Agisoft Metashape Professional 1.5のMicaSense Altum処理ワークフロー（反射率キャリブレーションを含む）

☆Thu, 25 Jul, 2019 版

このチュートリアルでは、マルチスペクトルデータ処理に関連する主な処理段階について説明します。

マルチカメラシステム（マルチスペクトルカメラ）アプローチを使用した画像の追加
反射率キャリブレーション手順
カメラアラインメントと最適化
表面復元（高密度クラウド、メッシュ、デジタル標高モデル）
オルソモザイク生成
ラスター計算ツールを使用したインデックス計算
データエクスポート

このチュートリアルに従うには、Agisoft Metashape Professional 1.5.xを使用してください。

このチュートリアルで使用されるMicaSense Altumデータセットは、MicaSense Webサイトからダウンロードできます。
https://www.micasense.com/altum-sample-data/　：　Conplete Flight (4.7 GB)

ワークフロー

1.写真の追加

MicaSense RedEdge、MicaSense Altum、およびParrot Sequoiaの画像は、すべてのバンドを一度にロードできます。「ワークフロー」メニューを開き、「写真の追加」オプションを選択します。反射率キャリブレーション画像を含むすべての画像を選択し、「OK」ボタンをクリックします。「写真の追加」ダイアログで、「マルチカメラシステム」オプションを選択します。

画像が複数のフォルダーに保存されている場合は、フォルダーごとに同じ操作を繰り返す必要があります。反射率キャリブレーション画像を忘れずに追加してください。

Metashape Professionalは、画像のメタデータに画像がキャリブレーション用であると示されている場合、これらのキャリブレーション画像をワークスペースパネルの特定のフォルダへ自動的に分類されます。画像は自動的に無効となり、実際の処理では使用されません。

画像メタデータにそのような情報がない場合、キャリブレーション画像は次のステップで自動的に検出されます。または、カスタム反射パネルがキャリブレーションに使用されている場合、ワークスペースパネルでキャリブレーション画像用のカメラフォルダーに手動で配置できます。

2.反射パネルの配置

「ツール」メニューを開き、「反射率キャリブレーション」を選択します。「パネル配置」ボタンを押します。

処理の結果、パネルのある画像は別のフォルダに移動され、パネル自体を除く画像上のすべてを覆うためにマスクが適用されます。マスクが生成されているかは、「写真」パネルのツールボタン「マスクを表示」ボタンをクリックします。

パネルが自動的に配置されない場合は、付録Aに記載されている手動のアプローチを使用します。初めてパネルを使用し、そのキャリブレーションがMetashape Professional内部データベースにまだ追加されていない場合、CSVファイルからキャリブレーションをロードするように求められます：

キャリブレーション情報を含むCSVファイルがない場合は、次の手順でキャリブレーション値を手動で入力できます。 MicaSense放射測定パネルを所有している場合、対応するCSVファイルをMicaSenseから直接リクエストできます：https://www.micasense.com/prv

3.バンドのキャリブレーションパネル反射率（アルベド）値入力

前のステップでCSVファイルまたはキャリブレーションデータベースから反射率キャリブレーションがロードされた場合、ステップ4に進むことができます。パネルを見つけたら、パネル証明書に従って各バンドに対応する反射率値を入力する必要があります。付録Bで説明されているように、「反射率キャリブレーション」ダイアログで手動で行うか、「パネル選択…」ボタンを使用します。

サーマルバンド（LWIR）はキャリブレーション係数を必要としないため、パネルキャリブレーションセクションで対応するフィールドを空のままにしておくことは問題ありません。

4.反射率キャリブレーションの実行

「反射率キャリブレーション」ダイアログの「反射率パネルを利用」オプションをオンにして、パネルデータや画像メタ情報に基づいて調整を実行します。「OK」をクリックし、キャリブレーションプロセスを開始します。

5.写真のアラインメント

「ワークフロー」メニューから「写真のアラインメント」ダイアログを開き、次のパラメーターを使用します。

事前選択オプションを使用すると、大規模なデータセットの処理を高速化できます。

「写真のアラインメント」処理の結果は、推定カメラ位置とタイポイントクラウド（画像間の一致点を）としてモデルビューに表示されます。

青い長方形は、カメラの推定位置と向きを表します。バウンダリーボックスは、高密度クラウド、メッシュ、タイルモデル、DEM、オルソモザイクなど、さらなる処理の復元領域を定義し、必要に応じて「領域を回転」、「領域をリサイズ」、「領域を移動」ツールを介して手動で調整できます。

6.カメラの最適化

アライメントの精度を向上させるには、「ツール」メニューの「カメラの最適化」オプションを使用し、最適化のために次のパラメーターを選択します。

7.高密度クラウドの構築

高密度クラウドを生成すると、より正確な表面を復元できるため、最終的なオルソモザイクの品質が向上します。「ワークフロー」メニューから「高密度クラウド構築」ダイアログを開き、次のパラメーターを使用します。

より高い品質を選択すると、より正確な表面（より多くのポイント）が得られますが、処理に時間が長くなります。航空写真のほとんどの場合、特に地形の変化が小さい場合は、中品質で十分です。必要なタスクに高密度クラウドが含まれていない場合は、「頂点カラー」を無効にすることができます。これは、処理時間を短縮するだけでなく、プロジェクトデータを保存するために必要なディスク領域を削減する方法です。

処理結果の高密度クラウドがモデルビューに表示されます。

ソースバンドにRGBラベルがある場合、Metashapeはそれに応じて高密度の頂点カラーの色を表示しようとします。それ以外の場合、プライマリチャネルはグレースケールモードで表示されます。プライマリチャネルを切り替えるには、「ツール」メニューの「プライマリチャネルの設定」オプションを使用します。

8.DEMの構築

Build Digital Elevation Model（DEM）ステップにより、Mesh構築操作よりも短時間でオルソモザイク生成のソースとして使用される正確なサーフェスを生成できます。後者の表面タイプは、再構築される複雑な表面/地形タイプに必要な場合があります。「ワークフロー」メニューから「DEM構築」ダイアログを開き、次のパラメーターを使用します。

実際には、復元のソースとして高密度クラウドを選択し、DEM参照用の座標系を指定し、補間方法を選択するだけです。外挿オプションを使用すると、バインドされたボックスの側面に隙間を外挿せずにサーフェスを取得できます。一方、デフォルトオプション（内挿-有効）は、少なくとも1つの位置合わせされたカメラから見えるエリアにのみ有効な標高値を残します。

処理が終了後、ワークスペースパネルのチャンクのコンテンツにある「DEM」インスタンスをダブルクリックして、DEMサーフェスを表示します。

9.オルソモザイクの構築

「ワークフロー」メニューから「オルソモザイク構築」ダイアログを開き、次のパラメーターを使用します。

ソースサーフェスとしてDEMを使用します。必要に応じて、「メートル」ボタンをクリックして、オルソモザイク生成の解像度を調整します。「ブレンドモード」オプションに注意してください。画像に適用されたブレンドまたは平均化を除外する場合は、そのような場合に最も適切な「無効」オプションを選択します。オルソモザイク生成結果を確認するには、ワークスペースペインでオルソモザイクラベルをダブルクリックしてオルソビューモードに切り替えます。

10.必要なインデックス情報の計算。

「ツール]メニューの「ラスター変換設定」オプションを使用して、「ラスター計算」ダイアログを開きます。「変換」タブで、ソースデータから計算するインデックス値を指定します。

異なるインデックスに関連するいくつかの出力バンドでオルソモザイクをエクスポートする必要がある場合、または計算されたインデックスを「疑似カラー」モードで表す必要がある場合、複数の数式を入力できます。

「パレット」タブで、計算されたインデックスの1つを視覚化する方法を選択するか、3つの出力バンドに対して「疑似カラー」表現を使用します（このアプローチでは、使用される出力バンドの値は、適切なRGB表現の0〜1の範囲であることに注意してください。「疑似カラー」モードでは値は自動的に8ビットRGB表現にスケーリングされます）。

次の図は、[変換]タブ（この場合はB1）で定義された単一の出力バンドの表現を示しています。インデックスの色表現は、プリセットのリストから選択するか、*.clrファイルからロードするか、必要に応じて手動で変更できます。ヒストグラムの下の範囲値は、選択されたインデックス（出力バンド）の絶対値を定義します。パレットセクションの色値は、次の方法で選択された範囲にスケーリングされます。最小範囲の値は、パレットのカラースケールの0の値に対応します。最大範囲の値は、カラーパレットの1つの値に対応します。

「疑似カラー」オプションが選択されている場合、ヒストグラム領域は無視されます。「疑似カラー」モードでは、出力バンドとRGBカラーとの対応を選択するのみです。

11.結果のエクスポート

オルソモザイク生成結果をエクスポートするには、「ファイル」メニュー → 「エクスポート」→ 「オルソモザイクをエクスポート」セクションを使用します。

「オルソモザイクのエクスポート]」ダイアログの「ラスター変換」セクションに注意してください。次のオプションが利用可能です。

「無し」：エクスポートされたオルソモザイクには、ソースデータに対応する同じ数のバンドが含まれることを意味し、変換式は無視されます。
「インデックス値」：このオプションを使用すると、「ラスター計算機」ダイアログの変換式で定義された出力バンドを保存できます。
「インデックスカラー」：[ラスタ計算機]ダイアログの「パレット」設定に従って、オルソモザイクをRGBカラーで保存します。エクスポートされたラスタ画像は、「ラスタ計算機」ダイアログの「変換」セクションで「変換を有効にする」オプションがオンになっている場合、オルソビューモードのオルソモザイク表示と同じに見えます。

Metashape Professionalは、MicaSenseの推奨に従って反射率キャリブレーション操作を実行しています。従って、出力バンドの値は入力値と同様に16ビット整数値ですが、各バンドの100％反射率は利用可能な範囲の中央、つまり32768値に対応します。 0〜1の範囲に正規化された反射率をエクスポートする必要がある場合は、「ラスター計算機械」ダイアログで出力バンドを作成し、それぞれに対してソース値を正規化係数（32768; B2 / 32768; B3 / 32768; B4 / 32768; B5 / 32768）で除算する公式を入力する必要があります。

次に、「オルソモザイクをエクスポート」ダイアログで、「ラスタ変換」セクションの「インデックス値」オプションを選択します。

付録A　放射測定パネルによるキャリブレーション画像を手動でマスキングする

何らかの理由でパネルを自動的に検出できない場合（たとえば、キャリブレーションプレートがサポートされていない、MicaSenseパネルと異なる場合）、「Calibration images」フォルダーが自動的に作成されない場合、ワークスペースで「カメラ」グループを手動で作成し、「Calibration images」という名前を付け、キャリブレーションカメラをこのグループに移動して「カメラを無効化」にします。ワークスペースパネルで新しいフォルダーを作成するには、キャリブレーションパネルを含む画像を選択し、選択を右クリックして「カメラを移動」→「新規カメラグループ」オプションを選択し、新しく作成したフォルダーを右クリックして「Calibration images」とい名前に変更します。

また、手動アプローチの場合、マスクをキャリブレーション画像に手動で適用する必要があります。すべてのキャリブレーションイメージ（アクティブなチャンクの「Calibration images」フォルダー内のすべてのカメラ）でマスク行うには、マスクを作成する必要があります。キャリブレーションプレートに関連しないすべてをマスクします。

そのため、プレートの一部のみがマスク解除され、他のすべてがマスクされます。各キャリブレーション画像および各バンドにマスクを適用する必要があります。バンドを切り替えるには、ワークスペースパネルでチャンクのラベルを右クリックした後、コンテキストメニューの「プライマリチャネルを設定」を使用します。マスキング手順が終了したら、この手順のステップ3に進み、キャリブレーションパネルの各バンドの反射率値を入力してから、キャリブレーション手順に進みます。

付録B 反射パネルデータベース

Metashapeは、使用されている反射パネルに関する情報を保存します。従って、同じパネルのキャリブレーション画像が検出されると、Metashapeは内部データベースからの反射値を自動的に提案します。反射パネルのデータベースは、「反射率キャリブレーション」ダイアログの「パネルの選択」ボタンをクリックしてアクセスできる「反射率パネルを選択」ダイアログで編集できます。

「反射パネルの選択」ダイアログでは、次のことができます。

CSVファイルから反射率情報を読み込みます。
現在のテーブルを保存（波長/反射率）。
データベース内のパネルの名前を編集します（名前は「反射率キャリブレーション」ダイアログで使用されます）。
データベースからパネル情報を削除します。

付録C　反射率計算の制御

反射率の計算は、カメラキャリブレーションダイアログでセンサー毎に個別に有効/無効にすることができます。オルソモザイク生成プロセス中に反射率キャリブレーションの結果を考慮する必要がある場合は、「カメラキャリブレーション」ダイアログを開き、「バンド感度を正規化」オプションがオンになっていることを確認します。