, diseñar, implementar y evaluar el desarrollo de un algoritmo que genere ortomosaicos de manera automática para fotografías tomadas por drones de manera vertical que incluyan un sistema de posicionamiento global (GPS) y una unidad de medición inercial (IMU).

Para lograr el objetivo se propone una metodología modular que comienza con las imágenes en bruto, tal que utilizando su información geoespacial y la inclinación de la cámara agilice la identificación de la información considerada perpendicular para eliminar los sectores que no lo sean y estimar cuáles fotografías debieran estar solapadas. Luego, se busca con mayor certeza entre estos conjuntos cuales comparten información identificando una serie de puntos claves, los que serán utilizados para realizar distintas homografías a cada imagen y así superponerlas de manera adecuada conservando las proporciones geométricas creando así una primera versión del ortomosaico. Después se realizan mejoras en su aspecto, haciendo un ajuste de intensidades entre las imágenes y finalmente mezclando las fotografías para que los bordes de cada una dejen de ser perceptibles.

Con la metodología diseñada se consiguen ortomosaicos de buen aspecto, con una baja distorsión espacial, y un orden de cómputo lineal en casi todas sus fases. Además, es un algoritmo que resulta ser escalable y concretamente aplicable al contexto real de la industria de la agricultura actual, mostrando así que los resultados obtenidos indican que el procedimiento contribuye a los objetivos planteados. En resumen, el presente trabajo muestra un caso sobre cómo las tecnologías actuales pueden ser utilizadas en la industria de la agricultura actual, permitiendo generar una visión completa de un sector de interés en una sola imagen, mediante fotografías no necesariamente de alta resolución, siempre y cuando, estas sean tomadas de manera perpendicular a la superficie del terreno.