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Desarrollan software para la captura y levantamiento de video y fotografía aérea utilizando drones y aeronaves no tripuladas

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 9 de julio de 2020. Con el propósito de coadyuvar en el análisis y gestión del territorio nacional mediante aeronaves autónomas no tripuladas, investigadores desarrollaron un sistema para captura y procesamiento de video y fotografía aérea para drones y aviones ligeros.

Este proyecto fue desarrollado por el grupo de "Sistemas aéreos no tripulados inteligentes" del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) en el marco de una convocatoria del Fondo Mixto Sectorial Conacyt-INEGI, y concluyó con éxito el año pasado.

El objetivo del proyecto fue desarrollar un software prototipo y la metodología para su uso en la tarea de levantamiento (captura), visualización y procesamiento de video y fotografías aéreas a partir de una cámara montada sobre un vehículo aéreo tipo dron o avión ligero, informa el Dr. José Martínez Carranza, científico del INAOE y líder del citado grupo de investigación.

El proyecto se enfocó en el tema de levantamiento de video y fotografías aéreas con drones o aviones ligeros, para lo cual se propuso el desarrollo de un software prototipo que pudiera utilizarse en ambas plataformas, y se desarrolló un sistema basado en software de código abierto para grabar video y fotografía aérea.

Este proyecto surge de la necesidad que tiene el INEGI de analizar y gestionar el manejo del territorio nacional, comenta el Dr. Martínez Carranza.

Dr. José Martínez Carranza.

"El INEGI genera modelos y análisis cartográfico de todo el territorio nacional tradicionalmente utilizando imágenes satelitales y con fotografías aéreas. Ellos procesan las imágenes satelitales y generaban modelos bidimensionales que utilizan para diferentes aplicaciones. Sin embargo, la imagen satelital tiene cierta resolución que puede ser muy grandes en términos de pixeles, pero un pixel representa por ejemplo cinco metros del territorio nacional, hay partes en las cuales la calidad de información no es suficiente para contribuir a realizar estos modelos y por otro lado el uso de satélites es muy costoso", resalta.

Diagrama del sistema. Imagen cortesía del Dr. José Martínez Carranza.

Con el surgimiento de los drones y la facilidad con la que se puede realizar fotografía aérea, añade, "el INEGI vio esta tecnología como una herramienta auxiliar para complementar esos pedazos de terreno donde no hay muy buena calidad de información, en lugar de estar pasando el satélite varias veces por ahí, algo que es costoso".

El investigador explica que el proyecto realizado proporciona una herramienta a aquellos usuarios que requieran observar en tiempo real el terreno durante el vuelo de un avión no tripulado a través de la generación de un mosaico de imágenes o mediante la generación de nubes de puntos 3D y su teselación.

"En ambos casos, durante la generación del mosaico o de la nube de puntos se almacenan las imágenes utilizadas en estos procesos. Posteriormente, estas imágenes pueden ser procesadas con los módulos adicionales que se ofrecen para la generación de modelos 3D, a partir de los cuales también se pueden generar ortoimágenes. Finalmente, el sistema también incluye una herramienta para clasificar automáticamente zonas de interés en imágenes aéreas de tres tipos: urbana, vegetación y agrícola".

Interfaz software. Imagen cortesía del Dr. José Martínez Carranza.

El proyecto se basa en una combinación de software libre con software de desarrollo propio, lo cual le da ventaja sobre otras propuestas basadas en software comercial, usualmente costoso: "De esta forma les pudimos ofrecer una herramienta alternativa para capturar video y fotografía con drones y luego procesarlos en una estación de trabajo para generar modelos tridimensionales y con eso complementar los datos que ellos procesan".

Este proyecto no sólo fue positivo para el INEGI, sino también para el grupo que lo desarrolló, el cual ha ganado diversos premios a nivel nacional e internacional en los últimos años. El proyecto produjo además dos artículos en revistas indexadas en el Journal Citation Report, un artículo de investigación en la revista del INEGI Realidad, Datos y Espacio, Revista Internacional de Estadística y Geografía; siete artículos arbitrados en conferencia internacional, de los cuales uno de ellos ganó el tercer lugar al mejor artículo de la Conferencia en la Mexican International Conference on Artificial Intelligence (MICAI 2018), y se generaron dos tesis de maestría en Ciencias Computacionales, en el INAOE, y seis de licenciatura.

Estudiantes del grupo de "Sistemas aéreos no tripulados inteligentes" que participaron en el proyecto. Foto cortesía del Dr. José Martínez Carranza.

Acerca del trabajo científico que se realiza actualmente en el grupo, el Dr. Martínez Carranza comenta: "Nos estamos enfocando a que los drones se vuelvan herramientas inteligentes. Tradicionalmente se han empleado como una herramienta para captura de video y de fotografía, pero mi visión es que puedan cobrar un cierto nivel de autonomía , lo que implica un cierto nivel de inteligencia artificial  para la toma de decisiones y que pueden ayudar a las personas a realizar tareas de manera más eficiente y efectiva".

El también Senior Research Fellow de la Universidad de Bristol subraya: "Este proyecto es una muestra de que con los drones podemos capturar información y generar mosaicos de imágenes en tiempo real en extensiones grandes de terreno y esto se puede utilizar para monitoreo y vigilancia. En desastres naturales el dron puede ser de gran utilidad para obtener rápidamente una imagen aérea de gran cobertura de un área afectada. Pero si a esto le agregamos que detecte situaciones de riesgo o a personas que estén en un área afectada, puede ser más interesante. Nosotros estamos trabajando en proyectos para que los drones puedan interactuar con el espacio, por ejemplo un dron que pueda acercarse a una ventana y limpiarla o que pueda acercarse a un poste de luz y repararlo, todo esto es para salvaguardar la seguridad del humano cuando el dron esté en un área peligrosa".

Finalmente, agradece al fondo sectorial porque el impacto del proyecto fue muy positivo: "esperamos en el futuro seguir con este tipo de apoyos".