2019 Fiscal Year Annual Research Report

多方向ライダー計測による植物群落3次元計測法並びに植物構造・生理統合解析法の開発

Research Project

Project/Area Number	17H03898
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	細井文樹東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80526468)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	清水庸高崎健康福祉大学, 農学部, 教授 (00323486)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	リモートセンシング / ライダー / SLAM
Outline of Annual Research Achievements	前年度までに、ブラインドエリア削減の目安であるΩ指数の計算を進め、ブラインドエリア削減のための条件出しを行なった。これにより、地上ならびに上空からの測定におけるレーザービーム入射角や移動速度、飛行高度やフライトコースなどの測定条件をどのように設定すれば、ブラインドエリアがより少なくなるかが明確になってきた。最適条件による再測定も行い、測定条件の最適化が再現性を有するかの検討もすすめ、結果を得るためのΩ指数の計算を行なった。測定条件のみならず、レーザー測定から得たデータを３次元点群画像に変換するSLAM自体のアルゴリズムについても検討を行い、レーザーデータの各フレームの位置合わせを行う方法で画像の精度が変わることがわかり、その検討も行なった。植物３次元画像への植物生理情報2次元画像の合成法については、これまでに確立したアルゴリズムをもとに、サイトを定め、孤立木と群落を対象としたトライアルを行った。植物特性としては植物個体内のクロロフィル濃度とし、追加で対象の熱の分布についても求めた。画像合成によって得られた３次元マルチスペクトル画像からクロロフィル濃度との相関により、３次元クロロフィル濃度点群モデルが作成された。さらにはサーマル画像から、３次元熱画像モデルも作成された。それらの画像合成誤差は、種類の違うカメラであるにもかかわらず、大きな相違はみられず、本方法の合成手法が様々なカメラ画像と3次元画像とを合成する標準的な方法になりうることが示された。得られた合成画像から、クロロフィル濃度と熱の3次元空間分布を得ることができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason Ω指数とブラインドエリアの削減の関連については、植生測定のための画像合成システムの技術開発について、UAVに装着する複数のカメラの固定装置や、データ記録用のモジュールについての防振対策がまだ不十分な点があるが、これまでに取得した3次元画像データに関する解析は全体として良好に進んでいる。また、植物３次元画像への植物生理情報2次元画像の合成法については、具体的な対象に適用し、その空間分布を示すことができ、また国際ジャーナルへの投稿と受理もなされ、順調に進展している
Strategy for Future Research Activity	植生測定のための画像合成システムの技術開発について、UAVに装着する複数のカメラの固定装置の製品の中から適した装置を選定し、フィールドテストによる検証と解析を実施し、カメラの振動を防止する措置を講じる。さらに樹種やサイトを変えたデータを追加取得し、ブラインドエリアの変化とその削減のための計測条件のバリエーションを増やすよう検討する。また、SLAMのアルゴリズムの比較検討も行い、より広いエリアでも精度良く3次元モデルを生成できるよう試みる。植物３次元画像への植物生理情報2次元画像の合成法については、樹種やサイトを変え、本方法による時系列植物特性空間分布を得る方法や、様々な植物生理特性について、その空間分布の算出と、周辺環境要因との関係性について検討し、本方法の有効性と適用範囲について検証する。