Megapíxeles de cámara para adquisiciones LiDAR: por qué más no siempre es mejor
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Un sensor fotosensible está compuesto por multitud de píxeles, una superficie que en su mayoría tiene forma cuadrada. Estos píxeles son un componente de los fotodiodos que convierten la luz en una señal eléctrica.
Existe la creencia común de que cuantos más píxeles haya, mejor será la imagen, pero esto no es del todo cierto. En fotografía entran en juego muchos parámetros que modifican la calidad de la imagen final.
Uno de los parámetros que no solemos ver es el tamaño del píxel. Cuanto mayor sea la superficie de un píxel, más luz recibirá. Esta cantidad de luz, también llamada exposición, es la clave de la fotografía.
Hablemos de fotografía 📸
La exposición es un valor importante de tu fotografía. Una foto subexpuesta hará que desaparezcan los detalles en las zonas oscuras, como las sombras entre árboles muy juntos. Por el contrario, una foto sobreexpuesta «quemará» las zonas brillantes, como una roca de color claro iluminada por un sol en su cenit.
Un pequeño recordatorio de que la exposición se rige por tres parámetros: el tiempo de exposición, periodo durante el cual el sensor está expuesto a la luz; el diafragma, para modificar la cantidad de luz admitida por el objetivo de la cámara y el ISO, el valor de sensibilidad a la luz del sensor.
En el caso de los sistemas LiDAR montados sobre vectores móviles que integran vibraciones, el tiempo de exposición debe ser corto para evitar el desenfoque del movimiento. Algunos objetivos tienen un diafragma fijo, otros pueden estar más o menos abiertos en función de las condiciones lumínicas de la zona.
Por último, una regla general sobre la ISO es mantenerla lo más baja posible. De hecho, si tienes que aumentar el ISO, debido a la falta de luz (día de invierno, final del día, latitudes extremas), aparecerá ruido en la imagen degradando la calidad.
Un poco de definición
La definición del sensor de tu cámara, es decir, el número de píxeles, sigue siendo un factor importante en la representación final de tu foto. Cuantos más píxeles tenga la imagen, mayor será el nivel de detalle. Sin embargo, es importante que el aumento del número de píxeles no implique una reducción del tamaño de cada píxel. Y es aquí donde empezamos a entender la palabra de la discordia: ¡la resolución!
No confundas resolución y definición 🙅.
La resolución es la densidad de píxeles, es decir, el número de píxeles por unidad de superficie.
Si entramos en la carrera por los megapíxeles, partamos de un tamaño de píxel constante. En este caso, para pasar de una definición de unos 20 megapíxeles a más de 60 megapíxeles, pasaremos de un sensor en formato APS-C (16 mm x 24 mm) a un sensor de formato completo (24 mm x 36 mm). En esta situación, no sólo aumentamos el tamaño del sensor, sino también el de todo lo que lo rodea y, por tanto, su masa. Así, para la misma altitud de adquisición, se obtendrá una distancia de muestreo mucho mejor, a menudo denominada distancia de muestreo del terreno (GSD), con un sensor grande con más píxeles.
Los smartphones no vuelan
Ya podemos responder a los que tienen la loca idea de hacer volar los últimos smartphones de 108 Mpx en un UAV. Con las nociones anteriores, entendemos que la alta definición de estos diminutos sensores (6,3 mm x 8,4 mm), incrustados en una esquina del teléfono, resulta de un tamaño de píxel extremadamente pequeño (0,7 µm). Así, muy poca luz llegará a cada píxel.
Entonces será necesario recurrir al ISO, lo que aumentará el ruido. Además, a veces el tamaño de los píxeles es tan pequeño que el poder de separación de la óptica no es lo suficientemente fuerte. La misma luz irá a varios píxeles uno al lado del otro, aniquilando el beneficio de tener una multitud de píxeles. Además, la mayoría de las veces, la técnica de «pixel-binning» es utilizada por los fabricantes para combinar píxeles adyacentes entre sí y acabar obteniendo una foto de una definición muy inferior a la pretendida. La calidad de la imagen no será buena en absoluto para trabajos de fotogrametría. Compruébelo usted mismo…
¿Eso será todo? 🤔
El número de megapíxeles es un número fácil de poner en una hoja de especificaciones, a menudo se muestra en la primera página del producto como un indicador de rendimiento. Sin embargo, éste no es el único valor a tener en cuenta, ya que muchos otros parámetros son igualmente importantes en función del uso que vayas a hacer de tu cámara para tus proyectos LiDAR. Describir sus necesidades y obtener información de expertos en la industria LiDAR es la mejor manera de evitar cometer un error basado en creencias comunes.
