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The IGN CAMv2 System

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Abstract:

Abstract After 10 years of pioneering aerial digital camera development, IGN’s CAMv2 project began in 2006 with the main goal of upgrading the then current system. This had been used for research applications since 1996 in more than six different configurations and in production since 2003 configured with four coloured channels. The new system is still highly modular, enabling combinations of several “basic components”, each consisting of one digital camera head with its storage and control unit. The new camera head was developed around the Kodak KAF-39 000, 39-megapixel array sensor (7216 × 5412 pixels). The system is also very versatile thanks to the possible choice of more than 10 different lenses (from 35 mm up to 180 mm focal length) and interchangeable spectral filters. The mechanical and electronic designs have been reduced in size so as to permit many different configurations including multiple camera heads on the same gyro-stabilised mount. The combination of the performance of camera heads and control and storage units allows a frame rate of one image per 2 s with storage redundancy and 1 s without, leading to a minimum ground sample distance (GSD) of about 9 cm with 60% overlap at an airspeed of 100 m/s. In order to use the new system to best advantage, the adjustment and calibration processes had to be improved. During the summer of 2009, three systems configured for colour imagery, each using four nadir-viewing camera heads (RGB and NIR), were used to acquire images for IGN production work. In January 2009, an eight-camera-head configuration was tested in order to achieve 155-megapixel pan-sharpened images with a pan-sharpening ratio of 2 × 2, and a final swath width of about 14 400 pixels. At that time this configuration needed two windows in the aircraft, but it is now installed on a single, bigger mount.

French
Résumé

Après dix ans de développements à l’Institut Géographique National sur les caméras numériques dédiées à la prise de vues aériennes, le projet CAMv2 a vu le jour en avril 2006 avec pour principal objectif, la mise à jour du système de caméras utilisé jusqu’alors. Ce système avait été utilisé depuis 1996 dans plus de six configurations différentes pour des applications de recherche et en production depuis 2003 dans une configuration à 4 canaux colorés. Le nouveau système est toujours hautement modulable, permettant de combiner des “éléments de base”, chacun de ces éléments étant constitué d’une tête de caméra numérique et de son tiroir d’acquisition et de contrôle. La nouvelle tête de caméra a été développée autour du capteur CCD matriciel Kodak KAF-39 000 39 Mégapixels (7216 × 5412 pixels). Le système est également très versatile grâce au choix possible de l’objectif parmi une liste de plus de dix optiques (avec des focales allant de 35 mm jusqu’à 180 mm) et grâce à des filtres spectraux interchangeables. Le dessin mécanique et la conception de l’électronique ont été réalisés avec le souci de réduire le volume occupé par une tête de caméra, et ainsi permettre des configurations à caméras multiples sur la même plate-forme gyro-stabilisée. La combinaison des performances des têtes de caméras et des tiroirs d’acquisition et de contrôle permettent d’atteindre une cadence d’acquisition d’une image toutes les 2 secondes en double sauvegarde et toutes les secondes sans cette redondance, soit une taille de pixel sol stéréoscopique minimum de 9 cm à 100 m/s. Afin d’utiliser nos caméras au mieux de leur possibilité, nous avons eu à améliorer nos procédures de mise au point et d’étalonnage. Trois systèmes quadri-canaux (rouge, vert, bleu et proche infrarouge), ont acquis durant l’été 2009 les images destinées aux lignes de production de l’IGN. En janvier 2009, une configuration à 8 têtes de caméras a été testée. On obtient ainsi des images couleur fusionnées d’environ 155 Mégapixels avec un rapport de pan-sharpening de 2 × 2 et une fauchée finale de 14 400 pixels. A cette époque, cette configuration nécessitait l’utilisation de deux trappes de prise de vues dans l’avion et est maintenant montée sur un seul support plus large.

Keywords: digital aerial camera; geometric calibration; mechanical design; modular system; national mapping; radiometric calibration

Document Type: Research Article

DOI: https://doi.org/10.1111/j.1477-9730.2010.00601.x

Affiliations: 1: ( ), Email: jean-philippe.souchon@ign.fr 2: ( ), Email: christian.thom@ign.fr 3: ( ), Email: christophe.meynard@ign.fr 4: ( ), Email: olivier.martin@ign.fr 5: ( )Institut Géographique National, Saint-Mandé, France, Email: marc.pierrot-deseilligny@ign.fr

Publication date: 2010-12-01

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