Integración de colorimetría y sistemas de información geográfica. Desarrollo de un procedimiento para la medición del color del suelo y su inclusión en una base de datos espacial

En esta tesis doctoral se describe un procedimiento orientado a la medición del color del suelo y su inclusión en una base de datos espacial. El procedimiento tiene en cuenta todos los aspectos relevantes del proceso de asignación de color a las muestras de suelo procesadas y está adaptado específicamente al flujo de trabajo típico del laboratorio de suelos. La tesis se estructura en cinco capítulos y dos apéndices tal y como se indica a continuación. El Capítulo 1 contiene una introducción al concepto de Color. En primer lugar se justifica la importancia del color en una amplia variedad de disciplinas, prestando especial atención a los campos técnicos y científicos. A continuación se describe el sistema de visión humana y la gran influencia que dicho sistema tiene en los modelos y mecanismos ideados por el ser humano para entender y procesar numéricamente el color. En este contexto se introducen los denominados sistemas de ordenación de color, elementos básicos en muchas aplicaciones prácticas. Finalmente se presenta un tema fundamental en este trabajo como es el color del suelo, comenzando con la introducción del propio concepto de suelo y la trascendencia que supone el conocimiento del color en su estudio. Seguidamente se indican los sistemas de comunicación del color utilizados en la Ciencia del Suelo y sus relaciones con el desarrollo de la Ciencia del Color. Finalmente se repasa la metodología clásica para medir y comunicar el color del suelo. El Capítulo 2 trata sobre Colorimetría, la ciencia de la medida del color. El capítulo se divide en tres partes diferenciadas. La primera contiene un resumen de unidades y magnitudes de uso habitual en Colorimetría. La segunda parte está dedicada a los espacios de color CIE, fundamentales en el tratamiento numérico del color. La tercera parte contiene información sobre la instrumentación de medición de color, con un énfasis muy marcado en los colorímetros tricromáticos. Este capítulo sirve además, como introducción o referencia para el usuario del laboratorio de suelos interesado en la medida precisa del color. El Capítulo 3 se titula Bases de Datos Espaciales (BDE), las cuales constituyen el marco idóneo para el almacenamiento y tratamiento de la información espacial. Se dedica una sección a los Sistemas de Información Geográfica (SIG) que son la herramienta elegida en esta tesis para el almacenamiento de la información del color del suelo. A continuación se especifican los distintos tipos de datos espaciales necesarios para implementar una BDE que contemple todos los aspectos importantes desde el punto de vista agronómico. El capítulo se completa con dos secciones dedicadas a los formatos de datos y a los metadatos, aspecto éste último cada vez más importante en el campo de las tecnologías de la información espacial. El Capítulo 4 presenta el procedimiento propuesto y constituye la aportación más importante de la tesis. En primer lugar se justifica la propuesta de un procedimiento en el contexto de las técnicas clásicas de medición del color del suelo, analizando los puntos débiles de dichas técnicas con el objetivo de reducir su impacto en las mediciones de color. A continuación se describe detalladamente el equipo de laboratorio necesario para poder seguir el procedimiento. Asímismo, se presenta un método de transformación entre espacios de color basado en técnicas de aprendizaje automático junto con una aplicación informática. Estos dos últimos puntos son originales y se han desarrollado basándose en la experiencia de los usuarios del laboratorio de suelos. El capítulo acaba con un resumen que engloba todos los pasos individuales descritos en los apartados anteriores. El Capítulo 5 contiene las conclusiones y reflexiones extraídas a lo largo del desarollo de la presente tesis. Asímismo se proponen posibles líneas de trabajo futuras, que podrán ampliar las capacidades del procedimiento propuesto mediante el uso de nuevos sensores o modelos de color avanzados. El Apéndice A contMarqués Mateu, Á. (2013). Integración de colorimetría y sistemas de información geográfica. Desarrollo de un procedimiento para la medición del color del suelo y su inclusión en una base de datos espacial [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33921TESI

A Practical Procedure to Integrate the First 1:500 Urban Map of Valencia into a Tile-Based Geospatial Information System

[EN] The use of geographic data from early maps is a common approach to understanding urban geography as well as to study the evolution of cities over time. The specific goal of this paper is to provide a means for the integration of the first 1:500 urban map of the city of Valencia (Spain) on a tile-based geospatial system. We developed a workflow consisting of three stages: the digitization of the original 421 map sheets, the transformation to the European Terrestrial Reference System of 1989 (ETRS89), and the conversion to a tile-based file format, where the second stage is clearly the most mathematically involved. The second stage actually consists of two steps, one transformation from the pixel reference system to the 1929 local reference system followed by a second transformation from the 1929 local to the ETRS89 system. The last stage comprises a map reprojection to adapt to tile-based geospatial standards. The paper describes a pilot study of one map sheet and results showed that the affine and bilinear transformations performed well in both transformations with average residuals under 6 and 3 cm respectively. The online viewer developed in this study shows that the derived tile-based map conforms to common standards and lines up well with other raster and vector datasets.Villar-Cano, M.; Jiménez-Martínez, MJ.; Marqués-Mateu, Á. (2019). A Practical Procedure to Integrate the First 1:500 Urban Map of Valencia into a Tile-Based Geospatial Information System. ISPRS International Journal of Geo-Information. 8(9). https://doi.org/10.3390/ijgi809037837889Bitelli, G., & Gatta, G. (2011). Digital Processing and 3D Modelling of an 18th Century Scenographic Map of Bologna. Advances in Cartography and GIScience. Volume 2, 129-146. doi:10.1007/978-3-642-19214-2_9Brovelli, M. A., Minghini, M., Giori, G., & Beretta, M. (2012). Web Geoservices and Ancient Cadastral Maps: The Web C.A.R.T.E. Project. Transactions in GIS, 16(2), 125-142. doi:10.1111/j.1467-9671.2012.01311.xBitelli, G., Cremonini, S., & Gatta, G. (2014). Cartographic heritage: Toward unconventional methods for quantitative analysis of pre-geodetic maps. Journal of Cultural Heritage, 15(2), 183-195. doi:10.1016/j.culher.2013.04.003Cardesín Díaz, J. M., & Araujo, J. M. (2016). Historic Urbanization Process in Spain (1746–2013). Journal of Urban History, 43(1), 33-52. doi:10.1177/0096144215583481Villar-Cano, M., Marqués-Mateu, Á., & Jiménez-Martínez, M. J. (2019). Triangulation network of 1929–1944 of the first 1:500 urban map of València. Survey Review, 52(373), 317-329. doi:10.1080/00396265.2018.1564599Chen, W., & Hill, C. (2005). Evaluation Procedure for Coordinate Transformation. Journal of Surveying Engineering, 131(2), 43-49. doi:10.1061/(asce)0733-9453(2005)131:2(43)ISO 19157:2013: Geographic Information—Data Qualityhttps://www.iso.org/standard/32575.htmlASPRS Positional Accuracy Standards for Digital Geospatial Datahttps://www.asprs.org/news-resources/asprs-positional-accuracy-standards-for-digital-geospatial-dataEven-Tzur, G. (2018). Coordinate transformation with variable number of parameters. Survey Review, 52(370), 62-68. doi:10.1080/00396265.2018.1517477Yuanxi, Y., & Tianhe, X. (2002). Combined method of datum transformation between different coordinate systems. Geo-spatial Information Science, 5(4), 5-9. doi:10.1007/bf02826467Lehmann, R. (2014). Transformation model selection by multiple hypotheses testing. Journal of Geodesy, 88(12), 1117-1130. doi:10.1007/s00190-014-0747-

Desarrollo de software para el tratamiento de datos colorimétricos y espectrales: pycolourimetry

[EN] Archaeological documentation is a complex process where the technical measurement and specification of colour is a key aspect. In the last years heritage documentation processes have largely benefited from the application of digital recording methods, imagery analysis software and technologies that offers great advantages over the traditional methods. The rigorous processing of colourimetric data requires software packages with specific colourimetric technical characteristics. In this paper we report on our in-house pyColourimetry software that was developed and tested taking into account the recommendations of the Commission Internationale de l'Éclairage (CIE). The objective is to apply a rigorous procedure for the characterisation of cameras based a priori on polynomial models. Most of the digital cameras capture colour information in the well-known RGB format, but the signals generated by the digital camera are device dependent. By means of the characterisation we establish the relationship between device dependent RGB values and the tristimulus coordinates defined by the CIE standard colourimetric observer. Once the camera is characterised, users have the potential to obtain output images in the sRGB space that is independent of the sensor of the camera. pyColourimetry software allows users to control the entire digital image processing and the colourimetric data workflow proposed. We applied the methodology on a set of pictures targeting Levantine rock art motifs in Cova dels Cavalls (Castellón, Spain) which is considered part of a UNESCO World Heritage Site. The outcomes obtained are satisfactory and very promising for proper colour documentation in cultural heritage estudies.[ES] La documentación del patrimonio arqueológico es un proceso complejo donde la correcta medición del color es un aspecto clave. En los últimos años los procesos de documentación se han beneficiado gracias al uso de imágenes digitales, software de tratamiento de imágenes, así como de otras tecnologías frente a los métodos tradicionales. El procesamiento riguroso de datos colorimétricos requiere paquetes de software con características técnicas específicas. En este artículo presentamos un informe sobre el software pyColourimetry, desarrollado y testado teniendo en cuenta las recomendaciones de la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE). Mediante este software el susuario puede caracterizar cámaras digitales a partir de modelos polinomiales. La mayoría de cámaras digitales captan información del color en el conocido sistema RGB. Sin embargo, la señal generada depende del dispositivo. A partir de la caracterización establecemos la relación entre los valores RGB dependientes y las coordenadas independientes CIE triestímulo. Una vez caracterizada la cámara se obtienen imágenes en el espacio sRGB, independiente del sensor empleado. El software pyColourimetry permite a los usuarios controlar todo el procesamiento digital de imágenes y el flujo de trabajo de datos colorimétricos propuesto. Aplicamos la metodología a un conjunto de imágenes que contienen motivos de arte rupestre levantino pertenecientes a la Cova dels Cavalls (Castellón, España), considerada parte del Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO. Los resultados obtenidos son satisfactorios y muy prometedores para la correcta documentación del color en estudios de patrimonio cultural.The authors gratefully acknowledge the support from the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad to the project HAR2014-59873-R. The authors would like also to acknowledge comments from the colleagues at the Photogrammetry & Laser Scanning Research Group (GIFLE).Molada Tebar, A.; Lerma García, JL.; Marqués-Mateu, Á. (2017). Software development for colourimetric and spectral data processing: pycolourimetry. En Primer Congreso en Ingeniería Geomática. Libro de actas. Editorial Universitat Politècnica de València. 48-53. https://doi.org/10.4995/CIGeo2017.2017.6568OCS485

Smartphone-based video for 3D modelling: Application to infants cranial deformation analysis

[EN] The use of smartphones cameras for photogrammetric purposes is increasing. However, the suitability of smartphones for 3D modelling for medical purposes in general, and for cranial deformation in particular, is still to be analysed. This paper investigates the suitability of smartphone video cameras to create 3D models for cranial deformation analysis compared to the digital single-lens reflex (SLR) cameras traditionally used in close-range photogrammetry. Two models are obtained, the first one from a slow-motion video recorded with a smartphone, and the second one from SLR camera imagery. The models are compared to evaluate the differences not only between themselves but also through the best fitting ellipsoid that allow the determination of the cranial deformations. The average distance between models is 0.5¿mm, and below 1¿mm for 86% of the model points. The maximum difference between the two fitted ellipsoid semiaxes is 1¿mm. It can be stated that smartphones are a low-cost solution that can provide 3D models with a similar accuracy to that of SLR cameras for non-static objects in close range scenarios. More interestingly, slow-motion videos provide comparable results in real clinical conditions with infants in movement.The authors acknowledge the partial support from the Subprogram C (No. C10) to the development of coordinated actions between the Universitat Politecnica de Valencia and the Hospital Universitari i Politecnic/Instituto de Investigacion Sanitaria La Fe.Lerma, JL.; Barbero-García, I.; Marqués-Mateu, Á.; Miranda, P. (2018). Smartphone-based video for 3D modelling: Application to infants cranial deformation analysis. Measurement. 116:299-306. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.11.019S29930611

Smartphone-based close-range photogrammetric assessment of spherical objects

[FR] Les smartphones ont élargi les possibilités d'acquisition d'images rapprochées à moindre coût pour la modélisation 3D. Ils permettent l'acquisition d'une grande quantité de données pour une grande variété d'applications. Toutefois, la précision des modèles et les possibilités d'automatisation dépendent des conditions d'acquisition des images et des exigences des applications. Dans cette étude, la précision et la fiabilité des modèles photogrammétriques 3D obtenus sont évalués sur une cible sphérique dédiée aux applications rapprochées (diamètre d'environ 30 cm). Différents nombres d'images, configurations de canevas, cibles, matériels et méthodes d¿étalonnage de la caméra sont testés et évalués. Les résultats montrent que pour cette application en mode rapproché, une précision de 0,2 mm et une grande fiabilité peuvent être obtenues. Le nombre d'images n'affecte pas la précision de manière significative mais il est vital pour la détection des points de liaison et pour l'orientation des images. L'utilisation de cibles artificielles s'est avéré crucial pour l'amélioration de la précision finale. Au contraire, la stratégie d¿étalonnage des images et les caractéristiques du capteur n'ont eu que peu d'effet sur les résultats.[ES] Los teléfonos inteligentes han ampliado las posibilidades en la toma de imágenes para modelado tridimensional (3D) de objeto cercano con bajo coste. Estos dispositivos permiten la obtención de gran cantidad de imágenes que pueden usarse en diferentes aplicaciones. La precisión de los modelos y la posibilidad de automatización dependen de las condiciones durante la toma de datos y las necesidades de la aplicación. En este estudio la precisión y la fiabilidad de los modelos fotogramétricos 3D se evalúan para una aplicación de objeto cercano (30 cm) sobre una superficie esférica. Se ha evaluado diferente número de conjuntos de imágenes, la geometría de la red, el dispositivo, la existencia de dianas y la metodología de calibración. Los resultados muestran que en esta aplicación de objeto cercano pueden obtenerse altas precisiones (0·2 mm) y una alta fiabilidad. El número de imágenes no afecta en gran medida a la precisión de los resultados, pero sí a la posibilidad de obtener suficientes puntos homólogos para la creación del modelo. El uso de dianas es el factor que más ha aumentado la precisión. Por otro lado, la metodología de calibración de la cámara apenas ha mejorado la precisión de los resultados.[EN] Smartphones have widened the possibilities for low-cost close-range image acquisition for three-dimensional (3D) modelling. They allow the rapid acquisition of large amounts of data for a wide range of applications. However, the accuracy of the models and the automation possibilities depend on the image acquisition conditions and application requirements. In this study, the accuracy and reliability of the derived photogrammetric 3D models are evaluated on a spherical set¿up for close¿range applications (c.30 cm). Different numbers of images, network configurations, targets, devices and camera calibration methodologies are tested and evaluated. Results show that for this close-range application high accuracy (0·2 mm) and reliability can be achieved. The number of images did not significantly affect the accuracy but was vital for tie-point detection and image orientation. The use of artificial targets was found to be the key factor in increasing the final accuracy. In contrast, the image calibration strategy and the characteristics of the imaging device did not have a great impact on the results.[DE] Smartphones haben die Möglichkeiten für kostengünstige Erfassung von 3D-Modellen im Nahbereich erweitert. Große Datenmengen können in sehr kurzer Zeit für eine Vielzahl von Anwendungen erfasst werden. Allerdings hängen die Genauigkeit der Modelle und die Möglichkeiten einer Automatisierung sehr stark von den Aufnahmebedingungen und den Anforderungen der Anwendung ab. In diesem Beitrag werden Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsaspekte der abgeleiteten 3D-Modelle in einer sphärischen Messanordnung für Nahbereichsanwendungen (c.30 cm) evaluiert. Unterschiedliche Bildanzahl, Aufnahmeanordnungen, Zielmarken, Geräte und Kamerakalibrierungsmethoden werden geprüft und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass für diese Anwendung eine sehr hohe Genauigkeit (0·2 mm) und Zuverlässigkeit erzielt werden kann. Die Zahl der Aufnahmen hat keinen signifikanten Einfluss auf die Genauigkeit, war aber Voraussetzung für die Detektion von Verknüpfungspunkten und die Bildorientierung. Der Einfluss künstlicher Zielmarken hatte einen entscheidenden Einfluss, um die Genauigkeit des Ergebnisses zu erhöhen. Hingegen hatten die Strategie zur Bildkalibrierung und die Eigenschaften des Bildaufnahmesystems keinen großen Einfluss auf die Ergebnisse.This study was partially supported by grant number ACIF/2017/056 from the Conselleria d'Educacio of the Generalitat Valenciana and the European Social Fund. The authors also acknowledge the support from the 2017 Subprogram B No. B03 (HEAD3D++) to the development of coordinated actions between the Universitat Politecnica de Valencia and the Hospital Universitari i Politecnic/Instituto de Investigacion Sanitaria La Fe.Barbero-García, I.; Cabrelles, M.; Lerma, JL.; Marqués-Mateu, Á. (2018). Smartphone-based close-range photogrammetric assessment of spherical objects. The Photogrammetric Record. 33(162):283-299. https://doi.org/10.1111/phor.12243S2832993316

Smartphone-based photogrammetric 3D modelling assessment by comparison with radiological medical imaging for cranial deformation analysis

[EN] Cranial deformation in infants is a common problem in paediatric consultations. The most accurate medical diagnostic imaging methodologies are Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Image (MRI). However, these radiological imaging technologies involve high costs and are invasive, especially for infants. Therefore, they are only used for severe cases, while milder cases are evaluated using less precise methodologies, such as callipers or measure tapes. The use of smartphone-based photogrammetric 3D models has been presented as a possible alternative to extracting accurate and complete external information in a low-cost, non-invasive manner but its accuracy is still to be tested. In this study, photogrammetric and radiological cranial 3D models have been obtained for a set of 10 patients. In order to compare them, the distances between model surfaces have been calculated. Results show an overestimation of the photogrammetric models up to 3.2 mm due to both hair and usage of caps. However, differences in shape, given by the standard deviation of the distances are below 1.5 mm for every patient. The accuracy of low-cost smartphone-based photogrammetric models has been found to be comparable to medical diagnostic imaging methodologies used for cranial deformation analysis. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.This study was supported by Conselleria d Educació of the Generalitat Valenciana and the European Social Fund under the grant number ACIF/2017/056. The authors also acknowledge the partial support from the 2017 Subprogram B No. B03 (Acronym HEAD3D++) to the development of coordinated actions between the Universitat Politècnica de València and the Hospital Universitari i Politècnic/Instituto de Investigación Sanitaria La Fe.Barbero-García, I.; Lerma, JL.; Miranda, P.; Marqués-Mateu, Á. (2019). Smartphone-based photogrammetric 3D modelling assessment by comparison with radiological medical imaging for cranial deformation analysis. Measurement. 131:372-379. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.08.059S37237913

Análisis de repetibilidad en videogrametría para la evaluación de la deformación craneal en niños

[EN] Cranial deformation affects a large number of infants. The methodologies commonly employed to measure the deformation include, among others, calliper measurements and visual assessment for mild cases and radiological imaging for severe cases, where surgical intervention is considered. Visual assessment and calliper measurements usually lack the required level of accuracy to evaluate the deformation. Radiological imaging, including Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI), are costly and highly invasive. The use of smartphones to record videos that can be used for three-dimensional (3D) modelling of the head has emerged as a low-cost, noninvasive methodology to extract 3D information of the patient. To be able to analyse the deformation, a novel technique is employed: the obtained model is compared with an ideal head. In this study we have tested the repeatability of the process. For this purpose, several models of two patients have been obtained and the differences between them are evaluated. The results show that the differences in the ellipsoid semiaxis for the same patient are usually below 4 mm, although they increase up to 6.4 mm in some cases. The variability in the distances to the ideal head, which are the values used to evaluate deformity, reaches a maximum value of 2.7 mm. The errors obtained are comparable to those of classical measurement techniques and show the potential of the methodology in development.[ES] La deformación craneal afecta a un elevado porcentaje de lactantes, a pesar de esto, no existen estándares para su medición. Existen diversas metodologías empleadas para el análisis de este tipo de deformación, que van desde el análisis visual o la medición con calibre en casos leves, a pruebas radiológicas en casos más graves, en los que se plantea la posibilidad de una intervención quirúrgica. El análisis visual y la medición con calibre a menudo carecen de la precisión requerida para evaluar la deformación, mientras que las pruebas radiológicas (Tomografía Axial Computarizada, TAC, o Resonancia Magnética, RM) son altamente invasivas y tienen un alto coste. Otras soluciones como la fotografía tridimensional (3D) incluyen complejos sistemas de varias cámaras, lo que también supone un coste elevado. La posibilidad de utilizar videos tomados con teléfonos inteligentes para la creación de modelos 3D craneales se ha convertido en una posibilidad para obtener información 3D del paciente de forma precisa y con un coste bajo. Para analizar la deformación se ha planteado una metodología que consiste en calcular las distancias entre el modelo generado y una forma craneal ideal. En este estudio se ha llevado a cabo el análisis de la repetibilidad del proceso de obtención del modelo y de la cabeza ideal ajustada, para ello se han obtenido varios modelos 3D de dos pacientes y se han evaluado las diferencias entre ellos. Los resultados muestran unas diferencias en los semiejes de los elipsoides de aproximadamente 4 mm, aunque este error llega a incrementarse hasta 6.4 mm en algunos casos. La variabilidad en las distancias del modelo a la cabeza ideal, empleadas para medir la deformidad tienen un máximo de 2.7 mm. Las precisiones obtenidas con esta metodología son comparables a las obtenidas mediante técnicas de análisis tradicionales y muestran el potencial de la metodología en desarrollo.This work was supported by Subprogram C (No. C10) for the development of coordinated actions between the UPV and the IIS La Fe.Barbero García, I.; Lerma García, JL.; Marqués Mateu, Á.; Miranda, P. (2017). Analysis of repeatability on videogrammetry for infants' cranial deformation. En Primer Congreso en Ingeniería Geomática. Libro de actas. Editorial Universitat Politècnica de València. 15-19. https://doi.org/10.4995/CIGeo2017.2017.6604OCS151

Quantifying small-magnitude soil erosion: geomorphic change detection at plot scale

[EN] Soil erosion is a big concern in bare soils from burnt areas and agricultural lands that lack a vegetation cover. In those unprotected soils, intense rain episodes, typical in Mediterranean climate, cause severe soil erosion processes that have been well studied previously using a number of procedures, such as the geomorphic change detection (GCD) method. This method uses digital elevation models (DEMs) of the soil surface and determines the morphological changes in terms of both erosion and deposition by DEMs of difference (DoDs). However, some types of soil erosion, such as diffuse and sheet erosion, may have a small magnitude, at a millimetre scale, and their determination requires methods adapted to that scale. In this paper, we analyse the suitability of the GCD method to account for small magnitude soil erosion. We present a laboratory procedure and setup to represent and quantify sediment budget in small experimental soil plots through differences of DEMs obtained from images using photogrammetric structure from motion. This study explores several key aspects of the technique: establishment of a common reference system for DEMs; determination of errors in the generation of DEMs; selection of appropriate criteria to obtain reliable changes in DoDs; error propagation using Monte Carlo simulation; and validation of the procedure by comparing the results with actual sediments collected during the experiment. Results showed an overestimation of 13% in accumulated soil loss and confirmed that GCD approach with structure from motion-based DoDs is a suitable method to quantify small-magnitude erosion events.Balaguer-Puig, M.; Marqués-Mateu, Á.; Lerma, JL.; Ibañez Asensio, S. (2018). Quantifying small-magnitude soil erosion: geomorphic change detection at plot scale. Land Degradation and Development. 29(3):825-834. https://doi.org/10.1002/ldr.2826S82583429

A Gaussian Process Model for Color Camera Characterization: Assessment in Outdoor Levantine Rock Art Scenes

[EN] In this paper, we propose a novel approach to undertake the colorimetric camera characterization procedure based on a Gaussian process (GP). GPs are powerful and flexible nonparametric models for multivariate nonlinear functions. To validate the GP model, we compare the results achieved with a second-order polynomial model, which is the most widely used regression model for characterization purposes. We applied the methodology on a set of raw images of rock art scenes collected with two different Single Lens Reflex (SLR) cameras. A leave-one-out cross-validation (LOOCV) procedure was used to assess the predictive performance of the models in terms of CIE XYZ residuals and Delta E-ab* color differences. Values of less than 3 CIELAB units were achieved for Delta E-ab*. The output sRGB characterized images show that both regression models are suitable for practical applications in cultural heritage documentation. However, the results show that colorimetric characterization based on the Gaussian process provides significantly better results, with lower values for residuals and Delta E-ab*. We also analyzed the induced noise into the output image after applying the camera characterization. As the noise depends on the specific camera, proper camera selection is essential for the photogrammetric work.This research is partly funded by the Research and Development Aid Program PAID-01-16 of the Universitat Politecnica de Valencia, through FPI-UPV-2016 Sub 1 grant.Molada-Tebar, A.; Riutort-Mayol, G.; Marqués-Mateu, Á.; Lerma, JL. (2019). A Gaussian Process Model for Color Camera Characterization: Assessment in Outdoor Levantine Rock Art Scenes. Sensors. 19(21):1-22. https://doi.org/10.3390/s19214610S1221921Ruiz, J. F., & Pereira, J. (2014). The colours of rock art. Analysis of colour recording and communication systems in rock art research. Journal of Archaeological Science, 50, 338-349. doi:10.1016/j.jas.2014.06.023Gaiani, M., Apollonio, F., Ballabeni, A., & Remondino, F. (2017). Securing Color Fidelity in 3D Architectural Heritage Scenarios. Sensors, 17(11), 2437. doi:10.3390/s17112437Robert, E., Petrognani, S., & Lesvignes, E. (2016). Applications of digital photography in the study of Paleolithic cave art. Journal of Archaeological Science: Reports, 10, 847-858. doi:10.1016/j.jasrep.2016.07.026Fernández-Lozano, J., Gutiérrez-Alonso, G., Ruiz-Tejada, M. Á., & Criado-Valdés, M. (2017). 3D digital documentation and image enhancement integration into schematic rock art analysis and preservation: The Castrocontrigo Neolithic rock art (NW Spain). Journal of Cultural Heritage, 26, 160-166. doi:10.1016/j.culher.2017.01.008López-Menchero Bendicho, V. M., Marchante Ortega, Á., Vincent, M., Cárdenas Martín-Buitrago, Á. J., & Onrubia Pintado, J. (2017). Uso combinado de la fotografía digital nocturna y de la fotogrametría en los procesos de documentación de petroglifos: el caso de Alcázar de San Juan (Ciudad Real, España). Virtual Archaeology Review, 8(17), 64. doi:10.4995/var.2017.6820Hong, G., Luo, M. R., & Rhodes, P. A. (2000). A study of digital camera colorimetric characterization based on polynomial modeling. Color Research & Application, 26(1), 76-84. doi:10.1002/1520-6378(200102)26:13.0.co;2-3Hung, P.-C. (1993). Colorimetric calibration in electronic imaging devices using a look-up-table model and interpolations. Journal of Electronic Imaging, 2(1), 53. doi:10.1117/12.132391Vrhel, M. J., & Trussell, H. J. (1992). Color correction using principal components. Color Research & Application, 17(5), 328-338. doi:10.1002/col.5080170507Bianco, S., Gasparini, F., Russo, A., & Schettini, R. (2007). A New Method for RGB to XYZ Transformation Based on Pattern Search Optimization. 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Estimation of small-scale soil erosion in laboratory experiments with Structure from Motion photogrammetry

[EN] The quantitative estimation of changes in terrain surfaces caused by water erosion can be carried out from precise descriptions of surfaces given by means of digital elevation models (DEMs). Some stages of water erosion research efforts are conducted in the laboratory using rainfall simulators and soil boxes with areas less than 1 m(2). Under these conditions, erosive processes can lead to very small surface variations and high precision DEMs are needed to account for differences measured in millimetres. In this paper, we used a photogrammetric Structure from Motion (SfM) technique to build DEMs of a 0.5 m(2) soil box to monitor several simulated rainfall episodes in the laboratory. The technique of DEM of difference (DoD) was then applied using GIS tools to compute estimates of volumetric changes between each pair of rainfall episodes. The aim was to classify the soil surface into three classes: erosion areas, deposition areas, and unchanged or neutral areas, and quantify the volume of soil that was eroded and deposited. We used a thresholding criterion of changes based on the estimated error of the difference of DEMs, which in turn was obtained from the root mean square error of the individual DEMs. Experimental tests showed that the choice of different threshold values in the DoD can lead to volume differences as large as 60% when compared to the direct volumetric difference. It turns out that the choice of that threshold was a key point in this method. In parallel to photogrammetric work, we collected sediments from each rain episode and obtained a series of corresponding measured sediment yields. The comparison between computed and measured sediment yields was significantly correlated, especially when considering the accumulated value of the five simulations. The computed sediment yield was 13% greater than the measured sediment yield. The procedure presented in this paper proved to be suitable for the determination of sediment yields in rainfall-driven soil erosion experiments conducted in the laboratory.Balaguer-Puig, M.; Marqués-Mateu, Á.; Lerma García, JL.; Ibañez Asensio, S. (2017). Estimation of small-scale soil erosion in laboratory experiments with Structure from Motion photogrammetry. Geomorphology. 295:285-296. doi:10.1016/j.geomorph.2017.04.035S28529629