プロジェクトを開始する前に、PIX4Dcloudのベストプラクティスと機能に関するガイドをよくご確認ください。
この記事では、最適な結果を得るための必須の前提条件の概説と、特定の機能とのソフトウェアの処理能力および効果を詳しく説明します。さらに、画像/プロジェクトに対するクレジットの払い戻しやプロジェクト画像最大枚数に関する規定をご紹介します。これら利用ガイドラインのが、PIX4Dcloudプロジェクトをスムーズかつ成功裏に利用いただくことの一助となることを本記事の目的としています。
PIX4Dcloudベストプラクティス
ほぼ全てのプロジェクトにおいて、飛行方向に対するフロントオーバーラップ75%以上、飛行トラック間のサイドオーバーラップ60%以上が推奨されます。下の図1のように、通常のグリッドパターンで撮影することを推奨します (図1)。カメラは地形/オブジェクト上を、可能な限り一定の高さに保つようにすることで、求めるGSD(地上解像度)を確保します。
樹木や密集した植生エリアは、その複雑な幾何学(何千もの枝や葉)のために、重複する画像上であっても大きく異なって見える場合が多くあります。このことから、画像間で特徴点 (キーポイント) を抽出することが通常より難しくなります。良いアウトプットを得るためには、上記、一般的な例で説明されているようなグリッドフライトを使用することが推奨されますが、次の変更を適用してください:
- オーバーラップを増やす:フロントオーバーラップ、サイドオーバーラップともに、85%以上オーバーラップがとれるように撮影する
- 飛行高度を上げる:高い高度では、パースペクティブの歪みが少なくなり(したがって外観の問題も少なくなります)、密集した植生の視覚的特性が向上します。つまり、このような領域で重複する画像間の視覚的類似性を検出することは容易です。飛行高度、画像ピクセル解像度、焦点距離は、画像の地上サンプリング距離(空間分解能)を決定します。最良の結果は、10cm/ピクセル以上のGSD(地上解像度)で得られます。
農業用地など、視覚的コンテンツが均一な平坦な地形では、画像間で共通の特徴点(キーポイント)を抽出することは容易ではありません。良い結果を得るためには、上記、一般的な例で説明されているような、グリッド飛行による画像撮影プランに、以下の変更を適用することを推奨します
- フロントとサイドオーバーラップ両方の画像間のオーバーラップを80%以上に増やしてください
- より高い高度で飛行してください。多くの場合、より高い高度での飛行が結果を改善します
- 正確な画像ジオロケーションを適用し、Agマルチスペクトルテンプレートを使用してください
建築物の再構築モデルを作成するためには、適切な画像取得計画が必要です (図2)
- カメラのピッチを調整して、再構築したい対象物が画像の大部分を占め、再構築したくない対象物が画像の少数派を構成するようにしてください。全てのミッションに同じカメラピッチ角度を適用することはできません。
- 建物の周りを飛行高度を増加させて2回目と3回目の飛行を実施。各ラウンドでカメラの角度を減らしてください。
- オーバーラップが十分であることを確保するために、オブジェクトのサイズと距離に応じて、5〜10度ごとに1枚の画像を撮影することを推奨します。
- フライト間の飛行高度の差は2倍までとすることを推奨します。大きく異なる高度は異なる空間分解能をもたらすためです。
- PIX4Dcloudは建物の斜め画像を使って高品質な点群を生成します。ただし、選択したテンプレートが3Dモデルの場合、オルソモザイクは生成されません。
このセクションでは、雪、砂、湖などのマッピングが難しい地形に関するヒントを紹介します。
雪と砂は大きく均一な領域を持つため、視覚的なコンテンツが少ないです。そのため、
- 高いオーバーラップを取る:少なくとも85%のフロントオーバーラップと少なくとも70%のサイドオーバーラップを推奨します
- 各画像で可能な限り多くのコントラストを得るように露光設定を適切に設定してください。
水面は大きく均一な領域を持つため、ほとんど視覚的なコンテンツがありません。水面の太陽の反射や波は、視覚的なマッチングには使用できません。
- 海洋の再構築モデルは作成することができません
- 各画像には、川や湖などの他の水面を再構築するために、陸地や他の静止物が含まれている必要があります。より高い高度で飛行することで、より多くの陸地の特徴を捉えるのに役立ちます。
鉄道、道路、または川などのコリドー型撮影対象エリアをマッピングするには、少なくとも2つの飛行ラインが必要です(図3)。GCP(地上制御点)は必須ではありませんが、再構築の精度を向上させるために推奨されます。回廊マッピングにおけるGCPの数と分布の詳細について: Number and distribution of ground control points (GCPs) in corridor mapping.
2トラックで画像取得をする場合、少なくとも85%の前方オーバーラップと少なくとも60%のサイドオーバーラップを使用することが推奨されています。
ナディア画像または斜め画像を使用することが可能です。平坦な地形の場合、ナディア画像の使用が推奨されます。
2トラックの画像取得計画ができない場合、単一トラックの画像取得計画が使用できます (図4):
- オーバーラップが十分に高いこと:少なくとも85%の前方オーバーラップ
- GCP がフライトラインにジグザグパターンで定義されていること
背が高く、細長いオブジェクトの3D再構築には、特定の画像取得計画が必要です (図8)
- 撮影対象物の近くを飛行
- 異なる高度で周回飛行を複数回実施する
- 高い画像間オーバーラップで撮影。同じ高さで撮影された画像間のオーバーラップは90%、異なる高さで撮影された画像間のオーバーラップは60%を推奨
- 画像フレーム内のすべてのもの、プロジェクトエリア外の背景にあるオブジェクトを含めて、すべてフォーカスされている
- 画像ジオロケーションの設定を推奨
電力塔
再構築された電力塔
キャプチャされたシーンのより良い再構築モデル生成のために、サーマルプロジェクトの撮影中以下の推奨事項に従う必要があります
- 非常に高い画像間オーバーラップを持つこと:90% のフロントオーバーラップとサイドオーバーラップ
- 画像は 640x480以上の解像度 で撮影
- 画像にはモーションブラーがないこと。飛行速度の増加は画像のぼやけを引き起こす可能性があります
地上解像度(GSD)とは、隣り合う2つのピクセルの中心間の地表面上で測定された距離を示します。画像GSDの値が大きくなるほど画像の空間分解能が低くなり、詳細が見えにくくなります。GSDは飛行高度に相関します。そのため、飛行高度が高くなるほどGSD値は大きくなります。
GSDは、次の要因に基づいて計算されます。
- 飛行高度/地表や物体までの距離(H)
- カメラの仕様:
- 画像の幅(ImW)
- センサーの幅(SW)
- 焦点距離(F)
- GSD計算のための自動ツール:TOOLS - GSD calculator.
- 地表サンプリング距離とマッピング対象の地形を考慮してカメラの焦点距離と飛行高度を選択する方法: How to select Camera Focal Length and Flight Altitude considering the desired Ground Sampling Distance and Terrain to map?.
- 異なる飛行高度で撮影された画像を処理する方法: How to process images taken at different Flight Heights / GSD?
画像取得を開始する前にGSDの値を決定し、プロジェクトの要件に合わせて飛行高度とカメラの仕様を調整することが重要です。たとえば、領域の詳細な再構築が必要な場合は、興味の対象物に近づいて(低いGSDで)飛行することをお勧めします。一方、非常に詳細な結果が必要ではない広範囲をカバーする場合は、高いGSDで飛行することで、取得時間や必要なバッテリーや処理時間を大幅に削減できます。
- GSDが5cmの場合、画像内の1ピクセルが地面上で線形に5cmを表します(5 * 5 = 25平方センチメートル)
- GSDが30cmの場合、画像内の1ピクセルが地面上で線形に30cmを表します(30 * 30 = 900平方センチメートル)
詳細で鮮明で、十分なコントラストを持つ画像をキャプチャするためには、次の側面を考慮してください
シャッタースピード、絞り、およびISOは自動設定にしておくべきです。画像がぼやけていたりノイズがある場合は、これらのパラメータを手動で設定することをお勧めします。
シャッタースピード、絞り、およびISO感度の間にはトレードオフがあります。処理においては、画像は鮮明でノイズが最小限であるべきです。このような画像は、シーンが十分に照らされており(散乱した雲は避けるべきです)、カメラのパラメータが適切に調整されている場合に得られます。シーンが十分に照らされていない場合、画像はノイズが多く、鮮明さが低下し、結果の精度が低下します。
- 経験則として、シャッタースピードは固定され、ISOはノイズの少ない画像を生成しない低い値に設定され、絞りはシーンの明るさの変化に対応するために自動で設定されるべきです。トレードオフが適切でない場合、過度に露出されたまたは過度に露出されない画像が得られる可能性があります。
シャッタースピードは固定、かつ中速(目安としては、1/300秒から1/800秒の間)設定が推奨されますが、画像がぼやけることなく十分速くなければなりません。画像の5%以上が方向性のぼかしを受けている場合、シャッタースピードをわずかに高速化する必要がある良い指標となります。
ISOはできるだけ低い値(最小100)に設定する必要があります。高いISO設定は一般的に画像にノイズを導入し、結果の品質を劇的に低下させます。
絞りの最小値と最大値はレンズに依存します。高い絞りは、例えば f2.7(多くの光をキャプチャできる)低い数値に翻訳されます。シャッタースピードとISOの両方が調整されている場合は、絞り(f)を自動にしておく方が良いでしょう。
- Pix4Dmapperのアルゴリズムに干渉する可能性があるため、電子および機械的な手ぶれ補正は無効にする必要があります。
- 推奨されるフォーカスモードは「無限遠」です。このフォーカスモードを使用すると、空中プロジェクトに対しては常にピントの合った画像が得られます。地上のプロジェクトでは、フォーカス距離が長い場合、このモードはピントが合わない結果になる可能性があります。
処理に影響を与える、間違ったカメラパラメータや不適切な機器による画像の問題:
PIX4Dcloudでは、ユーザーが処理を行いたいフライトの種類に応じて、異なる処理オプションが提供されています。推奨されるオプションは以下の通りです
* 建築物再構築オプションを有効にすることを検討して、均一な外観を持つ建物プロジェクトの出力の品質を向上させてください
** JPGグレースケール画像のみがサポートされているため、結果に放射測定誤差が生じる可能性があります
PIX4Dcloudを使用する場合、最終結果(オルソモザイク、DSM、ポイントクラウド、およびDSM)の予想される絶対精度は、以下の要因に依存します。
画像ジオロケーション精度
*ppm: 百万分率 (1mm / km)
- X,Y 精度 → 1 cm + 2 * (5 mm) = 1.1 cm
- Z 精度 → 2 cm + 2 * (5 mm) = 2.2 cm
詳しくは Flying camera to surveying tool: RTK/PPK drone upgrades
GCPの使用
GCP を使用する場合、標準ドローンでもGCPの絶対精度と同等の絶対精度が期待できます。例えば、GCPの精度が約2-3 cmである場合、最終的に同程度の絶対精度が期待できます。
詳しくは: RTK vs PPK drones vs GCPs: which provides better results?
PIX4Dcloud Advanced には GCP自動検出機能 が含まれており、GCPを使用して精度を向上できます。 要件 をご確認ください。
PIX4Dcloudの機能
画像とGCPの要件
GCP自動検出のアルゴリズムを正しく機能させるには、画像とGCPに関する以下の要件を満たす必要があります。
画像の要件
- 画像の撮影状態が良好であること(画像がぼやけていたり、コントラストが低かったりするとアルゴリズムが機能しません)。
- 画像はWGS84(EPSG:4326)でジオロケーションされている必要があります(5〜10 mの精度で十分です)。
- 直下視画像である。斜め画像はサポートされていません。
GCPの要件
- 十字型ターゲットと対角線ターゲットのみがサポートされています。
- ターゲットは、プロジェクトの平均GSDの5倍以上である必要があります。
- 白黒のターゲットがサポートされています。状況によっては他の色も処理に成功することがあります。
- GCPは、互いに少なくとも10mの距離に配置する必要があります。
- GCPには、 https://epsg.io に定義が含まれている投影座標系が必要です。
GCPファイルのアップロード
- 手順に従って新規データセットを作成します。
- 「4. GCPの自動化」ステップに進んだら、「ファイルをアップロード」を選択します。
- GCPの詳細を含むCSVファイルを参照し、「開く」をクリックします。
- GCPがインポートされます。
- 1番目の列(必須):「Label」
- 2番目の列(オプション):「Type」(大文字でGCPまたはCHECKPOINTのどちらか)デフォルト値はGCPです。
- 3番目の列(必須):「X coordinate」
- 4番目の列(必須):「Y coordinate」
- 5番目の列(必須):「Z coordinate」
- 6番目の列(オプション):「XY accuracy」
- 7番目の列(6番目の列が定義されている場合は必須): 「Z accuracy」
001_,GCP,4392829.089,5386534.037,424.524
002_,GCP,4392772.823,5386545.0894,424.582
003_,GCP,4392732.981,5386516.197,424.723
004_,CHECKPOINT,4392761.505,5386468.789,422.646
005_,GCP,4392755.707,5386431.546,426.298
006_,GCP,4392832.252,5386456.906,427.001
GCPの座標系とターゲットサイズを定義
CSVファイルをアップロードしたら、GCPの追加プロパティを指定します。
- 座標系:座標系の定義が含まれている.prjファイルをドラッグ&ドロップまたは参照するか(推奨)、「PRJファイルがありません」をクリックして検索機能を使用します。座標系ファイルの詳細については、Pix4Dcloudで作業する場合のGCP座標系の選択方法を参照してください。
- 対角線ターゲットのサイズ :ターゲットの対角線の長さをセンチメートルまたはインチで指定します。
定義されたコントロールポイントを表示および編集
座標系を定義したら、コントロールポイントを表示して編集 をクリックして、 コントロールポイントの「表」 にアクセスします。
コントロール ポイントの表
ユーザーは座標を確認し、コントロールポイントのタイプを変更し、 表ヘッダーの2つの単語の1つクリックすることにより、 Easting を Northing の座標と入れ替えることが出来ます。
コントロール ポイントのマップ
「マップ」をクリックすると、OpenLayersマップがGCPとチェックポイントとともに表示されます。座標系が適切に定義されているかどうかを確認するのに便利です。座標系が定義されていないと、コントロールポイント「マップ」にGCPとチェックポイントが表示されません。
ポイントをクリックして、GCPからCPまたはその逆に切り替えます。
「保存」をクリックして変更内容を保存します。
(オプション) ファイルを置換をクリックして、新しいCSVジオロケーションファイルをアップロードします。
(オプショナル) をクリックしてCSVがいるを削除します。
処理の開始
「処理」をクリックしてデータセットの作成を終了し、処理用のインプットファイルのアップロードを開始します。
- データセットの処理が開始されます。
- AutoGCPs検出アルゴリズムが実行されます。GCPが見つからない場合は、GCPが見つからないこと、およびGCPを使用せずに処理が行われることを説明した電子メールがユーザーのメールアドレスに送信されます。
- 処理が完了すると、プロジェクトの「品質レポート」が添付されたメールが送信されます。
- プロジェクトのファイル> GCPsセクション内にアルゴリズムによってGCPsが検出された場合、GCPsの詳細が表示されます。
AutoGCP レポート
また、「AutoGCPsレポート」(PDF)も生成され、ダウンロードすることができます。このレポートには、各ポイントで検出されたマークが表示されます。これはGCPが自動的に正しくマークされていることを確認するためのレポートです。このレポートのダウンロード方法の詳細については、Pix4Dcloudから結果をダウンロードする方法を参照してください。
AutoGCPsレポートのマーキングの例を次に示します。
このステップでは、プロジェクトの処理テンプレートを選択できます。異なる処理テンプレートが利用可能です。
- 3D マップ:点群、3Dテクスチャメッシュ、オルソモザイク、DSMを生成します。地表を主に対象とした高オーバーラップのグリッドフライトプランで取得した空中画像に最適です。典型的なアプリケーションは採石場、地籍図などです。
このテンプレートは異なる種類のパイプラインで処理できることに注意してください。 - PIX4Dmapper 互換性: このオプションは、プロジェクトをPIX4Dmapper エンジンで処理し、処理能力や結果の品質に制限がある場合があります。プロジェクトの処理が完了すると、「PIX4Dmapperへエクスポート」オプションが利用可能になります。
- 新パイプライン:現在、このテンプレートでは、このパイプラインがデフォルトの処理エンジンとして提供されています。このパイプラインは、ナディア飛行にのみ有効です。古いエンジンと比較して、垂直座標系とジオイドがサポートされ、処理が高速で高品質な結果が得られます。詳しくはこちら: New 3D maps processing pipeline.
- 2D オルソモザイク: オルソモザイクを生成します。例えば農地など、高オーバーラップのグリッド飛行計画を使用して取得された空中画像に最適です。
アウトプットに必要な品質は、次から指定できます: - 品質優先: 高い精度で良好な出力品質。速度優先オプションよりも処理時間が長くなる場合があります。
- 速度優先: 出力品質は低め。取得したデータセットの品質を評価を目的とした迅速な処理が可能です。
- 3D モデル: 3Dテクスチャードメッシュとポイントクラウドを生成します。地上から撮影された画像や斜めに撮影された空中画像(フリーフライト)など、多くのオーバーラップがある画像に最適です。応用例には建物やオブジェクト、地上の画像、屋内画像、検査などがあります。
アウトプットに必要な品質は、次から指定できます:- 品質優先: 高い精度の良質な出力を生成します。速度優先オプションよりも処理時間が長くなります
- 再構築モデルの生成: 均一な外壁を持つ建築物プロジェクトの出力の品質を向上させます
- 速度優先: 出力品質は低め。取得したデータセットの品質を評価を目的とした迅速な処理が可能です。
- 品質優先: 高い精度の良質な出力を生成します。速度優先オプションよりも処理時間が長くなります
- AG マルチスペクトル: 精密農業向けのNDVIマップを生成します。マルチスペクトルカメラからの空中画像を対象とし、バンド専用センサーを使用して高オーバーラップ率でグリッドフライトプランを使用して取得します。
処理テンプレートを選択したら:
- PIX4Dcloud ユーザーは: 作成を選択して、データセットの作成を確定します。入力のアップロードが開始されます。
PIX4Dcloud Advanced ユーザーは: 次へをクリックしてステップ 4. GCPs automation へ進んでください。
PIX4Dcloudは、オルソ写真、デジタル地表モデル、NDVI指数、ポイントクラウド、および3Dメッシュを含むさまざまな出力の可視化を可能にするWebベースのソフトウェアです。これらの出力結果はPIX4Dcloud内で編集することはできません。
編集作業が必要な場合は、PIX4Dmapper、PIX4Dmatic、またはPIX4Dsurvey等の製品の使用をお勧めします。
PIX4Dcloudは、プロジェクトの特性や処理オプション、要求された出力に応じて、一定数の画像を正常に処理できます。
Pix4Dcloudは、プロジェクトの特性、処理オプション、および必要な出力に基づいて特定の数の画像を正常に処理することができます。
これらのパラメータの組み合わせはたくさんあります。この記事は、異なる解像度のカメラ、一般的なプロジェクトの特性、およびデフォルトの処理オプションで実行されたいくつかのテストの結果を示していくつかのベンチマークをご提供することを目的としています。
フライトの種類
¹ 3Dマップ、品質テンプレートには、点群(.las)、3Dテクスチャメッシュ(.obj)、オルソモザイク(GeoTIFF)、およびDSM(GeoTIFF)の生成が含まれます。 詳細については、新規データセット - 処理テンプレート 。
データセットは、アップロードされた結果のみで構成することができます。この場合、画像は処理されませんが、アップロードされたファイルは、Webの表示と最適化のために処理されます。
アップロードして表示が出来るフォトグラメトリ―処理結果のファイルは以下です:
- オルソモザイク (.GeoTIFF),
- DSM (.GeoTIFF),
- NDVI (.GeoTIFF),
- 点群 (.las, .laz),
- 3D テクスチャメッシュ (.obj).
ファイルアップロードにはいくつかのファイルサイズと形式のリミットがあります:
- オルソモザイク: 1つの単一のGeoTIFFファイルがサポートされています, 最大50GB
- DSM: 1つの単一のGeoTIFFファイルがサポートされています, 最大50GB
- NDVI: 1つの単一のGeoTIFFファイルがサポートされています, 最大50GB
- 点群: 1つの単一のlasファイルがサポートされています。
- 3D テクスチャメッシュ: 1つの単一の obj+mtl+jpgのファイルセットがサポートされています。
- OBJ: 最大1 GB.
- JPG: 最大 16k x 16k.
結果をアップロードする方法について詳細情報: 結果とアウトプットをPix4Dcloudにアップロードする方法 。
※Pix4Dはユーザーのプライバシーを重視し、データの所有権を一切主張しません。詳細については、利用規約をご参照ください。
PIX4Dcloudは、専門知識を必要とせず、シンプルさを重視したユーザーフレンドリーなWebベースのソフトウェアです。PIX4Dcloudは様々な飛行シナリオに合わせて調整された一連のデフォルトパラメータを使用します。これらのパラメータは調整できません。