PIX4Dcloud のベスト プラクティスと性能

一般的なケース

 ほとんどの場合、推奨される重複率は、飛行方向に対して 75 % 以上のオーバーラップと、飛行経路間で 60 % のサイドラップです。画像は、正方格子グリッド パターンで撮影すること (図 1) を推奨します。希望する地上解像度を得るには、カメラの高さは、地形/オブジェクト上で可能な限り一定の高さを維持する必要があります。

図 1 一般的に理想とされる画像撮影計画 - 一般的なケース

森林や密生した植生

樹木や密生した植生は、その複雑な形状 (無数の枝や葉) のため、重なり合う画像間であっても見え方がかなり変わることがあります。そのため、画像間の共通の特徴点 (キーポイント) の抽出が困難です。良好な結果を得るには、「一般的なケース」セクションで説明されているようなグリッド飛行による画像取得計画に以下の変更を適用して活用することを推奨します。

• 画像間の重複率を増やす: オーバーラップとサイドラップともに最低でも 85% に増やします。
• 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 (そのため、見た目上の問題が少なくなる) 、密生した植生の視覚的特性が向上します。つまり、これらのエリアにおいて重なり合う画像間の視覚的類似性を検出しやすくなります。飛行高度、画像ピクセルの解像度と焦点距離により、画像の地上解像度 (空間分解能) が決定されます。地上解像度 (GSD) が 10 cm/ピクセルよりも大きい場合に、最適な結果が得られます。

平坦な農業用地

農業用地など、視覚的に均一で平坦な地形では、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。良好な結果を得るには、上記「一般的なケース」セクションで説明されているような、グリッド飛行による画像取得計画に以下の変更を適用して活用することが推奨されます。

• 画像間の重複率を増やす: オーバーラップとサイドラップともに最低でも 80% に増やします。
  
• より高い高度で飛行する: 多くの場合、より高い高度で飛行することで結果が改善します。

建築物の 3D 再構築

建築物の 3D 再構築モデルを作成するには、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、再構築するオブジェクトが画像の大部分を占め、再構築の対象外であるオブジェクトは画像のごく一部となるようにします。すべてのミッションに同じカメラピッチ角を適用することはできません。
• 建物の周囲をさらに 2 周、3 周と飛行し、周回ごとに飛行高度を上げ、カメラの角度を小さくします。

• 画像の重複率が十分であることを確保するため、オブジェクトのサイズと距離に応じて角度が 5 〜 10 度変わるごとに画像を 1 枚撮影することを推奨します。

図 2. 建築物撮影における理想的な撮影計画

特殊なケース

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いくつか紹介します。

雪と砂: 広範囲に渡って均一なエリアであるため、視覚的な情報が非常にすくないことから、以下の変更を適用することを推奨します。

• 重複率を増やす: オーバーラップを 85% 以上と、サイドラップを少なくとも 70 % に増やす
• 露出設定を適切に設定する: 各画像で可能なかぎりコントラストが高くなるようにします。

水面: 広範囲に渡って均一なエリアであるため、視覚的な情報がほぼ存在しません。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の作成は不可能です。
• 川や湖などの他の水面を再構築するには、各画像には陸地や他の静止したオブジェクト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ことができる可能性があります。

コリドー マッピング

鉄道、道路、または川などのコリドー型の対象エリアをマッピングするには、少なくとも 2 つの飛行経路が必要です (図3)。GCP は必須ではありませんが、再構築モデルの精度を向上させるために使用が推奨されます。コリドー マッピングにおける GCP の数と分布の詳細については「コリドー マッピングにおけるグラウンド コントロール ポイント (GCP) の数と分布」(英語) をご覧ください。

2 つの経路で画像を取得する場合は、少なくとも 85% のオーバーラップと少なくとも 60% のサイドラップを確保することが推奨されます。

鉛直画像または斜め画像を使用することが可能で、平坦な地形の場合は、鉛直画像の使用が推奨されます。

図 3. コリドー マッピングで進路を 2 つ使用した際の画像取得計画

経路を 2 つ使用した画像取得計画が実行できない場合は、以下の条件を満たせば、1 つの経路を使用した画像取得計画が使用できます (図 4)。

• 重複率が十分に高いこと: 少なくとも 85% のオーバーラップが必要です。
• グラウンド コントロール ポイント (GCP) の定義: 飛行経路に沿ってジグザグ状に定義します。

図 4. 単一経路の飛行は推奨されません

大規模垂直オブジェクトの 3D 再構築

縦長で細長いオブジェクトの 3D モデルの再構築には、決まった画像取得計画が必要です (図8)。

• 建造物の近くを飛行します。
• 異なる高度で建造物の周りを複数回、周回飛行します。
• 画像間の重複率を高くします。同じ高さで撮影された画像間の重複率を 90 % にし、異なる高さで撮影された画像間の重複率を 60% になることを推奨します。
• プロジェクト エリア外の背景のオブジェクトを含む、画像フレーム内のすべての対象物にフォーカスが当たっているようにします。
• 画像にジオロケーションが付与されていることを推奨します。

 

 

電力塔

再構築された電力塔

図8. 電力塔の画像取得計画

 

適切な地上解像度 (GSD) で画像を撮影します。

このセクションでは、地上解像度 (GSD) とその計算方法について説明します。

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。画像の GSD の値が大きくなるほど、画像の空間分解能が低くなり、細部が見えにくくなります。

GSD は、以下の要素に基づいて計算されます。

• 飛行高度/地表またはオブジェクトからの距離 (H)
• カメラの仕様：

• • 画像の幅（ImW）
  • センサーの幅（SW）
  • 焦点距離（F）

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、対象エリアの詳細な 3D 再構築が必要な場合は、対象のオブジェクトに近づいて (小さい GSD) 飛行することが推奨されます。一方、非常に詳細な結果が必要ではない広範囲のエリアをカバーする場合は、高い高度 (大きい GSD) で飛行することで、取得時間やバッテリーの減りを大幅に削減できるとともに、処理時間も大幅に短縮できます。

詳細で鮮明かつ十分なコントラストのある画像を撮影するには、以下の点を考慮します。

シャッター スピードが遅いことによるブレ

ISO 感度が高いことによるノイズ

露出オーバーまたは露出アンダー (不適切な絞りおよび/またはシャッター スピード)

電子式または機械式の画像ブレ補正による歪み

ローリング シャッターによる歪み

PIX4Dcloud では、処理対象の飛行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:

* サーマル RPJG 画像はサポートされていません。JPG グレースケール画像はサポート対象ですが、放射測定やスケール、キャリブレーションの精度に問題が生じる可能性があるため、使用は推奨されません。

詳細については「新規データセット > 処理オプション > テンプレート」をご覧ください。

PIX4Dcloud を使用する場合の最終成果物 (オルソモザイク、DSM および点群) 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)

詳細については「空飛ぶカメラから測量ツールへ: RTK/PPK ドローンの進化 (英語)」をご覧ください。

GCPの使用

グラウンド コントロール ポイント (GCP) を使用する場合、標準ドローンであっても、結果の絶対精度は GCP の絶対精度と同等になります。たとえば、GCP の精度が約 2 - 3 cm である場合、最終的な結果として同程度の絶対精度が期待できます。

詳細については「RTK/PPK ドローンは GCP よりも高い精度が得られるか?」をご覧ください。

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。 この機能に関する要件をご確認ください。

GCP 自動検出機能のアルゴリズムが正常に機能するには、画像と GCP に関する以下の要件を満たす必要があります。詳細およびベスト プラクティスについては「自動ターゲット検出 - GCP 自動検出機能 (英語)」をご覧ください。

画像の要件

• 画像の品質が良好であること (ぼやけていたりコントラストが低い画像はアルゴリズムの失敗につながる)
• 画像は WGS84 (EPSG:4326) でジオロケーションされていること
• 画像のジオロケーションの精度は、水平方向で 5 m 以下、垂直方向で 10 m 以下であること
• 画像は鉛直方向またはやや傾斜した角度で撮影されていること

GCP の要件

• プラス型、X 型、またはは Propeller 社の AeroPoint もサポートしていること
• 推奨されるサイズは、最小でもプロジェクトの平均地上解像度の 20 倍

• 白黒のターゲットに対応。場合によっては、他の色でも処理可能
• GCP は、それぞれ最低でも 10 メートル離して配置すること
• GCP に、投影座標系が指定されていること

PIX4Dcloud は処理のための最適化された既定のオプション セットを提供しています。

• 鉛直飛行 (3D マップ): このオプションは、ほとんどが地表方向を向いている、重複率の高いグリッド飛行計画で撮影された空撮 RGB 画像に最適です。一般的には、砕石や土地台帳の作成に使用されます。
  • 平坦な地形: 重複率の高いグリッド飛行計画で撮影された、農地などの平坦な地形での空撮 RGB 画像に最適です。
• 斜め飛行 (3D モデル): 自由飛行で撮影された斜め空撮画像などの重複率の高いあらゆる RGB 画像 に最適です。一般的には、建物や物体の 3D モデルまたは点検用の 3D モデルに使用されます。

PIX4Dcloud は、オルソ写真、数値地表モデル (DSM)、NDVI 指数、点群および 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 内では編集できない点にご留意ください。

編集作業が必要な場合は、PIX4Dmapper、PIX4Dmatic、または PIX4Dsurvey などの他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。

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 上で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 ファイルは以下のとおりです。

• オルソモザイク (.GeoTIFF)
• DSM (.GeoTIFF)
• 指標 (.GeoTIFF): NDVI マップまたはその他の指標マップ
• 点群 (.las, .laz)
• 3D テクスチャ メッシュ (.obj)

ファイルのアップロードには、ファイル サイズとファイル形式に関していくつかの制限があります。

• オルソモザイク: 単一の GeoTIFF ファイルをサポート、最大 50 GB
• DSM: 単一の GeoTIFF ファイルをサポート、最大 50 GB 
• 指標: 単一の GeoTIFF ファイルをサポート、最大 50 GB 
• 点群: 単一の las ファイルまたは laz ファイルをサポート
• 3D テクスチャ メッシュ: 単一の OBJ、MTL、JPG ファイルを組み合わせたファイル セットをサポート
  • OBJ: 最大 1 GB
  • JPG: 最大 16k × 16k

PIX4Dcloud はフォトグラメトリの専門知識がなくても簡単に利用できるユーザーフレンドリーな Web ベースのソフトウェアです。様々な飛行シナリオに合わせた既定のパラメーターのセットを使用します。これらのパラメーターは調整できません。