Pourquoi une correction radiométrique ?

Une correction radiométrique est nécessaire pour pouvoir comparer des images prises à différents moments et dans différentes conditions météorologiques, et pour calculer des valeurs d'indice fiables.

Les valeurs des pixels des images dépendent des conditions d'éclairage et des réglages du capteur de la caméra, entre autres variables, qui changent généralement entre les vols. La correction résout ce problème en compensant les variables externes afin d'estimer une propriété physique du champ. C'est le facteur de réflectance.

Le facteur de réflexion ou, plus précisément, le facteur de réflexion hémisphérique-directionnel, est une mesure quantitative de la réflexion de la lumière par un objet qui est éclairé par la lumière solaire directe et indirecte, comme la culture. Comme il ne dépend pas de variables externes, il ne devrait pas changer entre les vols, à moins qu'il y ait un changement physique dans la culture.

Qu'est-ce que la correction radiométrique ?

En termes techniques, la correction radiométrique fait référence au processus de calcul d'une estimation du facteur de réflectance de l'objet à partir d'images, en prenant en compte l'éclairage de la scène et les propriétés du capteur.

Dans le contexte de l'agriculture, il s'agit du processus d'élimination de l'effet de facteurs externes variables, comme les conditions météorologiques et le capteur de la caméra, pour obtenir une mesure des propriétés physiques de la culture.

Ce processus est mis en œuvre dans PIX4Dfields par un algorithme qui corrige la valeur de chaque pixel en fonction d'un modèle physique du processus d'acquisition de l'image, en particulier un modèle de la lumière atteignant le capteur. De nombreux facteurs entrent en jeu dans ce processus, notamment, mais pas exclusivement :

• Réglages du capteur : vitesse d'obturation, ISO et ouverture.
• Propriétés du capteur : transmission de la lumière dans l'optique, détection et numérisation dans la puce.
• Conditions de la scène : lumière du soleil, emplacement et orientation de la caméra.

Comment PIX4Dfields effectue-t-il la correction radiométrique ?

PIX4Dfields effectue les corrections radiométriques d'une manière très similaire à PIX4Dmapper, ce qui est expliqué dans : Correction radiométrique dans PIX4Dmapper.

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PIX4Dfields effectue différents types de correction radiométrique, en fonction de la disponibilité des sources d'information suivantes :

Étiquettes EXIF de l'image. PIX4Dfields analyse les balises EXIF de l'image, où se trouvent la plupart des informations requises par la correction radiométrique.

Capteur d'ensoleillement. L'utilisation d'un capteur d'ensoleillement améliore les résultats globaux de la correction en incluant plus d'informations sur l'illumination du champ (irradiation du soleil et, lorsque le matériel le permet, l'angle du soleil). Pour les modèles d'appareils photo pris en charge, ces informations sont stockées dans les balises EXIF de l'image et automatiquement détectées par PIX4Dfields.

Cibles de réflectance. L'utilisation d'une cible de calibration radiométrique permet à PIX4Dfields de calibrer et de corriger les images en réflectance selon les valeurs données par la cible de réflectance. Lorsque vous utilisez des cibles de réflectance, les images doivent être importées pour être traitées, comme des images normales, afin d'être utilisées pour la correction radiométrique.

Profil thermique. La caméra Parrot Sequoia+ crée un fichier de profil thermique sequoia_therm.dat contenant des informations qui sont utilisées pour la correction radiométrique. Ce fichier doit être stocké dans le même dossier que les images et est automatiquement pris en compte.

Les conditions météorologiques pendant la capture. Au besoin, PIX4Dfields demandera cette information à l'utilisateur. Il est donc important d'observer et d'enregistrer les conditions météorologiques pendant lesquelles un jeu de données a été acquis.

Les images d'entrée sont corrigées radiométriquement individuellement avant d'être composées dans l'orthomosaïque.

Pour quelles caméras la correction radiométrique est-elle effectuée ?

Actuellement, les caméras suivantes sont supportées pour la correction radiométrique dans PIX4Dfields :

1. Parrot Sequoia et Sequoia+.
2. Micasense RedEdge, RedEdge-M, RedEdge-P, RedEdge-MX, Altum et Altum-PT.
3. Sentera 6x et Sentera 6x Thermal.
4. DJI P4 multispectral :
   • La caméra n'est pas entièrement calibrée radiométriquement. Seul un calibrage relatif est effectué par le fabricant : Toutes les bandes sont calibrées par rapport à la bande NIR standard. Par conséquent, l'appareil photo ne fournira pas de facteurs de réflectance, mais seulement des valeurs relatives qui sont proportionnelles à la réflectance.
   • Une cible de réflectance est nécessaire pour obtenir les facteurs de réflectance. Sans un tel objectif, seuls les indices qui s'auto-normalisent produisent des résultats significatifs, c'est-à-dire des indices qui ne dépendent pas de la valeur absolue. Des exemples de tels indices sont NDVI, NDRE, VARI, SIPI2, LCI, BNDVI et GNDVI. Les TGI et MCARI ne sont pas auto-normalisants.
   • L'orientation du capteur d'ensoleillement n'est pas connue. L'angle du soleil ne peut donc pas être pris en compte et seul le type de correction "Irradiance solaire" peut être appliqué. Les conditions météorologiques ne sont donc pas nécessaires lors du traitement.
5. La Quinta DB2-Vision.
6. Sentera NDRE/NDVI : Notez que cette caméra n'est pas équipée d'un capteur solaire, la sortie est donc proportionnelle à la radiance au niveau du capteur et une cible de réflectance est nécessaire pour obtenir les facteurs de réflectance.
7. SenseFly a modifié le Canon S110 NIR/RE : Notez que cette caméra ne fournit pas de capteur solaire, donc la sortie est proportionnelle à la radiance au capteur et une cible de réflectance est nécessaire pour obtenir les facteurs de réflectance.
8. Autres caméras modifiées qui fournissent les informations radiométriques requises : Voir l'article sur les exigences relatives aux caméras pour plus d'informations.

Pourquoi dois-je préciser les conditions météorologiques ?

La météo et le soleil sont des facteurs importants qui influencent l'imagerie multispectrale. La couverture nuageuse et la position du soleil doivent être prises en compte afin de minimiser l'effet des erreurs de mesure causées par les changements de la lumière ambiante. PIX4Dfields permet aux utilisateurs de spécifier la couverture nuageuse avec les options ciel couvert ou ciel clair. En outre, si la caméra est équipée d'un capteur d'ensoleillement, une correction de l'angle du soleil sera effectuée quelles que soient les conditions météorologiques.

Pourquoi ai-je des trous dans mon orthomosaïque ?

Si certains pixels ne peuvent pas être corrigés radiométriquement, ils sont marqués en interne et ne sont pas affichés (c'est-à-dire qu'ils sont transparents). De tels pixels apparaissent comme des trous dans l'orthomosaïque ou les images d'index.

Les pixels ne peuvent pas être corrigés radiométriquement s'ils sont surexposés ou sous-exposés. Cela se produit le plus souvent pour les objets très réfléchissants, comme les voitures ou les toits.

Comment créer des images cibles de réflexion ?

L'utilisation d'une cible d'étalonnage radiométrique permet à PIX4Dfields d'étalonner et de corriger les images à la réflectance selon les valeurs données par la cible de réflectance. Par conséquent, si la caméra n'est pas calibrée pour permettre un flux de travail sans cible, l'utilisation d'images cibles de réflectance améliore généralement la précision de la correction radiométrique.

PIX4Dfields prend en charge les cibles de réflectance suivantes :

• Airinov Aircalib
• Perroquet
• Panneau de réflectance calibré MicaSense
• Sentera

La façon de créer de bonnes images de cibles de réflectance est décrite ici : Cibles d'étalonnage radiométrique

Quelle est la différence entre PIX4Dfields et PIX4Dmapper en matière de radiométrie ?

En principe, PIX4Dfields utilise la même correction radiométrique que PIX4Dmapper. Toutefois, il existe quelques légères différences dans son utilisation :

1. Dans PIX4Dmapper, le type de correction peut être choisi par l'utilisateur. Pour faciliter l'utilisation, PIX4Dfields ne laisse pas l'utilisateur choisir, mais détermine automatiquement le meilleur type de correction possible à partir des données, en tenant compte des conditions météorologiques le cas échéant. Contrairement à PIX4Dmapper, PIX4Dfields peut également corriger l'angle du soleil pour les conditions de ciel couvert. Le type de correction qui a été utilisé est indiqué dans le rapport.
2. PIX4Dfields utilise une méthode différente, plus rapide et moins précise que PIX4Dmapper pour calculer la position et l'orientation de la caméra et pour assembler les images. Comme cette information est utilisée dans la correction radiométrique, les valeurs de réflectance calculées par PIX4Dfields peuvent être légèrement différentes de celles de PIX4Dmapper en raison de différences mineures dans l'orientation de la caméra calculée.

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