Warum radiometrische Korrektur?

Eine radiometrische Korrektur ist erforderlich, um Bilder zu vergleichen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und unter unterschiedlichen Wetterbedingungen aufgenommen wurden, und um zuverlässige Indexwerte zu berechnen.

Die Pixelwerte der Bilder hängen unter anderem von den Lichtverhältnissen und den Einstellungen des Kamerasensors ab, die sich in der Regel von Flug zu Flug ändern. Die Korrektur löst dieses Problem, indem sie externe Variablen kompensiert, um eine physikalische Eigenschaft des Feldes zu schätzen. Dies ist der Reflexionsfaktor.

Der Reflexionsfaktor, genauer gesagt der halbkugelförmig-gerichtete Reflexionsfaktor, ist ein quantitatives Maß für die Lichtreflexion eines Objekts, das von direktem und indirektem Sonnenlicht beleuchtet wird, wie z. B. die Pflanze. Da er nicht von externen Variablen abhängt, sollte er sich zwischen den Flügen nicht ändern, es sei denn, es gibt eine physische Veränderung der Ernte.

Was ist eine radiometrische Korrektur?

In technischer Hinsicht bezieht sich die radiometrische Korrektur auf den Prozess der Berechnung einer Schätzung des Reflexionsfaktors von Bildern am Objekt, wobei die Beleuchtung der Szene und die Sensoreigenschaften berücksichtigt werden.

Im Zusammenhang mit der Landwirtschaft handelt es sich um einen Prozess, bei dem die Auswirkungen variabler externer Faktoren, wie Wetterbedingungen und Kamerasensor, eliminiert werden, um eine Messung der physikalischen Eigenschaften der Ernte zu erhalten.

Dieser Prozess wird in PIX4Dfields durch einen Algorithmus umgesetzt, der jeden Pixelwert auf der Grundlage eines physikalischen Modells des Bilderfassungsprozesses korrigiert, insbesondere eines Modells des Lichts, das den Sensor erreicht. Bei diesem Prozess spielen viele Faktoren eine Rolle, darunter auch, aber nicht nur:

• Sensoreinstellungen: Belichtungszeit, ISO und Blende.
• Sensoreigenschaften: Lichtübertragung in der Optik, Abtastung und Digitalisierung im Chip.
• Motivbedingungen: einfallendes Sonnenlicht, Kamerastandort und -ausrichtung.

Wie führt PIX4Dfields die radiometrische Korrektur durch?

PIX4Dfields führt radiometrische Korrekturen auf eine sehr ähnliche Weise durch wie PIX4Dmapper, was in: Radiometrische Korrektur in PIX4Dmapper.

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PIX4Dfields führt verschiedene Arten der radiometrischen Korrektur durch, abhängig von der Verfügbarkeit der folgenden Informationsquellen:

Bild-EXIF-Tags. PIX4Dfields scannt die EXIF-Tags der Bilder, in denen die meisten der für die radiometrische Korrektur erforderlichen Informationen zu finden sind.

Sonnenschein-Sensor. Die Verwendung eines Sonnenscheinsensors verbessert die Gesamtergebnisse der Korrektur, indem mehr Informationen über die Beleuchtung auf dem Feld (Sonneneinstrahlung und, wenn von der Hardware unterstützt, Sonnenwinkel) einbezogen werden. Bei unterstützten Kameramodellen werden diese Informationen in den EXIF-Tags der Bilder gespeichert und von PIX4Dfields automatisch erkannt.

Reflexionsziele. Die Verwendung eines radiometrischen Kalibrierungsziels ermöglicht PIX4Dfields die Kalibrierung und Korrektur der Bilder auf den Reflexionsgrad gemäß den vom Reflexionsziel vorgegebenen Werten. Bei der Verwendung von Reflexionszielen müssen die Bilder wie normale Bilder zur Verarbeitung importiert werden, damit sie für die radiometrische Korrektur verwendet werden können.

Thermisches Profil. Die Parrot Sequoia+ Kamera erstellt eine sequoia_therm.dat Wärmeprofildatei mit Informationen, die für die radiometrische Korrektur verwendet werden. Diese Datei muss im gleichen Ordner wie die Bilder gespeichert sein und wird automatisch berücksichtigt.

Wetterbedingungen während der Aufnahme. Bei Bedarf fordert PIX4Dfields den Benutzer zur Eingabe dieser Informationen auf. Daher ist es wichtig, die Wetterbedingungen zu beobachten und zu speichern, unter denen ein Datensatz aufgenommen wurde.

Die Eingangsbilder werden einzeln radiometrisch korrigiert, bevor sie zu einem Orthomosaik zusammengesetzt werden.

Für welche Kameras wird eine radiometrische Korrektur durchgeführt?

Derzeit werden die folgenden Kameras für die radiometrische Korrektur in PIX4Dfields unterstützt:

1. Parrot Sequoia und Sequoia+.
2. Micasense RedEdge, RedEdge-M, RedEdge-P, RedEdge-MX, Altum und Altum-PT.
3. Sentera 6x und Sentera 6x Thermal.
4. DJI P4 multispektral:
   • Die Kamera ist nicht vollständig radiometrisch kalibriert. Der Hersteller führt nur eine relative Kalibrierung durch: Alle Banden werden gegen die Standard-NIR-Bande kalibriert. Daher liefert die Kamera keine Reflexionsfaktoren, sondern nur relative Werte, die proportional zum Reflexionsgrad sind.
   • Ein Reflexionsziel ist erforderlich, um Reflexionsfaktoren zu erhalten. Ohne ein solches Ziel liefern nur selbstnormierende Indizes aussagekräftige Ergebnisse, d. h. Indizes, die nicht vom Absolutwert abhängen. Beispiele für solche Indizes sind NDVI, NDRE, VARI, SIPI2, LCI, BNDVI und GNDVI. Nicht selbstnormierend sind TGI und MCARI.
   • Die Ausrichtung des Sonnensensors ist nicht bekannt. Daher kann der Sonnenwinkel nicht berücksichtigt werden, und es kann nur die Korrekturart "Sonneneinstrahlung" angewendet werden. Daher ist die Wetterlage bei der Verarbeitung nicht erforderlich.
5. La Quinta DB2-Vision.
6. Sentera NDRE/NDVI: Beachten Sie, dass diese Kamera nicht über einen Sonnensensor verfügt. Daher ist die Ausgabe proportional zur Strahldichte am Sensor, und es wird ein Reflexionsziel benötigt, um Reflexionsfaktoren zu erhalten.
7. SenseFly modifizierte Canon S110 NIR/RE: Beachten Sie, dass diese Kamera keinen Sonnensensor hat, daher ist die Ausgabe proportional zur Strahldichte am Sensor und ein Reflexionsziel ist erforderlich, um Reflexionsfaktoren zu erhalten.
8. Andere modifizierte Kameras, die die erforderlichen radiometrischen Informationen liefern: Weitere Informationen finden Sie im Artikel zu den Kameraanforderungen .

Warum muss ich die Wetterbedingungen angeben?

Wetter und Sonne sind wichtige Faktoren, die multispektrale Bilder beeinflussen. Bewölkung und Sonnenstand sollten berücksichtigt werden, um die Auswirkungen von Messfehlern aufgrund von Veränderungen des Umgebungslichts zu minimieren. PIX4Dfields ermöglicht es dem Benutzer, die Wolkenbedeckung mit den Optionen "bewölkt" oder "klarer Himmel" anzugeben. Wenn die Kamera mit einem Sonnenscheinsensor ausgestattet ist, wird außerdem bei allen Wetterbedingungen eine Sonnenwinkelkorrektur durchgeführt.

Warum habe ich Löcher in meinem Orthomosaik?

Wenn bestimmte Pixel nicht radiometrisch korrigiert werden können, werden sie intern markiert und nicht angezeigt (d. h. sie sind transparent). Solche Pixel erscheinen als Löcher in den Orthomosaik- oder Indexbildern.

Pixel können nicht radiometrisch korrigiert werden, wenn sie über- oder unterbelichtet sind. Dies geschieht am häufigsten bei stark reflektierenden Objekten, wie Autos oder Dächern.

Wie erstelle ich Reflexionszielbilder?

Die Verwendung eines radiometrischen Kalibrierungsziels ermöglicht PIX4Dfields die Kalibrierung und Korrektur der Bilder auf den Reflexionsgrad entsprechend den vom Reflexionsziel vorgegebenen Werten. Wenn die Kamera nicht kalibriert ist, um einen ziellosen Arbeitsablauf zu ermöglichen, verbessert die Verwendung von Reflexionszielbildern im Allgemeinen die Genauigkeit der radiometrischen Korrektur.

PIX4Dfields unterstützt die folgenden Reflexionsziele:

• Airinov Aircalib
• Papagei
• MicaSense Kalibriertes Reflexionspanel
• Sentera

Hier wird beschrieben, wie man gute Bilder von Reflexionszielen erstellt: Radiometrische Kalibrierungsziele

Was ist der Unterschied zwischen PIX4Dfields und PIX4Dmapper hinsichtlich der Radiometrie?

PIX4Dfields verwendet im Prinzip die gleiche radiometrische Korrektur wie PIX4Dmapper. Es gibt jedoch einige leichte Unterschiede in der Verwendung:

1. In PIX4Dmapper kann die Art der Korrektur vom Benutzer gewählt werden. Aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit lässt PIX4Dfields den Benutzer nicht wählen, sondern ermittelt automatisch den bestmöglichen Korrekturtyp aus den Daten, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Wetterbedingungen. Im Gegensatz zu PIX4Dmapper kann PIX4Dfields auch eine Sonnenstandskorrektur bei bedecktem Himmel vornehmen. Der verwendete Korrekturtyp kann dem Bericht entnommen werden.
2. PIX4Dfields verwendet eine andere, schnellere und weniger genaue Methode als PIX4Dmapper, um die Kameraposition und -ausrichtung zu berechnen und die Bilder zusammenzufügen. Da diese Informationen bei der radiometrischen Korrektur verwendet werden, können die von PIX4Dfields berechneten Reflexionswerte aufgrund kleinerer Unterschiede in der berechneten Kameraausrichtung leicht von denen von PIX4Dmapper abweichen.

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