放射測定補正 - PIX4Dfields

なぜ放射測定補正が必要なのか？

放射補正は、異なる気象条件下で異なる時点で撮影されたマルチスペクトル画像を比較し、信頼性の高い指標値を算出するために必要です。

画像のピクセル値は、照明条件やカメラセンサーの設定など、さまざまな変数に依存しますが、これらの変数は通常、飛行ごとに変化します。この補正は、外部変数を補正して圃場の物理的特性を推定することで、この問題を解決します。これが反射率です。

反射率、より具体的には半球方向反射率は、作物のように直射日光や間接日光で照らされた物体による光の反射を定量的に表したものです。外部変数に依存しないため、作物に物理的な変化がない限り、飛行ごとに変化することはありません。

放射測定補正とは何ですか？

技術的には、放射補正とは、シーンの照明とセンサーの特性を考慮して、画像から対象物における反射率の推定値を算出するプロセスを指します。

農業の分野では、天候やカメラセンサーなどの変動する外部要因の影響を排除し、作物の物理的特性をより正確に間接的に測定するプロセスです。

このプロセスは、PIX4Dfieldsでは、画像取得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補正するアルゴリズムによって実装されています。このプロセスには、以下のような多くの要因が関わっています（ただし、これらに限定されません）。

• センサー設定：シャッタースピード、ISO感度、絞り。.
• センサーの特性：光学系における光透過、チップにおけるセンシングおよびデジタル化。.
• シーンの状況：入射する日光、カメラの位置、および向き。.

PIX4Dfieldsはどのようにして放射補正を行うのですか？

PIX4Dfieldsは、PIX4Dmapperと非常によく似た方法で放射補正を実行します。これについては、 「PIX4Dmapperにおける放射補正」で説明されています。

PIX4Dfields は、次の情報源の有無に応じて、さまざまな種類の放射補正を実行します。

画像 EXIF タグ。PIX4Dfields 画像 EXIF タグ、放射補正に必要な情報のほとんどが見つかる

日照センサー。日照センサー を使用すると、フィールドの照明に関するより多くの情報 (太陽放射照度、およびハードウェアでサポートされている場合は太陽角度) が含まれるため、全体的な補正結果が向上します。 サポートされているカメラ モデルの場合、この情報は画像 EXIF タグに保存され、PIX4Dfields によって自動的に検出されます。

反射ターゲット。 放射校正ターゲット (校正パネルとも呼ばれます) を使用すると、PIX4Dfields は、反射ターゲットによって提供される測定値に従って、画像を反射率に校正および補正できます。反射ターゲットを使用する場合、放射補正に使用するには、通常の画像と同様に、画像をインポートして処理する必要があります。

熱プロファイル。Parrot を作成します sequoia_therm.dat 。このファイルは画像と同じフォルダに保存する必要があり、自動的に考慮されます。

撮影時の気象条件。 必要に応じて、PIX4Dfields はユーザーにこの情報の入力を求めます。そのため、データセットが取得された時の気象条件を観察して保存することが重要です。

入力画像は、オルソモザイクに合成される前に個別に放射量補正されます。

どのカメラに対して放射測定補正が行われますか？

現在、PIX4Dfieldsでは以下のカメラの放射測定補正がサポートされています。

1. Parrot Sequoia および Sequoia+.
2. Micasense RedEdge、RedEdge-M、RedEdge-P、RedEdge-MX、Altum、Altum-PT.
3. Sentera 6x および Sentera 6x Thermal.
4. DJI P4マルチスペクトル（P4M）およびMavic 3マルチスペクトル（M3M）：
   • これらのカメラは放射測定的に完全に校正されているわけではなく、メーカーによる相対的な校正のみが行われています。すべてのバンドは標準の近赤外線バンドを基準として校正されています。そのため、カメラは反射率係数ではなく、反射率に比例した相対値のみを提供します。.
   • 反射率を取得するには、反射率測定用ターゲットが必要です。DJI P4マルチスペクトルカメラおよびMavic 3マルチスペクトルカメラに対応しているのは、Micasense社製およびSentera社製のターゲットのみです。
   • このような目標がない場合、意味のある結果を生み出すのは自己正規化指数、つまり絶対値に依存しない指数のみです。そのような指数の例としては、NDVI、NDRE、VARI、SIPI2、LCI、BNDVI、GNDVIなどがあります。TGIとMCARIは自己正規化指数ではありません。.
   • P4Mの日照センサーの向きはメーカーから提供されていません。そのため、太陽角度を考慮することができず、「日射量」補正のみが適用されます。したがって、処理時に天候条件を考慮する必要はありません。.
5. ラ・キンタ DB2-ビジョン。.
6. Sentera NDRE/NDVI： このカメラには太陽光センサーが搭載されていないため、出力はセンサーにおける放射輝度に比例し、反射率を取得するには反射率ターゲットが必要となります。
7. SenseFly改造Canon S110 NIR/RE： このカメラには太陽光センサーが搭載されていないため、出力はセンサーでの放射輝度に比例し、反射率を取得するには反射ターゲットが必要です。
8. 必要な放射測定情報を提供するその他の改造カメラについては、 カメラの要件 に関する記事を参照してください。

なぜ気象条件を指定する必要があるのですか？

天候と太陽光は、マルチスペクトル画像に影響を与える重要な要素です。周囲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する必要があります。PIX4Dfieldsでは、曇天または晴天のいずれかを選択して雲量を指定できます。さらに、カメラに日照センサーが搭載されている場合は、天候に関わらず太陽角度補正が実行されます。.

私のオルソモザイクに穴が開いているのはなぜですか？

特定のピクセルが放射補正できない場合、それらは内部的にマークされ、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、オルソモザイク画像またはインデックス画像では穴として表示されます。

露出過多または露出不足のピクセルは、放射補正できません。これは、車や屋根などの反射率の高い物体で最もよく発生します。

PIX4Dfieldsはどのような反射率ターゲットをサポートしていますか？

PIX4Dfieldsは以下の反射ターゲットをサポートしています。ただし、すべてのターゲットがすべてのカメラに適しているわけではないことにご注意ください。

• エアリノブ・エアキャリブ。.
• オウム。.
  
• MicaSenseは、ほとんどのカメラブランドおよびモデルに対応しています。.
  
• Senteraは、ほとんどのカメラブランドおよびモデルに対応しています。.
  

反射率ターゲットの良好な画像を作成する方法については、 放射測定校正ターゲットの

反射率ターゲット画像を作成するにはどうすればよいですか？

放射測定校正ターゲットを使用することで、PIX4Dfieldsは反射率ターゲットによって与えられる値に基づいて画像を校正し、反射率補正を行うことができます。したがって、ターゲットレスワークフローを可能にするようにカメラが校正されていない場合、反射率ターゲット画像を使用することで、一般的に放射測定補正の精度が向上します。.

放射測定に関して、PIX4DfieldsとPIX4Dmapperの違いは何ですか？

原則として、PIX4DfieldsはPIX4Dmapperと同じ放射補正を使用します。ただし、使用方法には若干の違いがあります。

1. PIX4Dmapperでは、補正タイプを ユーザーが選択。一方、PIX4Dfieldsは使いやすさを考慮し、ユーザーによる選択は行わず、データから最適な補正タイプを自動的に決定します。その際、該当する場合は気象条件も考慮されます。PIX4Dmapperとは異なり、PIX4Dfieldsは曇天時の太陽角度補正も可能です。使用された補正タイプはレポートに記載されています。
2. PIX4Dfieldsは、PIX4Dmapperとは異なる、より高速で精度は低い方法でカメラの位置と向きを計算し、画像を合成します。この情報は放射補正に使用されるため、計算されたカメラの向きのわずかな違いにより、PIX4Dfieldsで計算される反射率の値はPIX4Dmapperで計算される値と若干異なる場合があります。.

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