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在理想和不利的照明条件下,无人机捕获多光谱数据

更新时间:2023-05-15点击次数:778


虽然一致的照明条件是确保辐射精度的最佳条件,但有时在次优照明条件下需要收集数据。在本文中,我们将先定义什么是理想和不利的照明条件,然后详细介绍如何使用 DLS 和校准反射板 (CRP)来减轻不良照明条件的影响


数据采集的最佳照明条件

多光谱数据捕获的理想条件是晴朗的晴天或云层覆盖均匀的阴天。在这两种情况下,照明都是一致的。


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左图:晴朗的晴天。右:浅阴天


难处理的照明条件是部分多云的日子,从阴影到太阳的过渡非常明显。这些类型的条件很可能会在多光谱数据中产生异常。这些异常对从数据集生成的复合材料和植被指数产生负面影响,使数据在许多情况下都不是最佳的。


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阴天,与阳光和阴影形成鲜明对比


当没有理想的照明条件时

在辐射校准方面,MicaSense 系列传感器的一个价值点是它们提供了多种光照条件下的适应性选项。每个相机套件中包含两个校准工具:校准反射面板 (CRP) 和 DLS。


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上图:影响数据的云影示例


在每次飞行前后拍摄 CRP 的图像以捕获基线反射率值,而 DLS 在飞行期间连续收集数据以捕获光强度的变化。具体来说,DLS 通过位于不同平面上的 10 个不同的光传感器捕捉下行光,以更好地确定太阳的位置和光线对所收集图像的影响。DLS 从 10 个传感器收集这些信息,然后将适当的值应用于 MicaSense 系列传感器在整个任务期间收集的每张图像的元数据。与市场上仅在一个平面上使用一个光传感器的其他光传感器相比,这使 DLS 具有优势。


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MicaSense 系列校准反射板 (CRP)和阳光传感器(DLS)


例如,在Pix4D Mappe中进行处理时,您可以自由决定是否使用 CRP、DLS 或两者进行校准。

是否使用 CRP 和 DLS 数据的一个很好的起点是考虑收集数据的照明条件。在内部处理数据时,我们通常遵循以下准则:

 - 晴朗的晴天:使用 CRP

 - 阴天和其他多云条件:使用 CRP + DLS

为了说明使用 CRP、DLS 或这两种工具的组合的差异,我们提供了以下示例,每个示例都是在不同的光照条件下捕获的。


积云 // DLS 和 CRP 都用于校准

下图左侧的示例显示了光照高度可变的多云条件下的数据影响。幸运的是,在这种情况下,来自 DLS 的数据可用于在处理过程中校正与阴影相关的效果,如右图所示。


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如上图所示,云效果并未消除,但地图质量得到了极大改善,并且数据集可能已从不可用状态转换为可用状态。这是好的结果。应该注意的是,有时可变照明非常严重,即使使用 DLS 数据也不能消除云中的异常,但是,拥有 DLS 数据提供了改进的更佳可能性。


无云,晴天//用于校准的 CRP

当天空晴朗时,在大多数情况下,仅使用 CRP 进行校准是最佳决定。在晴朗的晴天使用 DLS 有时会导致长直线测量的数据出现条纹,如下所示:


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左图:在晴朗的晴天使用 DLS 会导致图像中出现垂直条纹。右图:没有 DLS 的处理移除了条带化。


卷积云 // DLS 和 CRP 都用于校准

DLS 可以提高数据质量的另一个例子是多变的阴天条件,类似于下图所示。在图像中,很明显云层中混杂着较重的云带,薄到足以让日出。


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DLS 在可变照明条件下提供准确辐射校正的能力可以在下面的示例中看到。事实证明,DLS 可有效消除局部日晒的影响,从而生成高质量且均匀的正射镶嵌图。


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左:没有 DLS 校正。右:使用 DLS 校正


结论

尽管您在收集多光谱数据时可能会面临具有挑战性的光照条件,但如果您将 MicaSense 系列相机与 CRP 和 DLS 搭配使用,您将能够在各种条件下生成高质量的辐射校准输出。这种校准选项的灵活性保您可以获得一致且可靠的数据用于分析和时间研究。