ラジオメトリック補正 - PIX4Dfields

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ラジオメトリック補正を実施するのは、どうしてですか?

ラジオメトリック補正は、多様な気象条件の下でさまざまな時点で撮影された画像を比較し、信頼できる指数値を計算するために必要です。

画像のピクセル値は、日照条件やカメラセンサーの設定などの変数に依存します。これらの変数は通常、フライト間で変化します。この補正では、ほ場の物理的特性を推定するために、外部の変数を補正してその問題を解決します。これは反射率です。

反射率、より具体的にはhemispherical-directional reflectance factorとは、作物のような直射日光と間接日光に照らされた物体による光の反射を定量的に測定したものです。これは外部の変数に依存しないため、作物に物理的な変化がない限り、フライト間で変化することはありません。

ラジオメトリック補正とは?

ラジオメトリック補正という技術的用語は、その場面の照明とセンサーの特性を考慮に入れて、画像からオブジェクトの反射率の推定値を計算するプロセスを指します。

農業の文脈では、作物の物理的特性を測定するために、気象条件やカメラセンサーなどのさまざまな外部要因の影響を排除するプロセスです。

このプロセスは、画像撮影プロセスの物理モデル、特にセンサーに到達する光のモデルに基づいて、各ピクセル値を修正するアルゴリズムにより PIX4Dfields に実装されています。このプロセスには、次のような多くの要因が関係しています。

  • センサー設定: シャッター速度、ISO、絞り。
  • センサーの特性: 光学系での光の透過、チップにおける検出とデジタル処理。
  • 場面の状況: 太陽光の入射、カメラの位置、向き。

どのカメラに対してラジオメトリック補正を実行すべきですか?

現在、PIX4Dfields のラジオメトリック補正は次のカメラに対応しています。

  1. Parrot Sequoia と Sequoia+
  2. Micasense RedEdge、RedEdge-M、RedEdge-P、RedEdge-MX および Altum
  3. Sentera 6x と Sentera 6x Thermal
  4. DJI P4 マルチスペクトル: カメラは完全にラジオメトリックキャリブレーションが実施されていません。メーカーでは相対キャリブレーションのみを実施します。すべてのバンドは、標準のNIRバンドに対してキャリブレーションされます。したがって、カメラは反射率係数を提供しませんが、反射率に比例する相対値のみを提供します。
     
    ヒント: 反射率を得るには反射率ターゲットが必要です。このようなターゲットがないと、自己正規化されている指数のみが意味のある結果、絶対値に依存しない指数を生成します。そのような指数の例は、NDVI、NDRE、VARI、SIPI2、LCI、BNDVI および GNDVI です。 自己正規化でないのは TGI と MCARI です。
  5. 必要なラジオメトリック情報を提供するように改造されたカメラ。例: senseFly は Canon S110 NIR / RE または Sentera NDRE / NDVI を改造しています。詳細は [カメラの要件に関する記事] をご覧ください。太陽放射照度センサーは、改造されたカメラではサポートされていません。

PIX4Dfields はどのようにラジオメトリック補正を実行しますか?

PIX4Dfields は、PIX4Dmapper と非常によく似た方法でラジオメトリック補正を実行します。詳しい説明はこちら: PIX4Dmapper のラジオメトリック補正

PIX4Dfields は、次の情報源の可用性に応じて、さまざまなタイプのラジオメトリック補正を実行します:

画像の EXIF タグ。PIX4Dfields は、ラジオメトリック補正に必要な情報の大部分が存在する、画像の EXIF タグをスキャンします。

日照センサー。 日照センサーを使用すると、ほ場の照度に関する詳細情報 (日射量および、ハードウェアでサポートされている場合は太陽の角度) が追加されるため、全体的な補正結果が向上します。対応するカメラモデルの場合、この情報は画像の EXIF タグに保存され、PIX4Dfields により自動的に検出されます。

反射率ターゲット。ラジオメトリック補正ターゲットを使用すると、PIX4Dfields は反射率ターゲットにより得られた値に従って、画像を反射率に合わせてキャリブレーションおよび修正できます。反射率ターゲットを使用する際、ラジオメトリック補正に使用するためには、通常の画像と同様に、ターゲットが映っている画像をインポートして処理する必要があります。

サーマル特性。 Parrot Sequoia+ カメラは、ラジオメトリック補正に使用される情報を含む sequoia_therm.dat サーマル特性ファイルを作成します。このファイルは画像と同じフォルダに保存され、自動的に考慮にされます。

撮影時の天候状況。必要に応じて PIX4Dfields はユーザーにこの情報を求めます。したがって、データセットを撮影した時の気象条件を観察して保存することが重要です。

インプット画像は、オルソモザイクに合成される前に、個別に放射分析で補正されます。

 
注意: 照度モデルを使用したカメラ、太陽放射照度、および太陽の角度は、PIX4Dfields が DLS2 モデル情報を使用していることを推測します。

天候条件の指定が必要なのは、どうしてですか?

天候と太陽は、マルチスペクトル画像に影響を与える重要な要素です。周辺光の変化による測定誤差の影響を最小限に抑えるため、雲量と太陽の位置を考慮に入れる必要があります。PIX4Dfields では、曇天または晴天オプションのいずれかに、撮影時の天候を指定できます。また、カメラに日照センサーが搭載されている場合、あらゆる天候状態で太陽の角度補正が行われます。

 
重要: 天候が指定されない場合、太陽の角度補正は行われません。ラジオメトリック補正が比較的不正確になります。

オルソモザイクに穴ができるのは、どうしてですか?

特定のピクセルをラジオメトリック補正できない場合、それらは内部でマークされ、表示されません (つまり透明になります)。このようなピクセルは、オルソモザイクまたは指数の画像で穴として表示されます。

露出オーバーまたは露出アンダーのピクセルではラジオメトリック補正ができません。これは、車や屋根などの反射率の高いオブジェクトで最も頻繁に発生します。

反射率ターゲット画像は、どう作成しますか?

ラジオメトリック補正ターゲットを使用すると、PIX4Dfields は反射率ターゲットにより得られた値に従って、画像を反射率に合わせてキャリブレーションおよび修正できます。したがって、カメラがターゲットレスワークフローを可能にするようにキャリブレーションされていない場合、反射率ターゲット画像を使用すると、一般にラジオメトリック補正の精度が向上します。

PIX4Dfields は以下の反射率ターゲットをサポートします。

  • Airinov Aircalib
  • Parrot
  • MicaSense キャリブレーション反射率パネル
  • Sentera

反射率ターゲットの良好な画像を作成する方法の説明はこちら: ラジオメトリックキャリブレーションターゲット

ラジオメトリーに関して PIX4Dfields と PIX4Dmapper には、どんな相違点がありますか?

原則として、PIX4Dfields は PIX4Dmapper と同じラジオメトリック補正を使用します。しかし、その使用方法にはわずかな違いがあります。

  1. PIX4Dmapper では、補正タイプはユーザーが選択できます。使いやすさを重視して、PIX4Dfields ではユーザーが選択をできませんが、該当する場合は気象条件を考慮して、データから可能な限り最良の補正タイプを自動的に決定します。PIX4Dmapper と異なり、PIX4Dfields は曇天の条件で太陽の角度補正を実行します。使用された補正タイプは、レポートに記載されます。
  2. PIX4Dfields は、PIX4Dmapper とは異なる、より高速で比較的精度の低い方法を使用して、カメラの位置と向きを計算し、画像をつなぎ合わせます。その情報はラジオメトリック補正に使用されるため、PIX4Dfields により計算された反射率の値は、PIX4Dmapper により計算された反射率の値とわずかに異なる可能性があります。これは計算されたカメラの向きにわずかな違いがあるためです。

 

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