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Agricultura de precisión

Calibración radiométrica de cámaras Micasense

19/abr./2023 1:06

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La calibración radiométrica, como la que necesitan cámaras como la gama de Micasense, puede ser un tanto compleja, por lo que hemos elaborado este artículo en un intento de añadir claridad al tema. El objetivo es explicar cómo los cambios en las condiciones de luz cotidianas pueden afectar a la precisión de las mediciones multiespectrales y qué herramientas están disponibles para mejorar la precisión radiométrica.

¿Qué es la calibración radiométrica y por qué es importante?

Las imágenes que producen las cámaras multiespectrales son en escala de grises, y esencialmente son matrices de números digitales. A continuación se muestra un ejemplo de las imágenes en escala de grises de los datos en bruto capturados con la serie RedEdge-MX de MicaSense:

Las imágenes están ordenadas de izquierda a derecha como azul, verde, rojo, borde rojo e infrarrojo cercano. Se puede ver que a medida que las imágenes salen de la porción de color del espectro (azul, verde, rojo) y entran en el infrarrojo cercano (borde rojo e infrarrojo cercano), las plantas de la imagen se vuelven más claras.

Las plantas sanas absorben principalmente la luz visible y, en comparación, reflejan bastante el borde rojo y la luz infrarroja cercana… por eso se ven plantas más oscuras en las imágenes de la izquierda y plantas más claras en las imágenes de la derecha. Utilizamos estos datos de reflectancia clara y oscura en cada banda para ayudar a comprender el estado fisiológico de un dosel vegetal.

Curva de reflectancia de las plantas en diferentes bandas de ondas. La reflectancia de la planta aumenta hacia el extremo infrarrojo cercano del espectro, lo que se correlaciona con el aspecto más claro de las plantas en las imágenes en bruto de la cámara a medida que se acercan a la banda del infrarrojo cercano.

 

¿Qué necesito para calibrar mis datos?

Para obtener precisión radiométrica y resultados repetibles, se necesita una medición de reflectancia de referencia, un punto de referencia de reflectancia conocido. También puede ser útil saber cómo cambiaron las condiciones de iluminación durante el propio vuelo.

Entonces, ¿cómo podemos obtener una medición de referencia de buena calidad y, por tanto, una calibración radiométrica precisa? Existen dos métodos estándar, ambos habituales en teledetección. El primero y más utilizado habitualmente es el panel de calibración. El panel tiene valores de reflectancia medidos previamente y, por tanto, actúa como «control». Tomar una foto del panel de calibración permite asignar los valores de reflectancia conocidos a los píxeles del panel y ajustar el resto del conjunto de datos en consecuencia.

Todos los kits de cámara de la serie MicaSense vienen con el Panel de Reflectancia Calibrado (CRP) que es aconsejable usar antes y después de cada vuelo.  De esta manera se dispondrá de dos mediciones de referencia con las que trabajar y también se puede averiguar cómo cambiaron las condiciones de iluminación durante el vuelo.

 

 

 

 

 

La segunda herramienta para la calibración se llama Sensor de Luz Incidente o Sensor de Luz Descendente (DLS). Está orientado hacia arriba, montado en la parte superior del dron, y registra datos sobre las condiciones de iluminación durante todo el vuelo, escribiéndolos en los metadatos de cada imagen capturada que más tarde se pueden utilizar durante el procesamiento de imágenes para afinar la corrección radiométrica realizada por el panel, mejorando su precisión.

Conclusión

A estas alturas, ya sabe que la calibración radiométrica cambia los valores de los píxeles de la imagen para representar con precisión la verdadera reflectancia de los objetos de una imagen. Dos herramientas principales -un panel de reflectancia y un sensor de luz incidente- nos ayudan a capturar la información necesaria para la calibración radiométrica, y son componentes necesarios de cualquier conjunto de herramientas de imágenes multiespectrales.

Dado que la reflectancia de las plantas puede ser un indicador de salud, estrés, enfermedad, diferentes variedades o especies y mucho más, los valores precisos de reflectancia son clave para comprender la fisiología de las plantas y comparar imágenes de un día para otro o de una estación para otra. El análisis basado en el tiempo no es posible sin tener en cuenta las condiciones de iluminación y, por lo tanto, no es posible sin una calibración radiométrica de calidad.