MicaSense - 정확도 향상 데이터보정방법

 

Radiometric Calibration이란?

일반적으로 다중 스펙트럼 이미지를 다채로운 인덱스 또는 합성물로 시각화하지만 카메라에서 나오는 실제 이미지는 회색조이며 디지털 숫자의 행렬입니다. 다음은 RedEdge-MX로 캡쳐한 원시 데이터의 회색조 이미지 예입니다.

이미지는 왼쪽에서 오른쪽으로 파란색, 녹색, 빨간색, 빨간색 가장자리 및 근적외선으로 정렬됩니다. 스펙트럼의 색상 부분을 벗어나 근적외선으로 이동하면 식물이 더 밝아지는 것을 알 수 있습니다. 건강한 식물은 대부분 가시광선을 흡수하고 이에 비해 약간의 적색 가장자리와 근적외선을 반사합니다. 그래서 왼쪽 이미지에서 더 어두운 식물을, 오른쪽 이미지에서 더 밝은 식물을 보는 이유 입니다. 각 밴드에서 밝고 어두운 반사율 데이터를 사용하여 식물 캐노피의 생리적 상태를 이해하는데 도움을 줍니다.

 

 

 

 

다양한 파장대에 걸쳐서 반사율 곡선을 만듭니다. 식물 반사율은 스펙트럼의 근적외선 끝쪽으로 증가하여 근적외선 대역에 가까워질수록 더 밝게 보입니다. 앞서 언급했듯이 이미지는 디지털 숫자의 행렬로 생각할 수 있습니다. 이미지 내 각 픽셀 / 셀에는 특정 파장 내의 빛의 강도에 해당하는 디지털 숫자가 포함되어 있습니다. 예를 들어 5개 이미지 각각 크기는 1280 * 960입니다. 그렇다면 픽셀수는 1,228,800입ㅇ니다. 이러한 각 픽셀에는 다른 모든 픽셀과 결합 될 때 할당 된 값은 있습니다. 이미지에서 건물, 진입로 및 잔디와 같은것을 볼 수 있는데 NIR 밴드 이미지에서 나무의 일부를 확대하면 이미지가 서로 다른 디지털 숫자를 가진 정사각형 픽셀로 구성되는 방식을 볼 수 있습니다.

 

 

 

 

이러한 픽셀 값은 데이터가 수집된 조건과 관련되어 있으며 절대적이지 않습니다. 주로 조명 조건의 변화 때문인데요. 계절에 따라 작물을 날리고 영양 결핍, 해충감염 또는 조기 질병 식별과 같은 비행 간 미묘한 변화를 찾고 있다면 가능한 정확한 픽셀 값을 캡쳐하고 수정하는 것이 중요합니다.

 

 

 

 

데이터를 보정하려면 무엇을 사용해야 합니까?

방사 측정 정확도와 반복 가능한 결과를 얻으려면 알려진 반사율 기준점인 기준 반사율 측정이 필요하게 됩니다. 또한 비행 중에 조명 조건이 어떻게 변했는지 아는데 도움이 될 수 있습니다. 그렇다면 어떻게 좋은 품질의 베이스 라인측정,정확한 방사측정 교정을 얻을 수 있을까요? 원격 감지에서 일반적으로 사용되는 두가지 표준방법이 있는데요. 첫번째 방법은 보정 패널이라는것을 사용하는 것입니다. 패널은 미리 측정된 반사율 값을 가지고 있어 제어 역할을 합니다. 보정 패널의 사진을 찍으면 알려진 반사율 값을 패널의 픽셀에 할당을 하고 그에 따라 나머지 데이터 세트를 조정할 수 있습니다.

모든 MicaSense 카메라 키트에는 CRP (Calibrated Reflectance Panel)rk 함께 제공이 되어 고객이 각 비행 전후에 사용하도록 권장합니다. 비행 전 뿐아니라 비행 후에 패널사진을 찎으면 작업 할 두가지 기준 측정값이 있으며 비행 중 조명 조건이 어떻게 변경되어있느지 식별할 수 있습니다. 대부분의 소프트웨어를 통해 사용자는 패널 이미지를 업로드하여 방사 보정을 적용할 수 있으며 일부 소프트웨어에서는 사용자가 이전 및 이후 패널 사진을 모두 업로드 할 수 있습니다.

두번째 방법은 입사광 센서 또는 하향 광 센서가 있습니다. 위쪽을 향하며 드론 상단에 장착이 되는 것이며 비행 중 조명 조건에 대한 데이터를 기록하고 캡쳐된 각 이미지의 메타 데이터에 기록하며 나중에 이미지 처리 중에 패널에서 수행한 방사성 보정을 미세하게 조정하는데 사용할 수 있습니다. 정확성이 향상됩니다. 방사 측정 보정 프로세스는 모든 정보와 노출과 같은 핵심 센서 매개 변수를 가져와 원시 다중 스펙트럼 이미지의 디지털 숫자를 센서 반사 / 방사 도로 변환한 다음 표면 반사로 변환하는 프로세스를 가능하게 합니다.

 

 

 

 

결론적으로

방사 측정 보정이 이미지 픽셀 값을 변경하여 이미지에서 개체의 실제 반사율을 정확하게 표현한다는 것을 알고 있습니다. 반사 패널과 입사광 센서라는 두가지 주요 도구는 방사 측정 보정에 필요한 정보를 캡쳐하는데 도움이 되며 모든 다중 스펙트럼 이미징 도구 세트의 필수 구성 요소 입니다. 식물 반사율은 건강, 스트레스, 질병, 다양한 품종 또는 종 등의 지표가 될 수 있기 때문에 정확한 반사율 값은 식물 생리학을 이해하고 매일 또는 계절별로 이미지를 비교하는데 중요합니다. 시간 기반 분석은 조명 조건을 고려하지 않고 불가능하므로 품질 방사 측정 교정 없이는 불가능 합니다.