Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF Mariusz Kacprzak, Konrad Wodziński
Plan prezentacji: 1) Omówienie głównych celów projektu oraz jego głównych założeń 2) Opis platformy multisensorowej pozyskującej dane 3) Rozdzielczość spektralna zdjęć 4) Firma Voltea: Lipiec (2013) Firma MSP: Wrzesień (2013) 5) Mozaikowanie zdjęć 6) Analiza zdjęć 7) Założenia dotyczące kolejnych nalotów Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (01 /29)
Omówienie głównych celów projektu oraz jego głównych założeń HESOFF - HEalth State OF Forests -> Monitoring lasów z wykorzystaniem zdjęć multispektralnych. Wykrywanie: Chlorofil A, Chlorofil B, Woda, Karoten ( ) pomiary fluorescencji chlorofilu jako miernika kondycji aparatu fotosyntetycznego w liściach drzew Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (02 /29)
Opis platformy multisensorowej pozyskującej dane Kamera (1) IMU Modem Komputer Kamera (2) Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (03 /29)
Opis platformy multisensorowej pozyskującej dane Wykorzystujemy kamery z sensorami czułymi na szeroki zakres promieniowania EM KAMERA(1): mono + obiektyw Schneider Cinegon 1.4/8 8,2 mm KAMERA(2): modułowa z 12 obiektywami 9,6 mm TEORETYCZNY ZASIĘG ZDJĘĆ: TEORETYCZNY ZASIĘG ZDJĘĆ: WYSOKOŚĆ = 200 [m] WYSOKOŚĆ = 200 [m] LICZBA PIKSELI: Y = 1296 [px] LICZBA PIKSELI: Y = 1280 [px] LICZBA PIKSELI: X = 966 [px] LICZBA PIKSELI: X = 1024 [px] PIKSEL TERENOWY = 0.09 [m] PIKSEL TERENOWY = 0.15 [m] ZASIĘG: Y = 118.537 [m] ZASIĘG: Y = 190.815 [m] ZASIĘG: X = 88.354 [m] ZASIĘG: X = 152.652 [m] KAMERA(1): mono + obiektyw Fujinon 1.4: 16 12,5 mm TEORETYCZNY ZASIĘG ZDJĘĆ: WYSOKOŚĆ = 200 [m] LICZBA PIKSELI: Y = 1296 [px] LICZBA PIKSELI: X = 966 [px] PIKSEL TERENOWY = 0.06 [m] ZASIĘG: Y = 77.760 [m] ZASIĘG: X = 57.960 [m] α Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (04 /29)
Opis platformy multisensorowej pozyskującej dane Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (05 /29)
Rozdzielczość spektralna zdjęć http://www.fuw.edu.pl/ Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (06 /29)
Firma Voltea: Lipiec (2013) Statek powietrzny: płatowiec z napędem elektrycznym i usterzeniem w konstrukcji V. Śmigło dwułopatowe, mocowane z tyłu, dające siłę pchającą, brak podwozia. Rodzaj startu: wyrzut z ręki Rodzaj lądowania: szybowcowe Rodzaj sterowania: manualne i autopilot Autopilot: lot po punktach Czas lotu: 55 min Zasięg: nieznany Prędkość przelotowa: 50 km/h Udźwig: 1 kg Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (07 /29)
Firma Voltea: Lipiec (2013) Wyznaczanie trasy: Trasę można zaprogramować tylko na podstawie współrzędnych geograficznych (do 8 pkt.) Poprawność wykonania zadania: Samolot nie utrzymuje zadanej wysokości, nie dolatuje do zadanych punktów i jest bardzo niestabilny. Autopilot nie zachowuje się poprawnie, podczas lotu zauważalne są znaczne wychylenia. Start z obciążeniem maksymalnym ~ 1 kg (deklarowane przez producenta) jest problematyczny, samolot nie jest w stanie unieść się w powietrze. Wyznaczony obszar testowy nie został poprawnie obfotografowany. Jakość zdjęć w czerwonym zakresie jest akceptowalna, zdjęcia w zakresie bliskiej podczerwieni są znacznie rozmazane. Samolot firmy Voltea jest całkowicie nieprzydatny do pozyskiwania precyzyjnych zdjęć Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (08 /29)
Firma Voltea: Lipiec (2013) Lot nr.1 Lot nr.2 Lot nr.3 Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (09 /29)
Firma Voltea: Lipiec (2013) Darmowy program ICE Złożenie manualne: programy graficzne Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (10 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) Statek powietrzny: płatowiec ze standardowym usterzeniem, skrzydła wyposażone w lotki i klapy, statecznik poziomy wykonany w konstrukcji T. Rozpiętość skrzydeł 2,5 m, długość kadłuba 1,8 m. Napęd elektryczny, śmigło dwułopatowe, chowane. Brak podwozia, kamery zabezpieczone klapkami zamykanymi na magnes. Rodzaj startu: wyrzutnia Rodzaj lądowania: szybowcowe Rodzaj sterowania: manualne lub autopilot Autopilot: lot wzdłuż zaplanowanej trasy Czas lotu: 55 min Zasięg: 5 km Prędkość przelotowa: 75 km/h Udźwig: 2 kg Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (11 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) Wyznaczanie trasy: Aby zaprojektować nalot fotogrametryczny należy podać wysokość lotu i zaznaczyć obszar, który ma być pokryty zdjęciami. Dodatkowo operator musi podać parametry kamery i oczekiwane pokrycie między zdjęciami. Dodatkowo operator może zaprojektować trasę w oparciu o zadane punkty. Programowanie trasy nie jest skomplikowane, przygotowanie trasy nalotu zajmuje do pół godziny Wykonanie zadania: Loty nad powierzchniami testowymi zostały wykonane prawidłowo, zdjęcia pokrywają zadany obszar. Samolot osiągnął wysokość 200 m w czasie 15 sekund od momentu przejścia w tryb automatyczny. W czasie każdego lotu wykonywano zdjęcia z wysokości 200 i 400 [m]. Po wykonaniu zadania samolot wracał nad punkt startu i przejmowany był w tryb sterowania manualnego. Mimo prawidłowo przeprowadzonego lądowania i zamkniętych klap kamer obiektyw był zanieczyszczone ziemią. Zalety: długi czas lotu, stabilność w locie, start z dowolnego miejsca. Wady: lądowanie na brzuchu (możliwość uszkodzenia kamery). Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (12 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (13 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) Porównanie danych zarejestrowanych przez IMU platformy multisensorowej oraz autopilot samolotu MSP Lot 1 - RED Lot 2 - IR IMU Autopilot IMU Autopilot 0 m 119,9 123 0 m 128,6 120 200 m 298,4 308 200 m 309,0 300 299,9 311 304,5 305 308,9 304 307,0 312 316,0 302 306,7 314 309,3 303 305,7 303 308,4 302 301,5 302 306,1 300 303,2 308 311,4 300 302,6 307 315,3 295 308,2 292 311,2 304 305,9 305 308,2 308 310,2 301 309,3 302 302,8 311 303,8 302 304,2 308 303,2 294 305,2 305 302,7 303 303,7 301 310,1 307 302,8 295 308,5 304 302,3 303 305,1 308 308,4 307 średnia: 308,0 304 średnia: 305,3 304,2 wys. wzg: 188,1 181 wys. wzg: 176,7 184,2 Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (13 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) Obszar Piaski 200m, RED Obszar Piaski 200m, IR Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) IR: 400 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED: 400 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (14 /29)
Firma MSP: Wrzesień (2013) RED IR RED IR Obszar Piaski H=200 m Obszar Krotoszyn H=200 m Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (15 /29)
Mozaikowanie zdjęć Zniekształcenie beczkowe Zniekształcenie poduszkowe Obraz po wprowadzeniu parametrów kalibracji Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (16 /29)
Mozaikowanie zdjęć http://home.agh.edu.pl/~krisfoto/lib/exe/fetch.php?media=fotocyfrowa:2_podstawy_orto.pdf Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (17 /29)
Mozaikowanie zdjęć Po wstępnej analizie zdjęć przeprowadzono próby mozaikowania z wykorzystaniem darmowego oprogramowania: HUGIN Microsoft ICE Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (18 /29)
Mozaikowanie zdjęć Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (19 /29)
Mozaikowanie zdjęć Krotoszyn Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (20 /29)
Mozaikowanie zdjęć Krotoszyn Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (21 /29)
Mozaikowanie zdjęć Piaski Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (22 /29)
Mozaikowanie zdjęć Piaski Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (23 /29)
Mozaikowanie zdjęć Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (24 /29)
Analiza zdjęć IR RED Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (25 /29)
Analiza zdjęć IR Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (26 /29)
Autorzy: Mariusz Kacprzak, Konrad Wodziński Analiza zdjęć Drzewa: 54,12 % IR Maska: zasięg drzew Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (27 /29)
Autorzy: Mariusz Kacprzak, Konrad Wodziński Analiza zdjęć Wykrywanie krawędzi Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (28 /29)
Założenia dotyczące kolejnych nalotów Naloty nad powierzchniami badawczymi raz na kwartał: Wysokość lotu: 50-1000 [m] Piksel terenowy: 1,5-30 [cm] Pokrycie poprzeczne i podłużne: 80 % Maksymalny kąt miedzy osią samolotu a projektowaną osią szeregu (Yaw): 15 O Odchylenie kamery w osi Pitch i Roll: 5 O Przegląd zdjęć lotniczych lasów wykonanych w projekcie HESOFF (29 /29)