Какой фильтр мне нужен для выполнения измерений NDVI?

Question

У меня есть зеркальная камера Nikon D70s, и я хотел бы изменить ее для измерения NDVI (нормализованного разностного индекса растительности). Я ищу фильтр, который может эффективно пропускать RED и NIR диапазон, но блокировать другие. Из модифицированных D70 (после установки нового фильтра) я смогу получить RED и NIR как отдельные полосы изображения. Я хотел бы получить предложения для фильтра для моих целей. Заранее спасибо.

Answer 1

Я был в Валенсии на конференции AgEng / CIGR 2012, где я увидел презентацию об адаптации DSLR, чтобы сделать именно это. В документе содержатся подробные сведения о том, как получить наилучшее возможное цветовое пространство Red / NIR для NDVI, и показано применение результатов. Вам необходимо снять фильтр, отсекающий ИК-излучение, и заменить его фильтром длинных проходов ~ 600 нм.

http://cigr.ageng2012.org/images/fotosg/tabla_137_C1122.pdf

Затем вы делаете линейные комбинации из 3 цветовых полос. Их работа основывается на расчетах фактических измеренных кривых спектрального отклика, для которых у вас может не быть механизма. Результат зависит от баланса белого, но я попробовал эту технику, фактически не делая все это на камере Basler ACA640-90GC. Я получил хороший результат, включив его в демосайку Байера, разделив NIR-канал на синий и красный на красный, и обнуляя зеленый. Сложной является баланс баланса интенсивности двух полос, так как ответ на NIR в cmos составляет около 25%. Я также обнаружил, что результат очень чувствителен к алгоритму преобразования Байера. Я обнаружил, что SDK Basler на самом деле использует ближайшего соседа, что создает очень плохие изображения NDVI.

Пример изображения - до и после преобразования в индекс NDVI:

И пример использования преобразования Байлера Байера:

Answer 2

Пять лет на эту тему по-прежнему представляют исследовательский интерес, особенно в отношении камер, несущих дроны, поэтому другой ответ, вероятно, имеет определенную ценность. Сайт AgEng2012, указанный выше, был удален, но этот документ - лучший из всех, с которыми я сталкивался:

Рабатель, Г .; Gorretta, N .; и Сильвен, Л. Получение одновременных данных красного и ближнего инфракрасного диапазонов с одной цифровой камеры для приложений мониторинга растений: теоретическое и практическое исследование. Biosystems Engineering 117 (1): 2–14, январь 2014 г. DOI 10,1016 / j.biosystemseng.2013.06.008.

Методология и результаты аналогичны тем, что упоминает Майкл: преобразованная камера, красный фильтр ~ 600 нм, чувствительность к демозаицированию, вычисления в линейных полосах и улучшенное пространственное разрешение по сравнению со специфическими камерами NDVI за счет некоторых ограничений SnR.

Answer 3

НАСА сообщает мне , что для захвата NIR вам понадобится фильтр на скорости около 700 нм, такой как Hoya R70, Marumi 700HB или B + W 092 (последний на самом деле составляет 695 нм). Диаметр должен быть выбран так же, как диаметр резьбы линзы, которую вы собираетесь использовать (если есть несколько линз, либо получите все разные размеры, либо ту, которая имеет самый большой диаметр и увеличение кольца для линз меньшего диаметра).

Я должен быть в состоянии получить RED и NIR как отдельные полосы изображения

Я не совсем уверен, что под этим подразумевалось, но если вы имели в виду, что вы хотели бы захватывать NIR в одном цветном канале и видимый свет в другом, то, к сожалению, нет фильтра, который мог бы сделать именно это. Вам потребуется заменить фильтр Байера на датчике, то есть микрофильтры на каждом датчике.

Однако, мой испытывает с Olympus C-2020Z (известным своим горячим зеркалом, выполняющим паршивую работу при блокировке ИК) с Hoya R72 и говорит мне, что ИК влияет на все цветовые каналы. Таким образом, когда вы включаете красный + ИК, у вас будет ИК в синих / зеленых каналах и красный видимый свет + ИК в красном канале. Вычитая среднее значение других каналов из красного (возможно, умноженное на некоторый коэффициент, найденный экспериментально при тестировании только с ИК), вы получите приблизительное значение только для видимого света.

Answer 4

Newport.com, thorlabs.com или edmundsoptics продают фильтры длинного прохода, которые можно использовать для вашего приложения.

По моему опыту, пропускная способность NIR зеленого и синего фильтров Байера почти одинакова (разница менее чем в 10 цифровых цифрах при 90% динамического диапазона датчиков) Полоса пропускания NIR красного канала немного меньше синего и зеленого. Но это будет зависеть от производителя камеры.

Возможно, вы также захотите работать с необработанными изображениями данных, поскольку встроенный процесс демозаики может создавать артефакты. NN demoaicing может не выглядеть самым красивым, но он сохраняет истинный спектральный сигнал сцены.