किसी फ़ोटो की 'हरियाली' को मापने के लिए मैं अपने SLR का उपयोग कैसे करूँगा?


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पृष्ठभूमि

मेरी डिजिटल तस्वीरों को एक कंप्यूटर प्रोग्राम जैसे कि Matlab या R में amxnx 3 मैट्रिक्स के रूप में पढ़ा जा सकता है जहाँ mxn तीन (लाल, हरे और नीले) सेंसरों में से प्रत्येक द्वारा देखे गए पिक्सेल की संख्या होती है, और मैट्रिक्स में प्रत्येक सेल में एक संख्या होती है 1-255 से जो सेंसर द्वारा देखी गई चमक को दर्शाता है।

मैं इस जानकारी का उपयोग एक तस्वीर में हरियाली के एक उद्देश्य माप को प्राप्त करने के लिए करना चाहूंगा, क्योंकि मैं पौधे लगाने के लिए हरियाली को सहसंबंधित करने का प्रयास करना चाहता हूं (एक मकई क्षेत्र के प्रति दिन एक तस्वीर की कल्पना करें)।

पिछले दिशा में इस दिशा में हरे रंग के सूचकांक की गणना करके कुछ सफलता मिली है

  • हरा% = हरा / (नीला + लाल) या
  • हरी विचलन = 2 * हरा - लाल - नीला

एमएक्सएन पिक्सल में से प्रत्येक के लिए वेब कैमरा छवियों से, लेकिन एपर्चर या घटना विकिरण (सौर कोण) पर कोई नियंत्रण नहीं था।

ध्यान दें कि मैं हरियाली के एक 'पूर्ण' उपाय की तलाश नहीं कर रहा हूं, संख्या का पैमाना और वितरण कोई फर्क नहीं पड़ता है - यह सिर्फ हरियाली के अनुरूप सापेक्ष उपाय प्रदान करना है।

सवाल

क्या मैं अपने एसएलआर का उपयोग हरे रंग की एक मजबूत माप प्राप्त करने के लिए कर सकता हूं जो निम्नलिखित में से किसी एक या सभी के साथ अपरिवर्तित है:

  • बादल मूंदना?
  • दिन का समय?
  • साल का दिन? (यह केवल आवश्यकता है)
  • पृष्ठभूमि में आकाश / जमीन का अनुपात?

वर्तमान स्थिति

मैं निम्नलिखित विचारों के साथ आया हूं, लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि यह आवश्यक होगा, या जिन पर हरे / (लाल + नीले) के अनुपात का कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा

  1. एक सफेद टुकड़ा प्लास्टिक की एक तस्वीर ले लो, और अन्य मूल्यों को सामान्य करने के लिए इस छवि का उपयोग करें
  2. एपर्चर को ठीक करें
  3. शटर स्पीड को ठीक करें
  4. कागज के एक सफेद टुकड़े का उपयोग करके सफेद संतुलन सेट करें
  5. सभी तस्वीरों को एक ही कोण से लें
  6. सभी तस्वीरें सौर दोपहर में लें

1
आप कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था पर विचार कर सकते हैं, यह प्रक्रिया को सरल बना देगा। एक फ्लैश पर्याप्त रूप से करना चाहिए, बस यह सुनिश्चित करें कि यह उसी स्थान, और शक्ति में है।
पियर्सनआर्टफ़ोटो

@Pearsonarphoto - दिलचस्प विचार, मैं दिन के दौरान तस्वीरें लेने के बारे में सोच रहा था, लेकिन शायद यह रात में उन्हें बिना चंद्रमा के साथ करने के लिए अधिक समझ में आता है।
डेविड लेबॉउर

1
यदि आप पियरसनार्टोफोटो की सलाह का पालन कर रहे हैं, तो आप अपने शटर, एपर्चर, और आईएसओ को मैन्युअल रूप से सेट करना चाहेंगे - अपने शटर को अपनी फ्लैश की सिंक गति (आमतौर पर 1/200 से 1/320) पर सेट करें, और अपने एपर्चर और आईएसओ को निम्न पर सेट करें के रूप में वे फ्लैश पावर से बाहर चलाने के बिना जा सकते हैं। यह आपके परिवेश को जितना संभव हो उतना अंधेरा हो जाएगा - एक पूर्णिमा को कोई समस्या नहीं होनी चाहिए (दूसरी ओर, मध्य-दिन का सूरज ...) इस स्थिति के लिए, अक्ष पर फ्लैश सबसे अच्छा होगा, क्योंकि यह सबसे कम छाया डालेगा ।
इवान क्राल

2
@ इवान मैं अक्ष अक्ष के बारे में असहमत हैं। इसका कारण यह है: photo.stackexchange.com/questions/9531/… -बहुत सीधा प्रतिबिंब है। पोलराइज़र का उपयोग करते समय, जैसा कि मैंने वहां बताया था - लेकिन फिर यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि गियर एक ही रहता है और सफेद संतुलन सही ढंग से किया जाता है। Polarizers सफेद संतुलन बदलते हैं।
साइमन ए। यूगस्टर

2
निकट अवरक्त में क्लोरोफिल सबसे उज्ज्वल है: yale.edu/ceo/Documentation/rsvegfaq.html इस पर आधारित संयंत्र "हरियाली" के मानक उपाय हैं, जैसे NDVI। इस प्रकार, यदि आप संभवतः कर सकते हैं, तो एक कैमरा प्राप्त करें जो एनआईआर बैंड को रिकॉर्ड कर सकता है।
whuber

जवाबों:


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यदि आप RAW फ़ाइलों को संसाधित कर सकते हैं, तो आपके पास RGRGRG और GBGBGB पंक्तियों (या संभवतः RGBGRGBG पंक्तियों) से युक्त एक बायर पिक्सेल सरणी होगी। आप सभी R और B पिक्सेल को अनदेखा कर सकते हैं, G पिक्सेल को योग कर सकते हैं, वर्गमूल ले सकते हैं (रूट) चूंकि लाल या नीले रंग की तुलना में दोगुने हरे रंग के पिक्सेल होते हैं), और जी पिक्सेल की संख्या से आधा भाग करते हैं। यह आपको अपनी तस्वीर में "हरे" के लिए उचित भारित औसत देना चाहिए। आप फिर लाल और नीले रंग का औसत ले सकते हैं, और तीनों औसत से अपने हरे प्रतिशत की गणना कर सकते हैं।

अधिक सटीक होने के लिए, आप लाल, हरे और नीले सेंसर पिक्सल के लिए उचित भार में फैक्टर करना चाह सकते हैं, क्योंकि CMOS सेंसर में प्रकाश की प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग संवेदनशीलता होती है। भार सेंसर पर निर्भर करेगा, आम तौर पर। यह सरल तरीका होगा।

दिन के समय के कारण रंग डाली के लिए खाते में, विभिन्न प्रकार के कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था आदि, फिर पहले से सफेद संतुलन को सही करने के लिए लाइटरूम जैसे उपकरण में प्रत्येक फोटो को प्रीप्रोसेस करना अधिक उपयुक्त हो सकता है, फिर मानक आरजीबी पिक्सेल छवियों पर अपनी गणना करें। RAW सेंसर डेटा को संसाधित करने के विपरीत, आप कुल मिलाकर हरे रंग के घटक के बजाय पिक्सेल "हरी शुद्धता" के आधार पर अपनी गणना करना चाहेंगे। एक पिक्सेल जितना अधिक हरा होता है, उसका वजन बनाम पिक्सेल उतना अधिक होता है जो अधिक लाल या नीला होता है। प्रसंस्करण से पहले श्वेत संतुलन को सामान्य करना, ओम्पटीन कारकों जैसे क्लाउड कवर, दिन के समय, मौसम, इत्यादि के लिए डिज़ाइन किए गए स्पर्शरेखा के साथ एक अन्यथा सरल गणना को जटिल बनाने की किसी भी आवश्यकता को समाप्त करना चाहिए।

आप अभी भी गैर-घटना पिक्सेल के बड़े क्षेत्रों, जैसे कि आकाश के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं। मैं वास्तव में उस क्षेत्र में आपकी अधिक सहायता नहीं कर सकता, बिना वास्तव में आप क्या हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं। एक "फोटोग्राफ" का हरापन संभवतः हरे से लाल और नीले रंग के अनुपात की गणना करके सर्वोत्तम रूप से परोसा जाएगा, जिसमें "आकाश" पिक्सेल शामिल होंगे।

आपकी प्रक्रिया के लिए, यह कहे बिना जाना चाहिए कि यदि आप एक ही रोशनी (एक ही तीव्रता और रंग तापमान) के तहत एक ही कैमरा सेटिंग्स के साथ तस्वीरें लेते हैं, तो एक सामान्य आधार रेखा के खिलाफ, जैसे कि 18% ग्रे कार्ड, के साथ स्पष्ट रूप से जाना जाएगा अपने परिणामों को सामान्य करने की दिशा में एक लंबा रास्ता तय करना। डिजिटल के साथ, किसी भी विसंगतियों को रॉ प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर और एक बुनियादी सफेद संतुलन बीनने वाले उपकरण के साथ ठीक किया जा सकता है, इसलिए रॉ में शूट करना सुनिश्चित करें।


अपनी तस्वीरों की "हरियाली" की गणना करने के लिए कुछ और जानकारी प्रदान करने के लिए। स्पष्ट रूप से सरल तरीके हैं, जैसे कि हरे बायर पिक्सल्स का वजन बनाम नीले और लाल रंग की गणना करना या आरजीबी पिक्सल की लाल / नीली शुद्धता के संबंध में हरी शुद्धता की गणना करना। यदि आपके पास अधिक उपयुक्त रंग स्थान, जैसे कि एचएसवी ( ह्यू / संतृप्ति / मूल्य , जिसे कभी-कभी एचएसबी कहा जाता है, तो चमक के साथ मूल्य की जगह ले सकता है), और यदि आप एचयूई अंतरिक्ष में वक्र का उपयोग करके अपनी हरी राशि की गणना करते हैं, तो आपके पास अधिक भाग्य हो सकता है । (नोट: एचएसएल एक अलग प्रकार का रंग स्थान है, और संभवतः एक फोटो में "ग्रीन" की गणना करने के लिए आदर्श नहीं होगा, इसलिए मैं एचएसवी का उपयोग करूंगा। आप इन रंग स्थानों के बारे में अधिक जान सकते हैं ।) शुद्ध हरा (संतृप्ति या मूल्य की परवाह किए बिना) 120 डिग्री के एक कोण पर गिरता है, और वहां से गिर जाता है जब आप लाल (0 °) या नीले (240 ° पर) की ओर बढ़ते हैं। 240 ° और 360 ° के बीच, संतृप्ति या मूल्य की परवाह किए बिना, पिक्सेल में हरे रंग की शून्य राशि होगी।

ह्यू प्लॉट - ह्यू डिग्री में ग्रीन प्योरिटी
चित्र 1. ह्यू प्लॉट - ह्यू डिग्रियों में हरी शुद्धता

आप अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए वास्तविक वज़निंग वक्र को समायोजित कर सकते हैं, हालांकि एक साधारण वक्र निम्नलिखित के समान हो सकता है:

range = 240
period = range * 2 = 240 * 2 = 480
scale = 360/period = 0.75
pureGreen = sin(scale * 120)

के लिए मान 1.0pureGreen होना चाहिए । गणना के लिए एक सूत्र इस प्रकार किया जा सकता है:greenness

             sin(scale * hue)   } 0 > hue > 240
greenness = 
             0                  } 240 <= hue <= 360 || hue == 0

hueअपने एचएसवी रंग मूल्य से रंग की डिग्री है। radiusके आधे है period, जिसमें हरी कुछ हद तक मौजूद है। scaleसमायोजित हमारे अवधि के लिए पाप की अवस्था, ऐसी है कि sin(scale * hue)चोटियों (रिटर्न 1.0) आप शुद्ध हरे (कि साग तीव्रता अनदेखी) के लिए होता है कहां। चूँकि greennessहमारी अवधि के पहले भाग में केवल राशि ही मान्य है, इसलिए हरे रंग की गणना केवल तभी मान्य होती है जब ह्यू 0 ° से अधिक हो और 240 ° से कम हो, और किसी अन्य ह्यू के लिए इसका शून्य हो।

आप अवधि को समायोजित करके भार को समायोजित कर सकते हैं, जिस सीमा के भीतर आप परिभाषित करते हैं greenवह मौजूद हो सकता है (यानी 0 से 240 के बजाय, आप 40 > hue > 200इसके बजाय एक बाधा निर्धारित कर सकते हैं ), और 0 की हरियाली के लिए उस सीमा के बाहर कुछ भी परिभाषित करें। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह गणितीय रूप से सटीक होगा, हालांकि यह पूरी तरह से अवधारणात्मक रूप से सटीक नहीं हो सकता है। आप निश्चित रूप से pure greenपीले की ओर अधिक को समायोजित करने के लिए सूत्र को मोड़ सकते हैं (जो अधिक अवधारणात्मक रूप से सटीक परिणाम उत्पन्न कर सकते हैं), वक्र के आयाम को पठार तक बढ़ा सकते हैं और शुद्ध हरे रंग के बैंड को एक के बजाय एक सीमा तक बढ़ा सकते हैं। ह्यू मान, आदि कुल मानव अवधारणात्मक सटीकता के लिए, CIE XYZ और CIE L a b में संसाधित एक अधिक जटिल एल्गोरिथ्म *स्थान की आवश्यकता हो सकती है। (नोट: XYZ और लैब स्पेस में काम करने की जटिलता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है जो मैंने यहाँ वर्णित की है।)

एक तस्वीर की हरियाली की गणना करने के लिए, आप प्रत्येक पिक्सेल की हरियाली की गणना कर सकते हैं, फिर एक औसत उत्पादन कर सकते हैं। फिर आप एल्गोरिथ्म को वहां से ले जा सकते हैं, और इसे अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए ट्विक कर सकते हैं।

आप EasyRGB पर रंग रूपांतरण के लिए एल्गोरिदम पा सकते हैं , जैसे RGB से HSV के लिए एक:

var_R = ( R / 255 )                     // Red percentage
var_G = ( G / 255 )                     // Green percentage
var_B = ( B / 255 )                     // Blue percentage

var_Min = min( var_R, var_G, var_B )    //Min. value of RGB
var_Max = max( var_R, var_G, var_B )    //Max. value of RGB
del_Max = var_Max - var_Min             //Delta RGB value 

V = var_Max                             //Value (or Brightness)

if ( del_Max == 0 )                     //This is a gray, no chroma...
{
   H = 0                                //Hue (0 - 1.0 means 0° - 360°)
   S = 0                                //Saturation
}
else                                    //Chromatic data...
{
   S = del_Max / var_Max

   del_R = ( ( ( var_Max - var_R ) / 6 ) + ( del_Max / 2 ) ) / del_Max
   del_G = ( ( ( var_Max - var_G ) / 6 ) + ( del_Max / 2 ) ) / del_Max
   del_B = ( ( ( var_Max - var_B ) / 6 ) + ( del_Max / 2 ) ) / del_Max

   if      ( var_R == var_Max ) H = del_B - del_G
   else if ( var_G == var_Max ) H = ( 1 / 3 ) + del_R - del_B
   else if ( var_B == var_Max ) H = ( 2 / 3 ) + del_G - del_R

   if ( H < 0 ) H += 1
   if ( H > 1 ) H -= 1
}

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कच्चे प्रसंस्करण तकनीक के लिए +1। Dcraw source
कृपया मेरी प्रोफ़ाइल देखें

1
कच्चे प्रसंस्करण से हरे रंग के स्तर की गणना आसान हो जाती है, हालांकि यह रंग डाली से निपटने को काफी जटिल बना देगा।
jrista

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ग्लोब प्रोजेक्ट ?

कागज के एक सफेद टुकड़े का उपयोग न करें। इनमें ऑप्टिकल ब्राइटनर होते हैं जो कुछ यूवी को नीली रोशनी में बदल देते हैं, जिससे गलत प्रदर्शन होता है। यही कारण है कि वाणिज्यिक ग्रेकार्ड्स (जैसा कि जिरस्टा द्वारा सुझाया गया है) मौजूद हैं।

ठीक उसी जगह से सभी तस्वीरें लेना निश्चित रूप से सही दृष्टिकोण है। शटर स्पीड और अपर्चर के बारे में, ये मायने नहीं रखते। शटर की गति बिल्कुल भी रंग नहीं बदलती है, एपर्चर छवि को धुंधला करता है, लेकिन मुझे लगता है कि यह प्रभाव वैसे भी गायब हो जाता है जब आप अपने पिक्सेल मूल्यों को जोड़ते हैं। मैं इसके बजाय निरंतर संपर्क पाने की कोशिश करूंगा।

क्लाउडेड और क्लाउड न होने के बीच के अंतर के बारे में, आप बस कुछ परीक्षण चलाना चाह सकते हैं। यदि हरे रंग की सही मात्रा जल्दी से परिवर्तित नहीं होती है (यानी आज से कल तक), तो चित्रों की जांच करते समय ऐसा नहीं करना चाहिए। शायद एक अनुभवजन्य दृष्टिकोण वहां मदद कर सकता है (जैसे अगर आपको पता चलता है कि बादल होने पर हरापन हमेशा 10% अधिक होता है, तो आप उसकी भरपाई कर सकते हैं)।


इसकी GLOBE परियोजना नहीं है, लेकिन इसे एक में बदल दिया जा सकता है; उस साइट को इंगित करने के लिए धन्यवाद।
डेविड लेबॉउर

हो सकता है कि आपके लिए भी रुचि हो: मैं वर्तमान में वीडियो का विश्लेषण करने के लिए एक कार्यक्रम लिख रहा हूं, उदाहरण के लिए वेबकैम से, और आउटपुट आंकड़े (ग्रीन शेयर आदि)। आने वाले हफ्तों में समाप्त होना चाहिए। फेनोकैम.ग्रैनजोव.नेट
साइमन ए। युगस्टर

यह उपयोगी लगता है। क्या आप किसी वैज्ञानिक के साथ सहयोग कर रहे हैं?
डेविड लेबॉयर

अभी बहुत अधिक नहीं है क्योंकि मूल्यांकन के तरीके अंतिम भाग होंगे (और इन्हें आसानी से बदला / जोड़ा जा सकता है)। लेकिन यह ईटीएच ज्यूरिख से एक परियोजना है और इसका उपयोग वहां भी किया जाएगा। (सटीक होने के लिए, शुरू में इसका उपयोग हाई-स्कूल के छात्रों द्वारा अपने ग्लोब प्रोजेक्ट के लिए किया जाएगा।)
साइमन ए। युगस्टर

1
  1. मैं 'रॉ' की शूटिंग का सुझाव दूंगा, और कैमरे के ऑटो व्हाइट बैलेंस का उपयोग करके 16-बिट टीआईएफएफ में परिवर्तित करूंगा लेकिन कोई गामा सुधार (अर्थात रंग संतुलित लेकिन रैखिक आउटपुट) नहीं। 16-बिट गहरी छाया और हाइलाइट्स में अनुपातों और सूचकांकों की बेहतर गणना को सक्षम करेगा (अर्थात कोई क्लिपिंग नहीं)। DCRAW यह कर सकता है, लेकिन आपका कैमरा अपने स्वयं के सॉफ़्टवेयर के साथ आएगा जो शायद उपयोग करना आसान है।

  2. यदि आप सूचकांक चाहते हैं तो RGB वास्तव में एकमात्र उपयोगी रंग स्थान है। आपने पहले ही 'ग्रीन डाइवर्जेंस' इंडेक्स (जिसे एक्सट्रीम ग्रीन इंडेक्स भी कहा जाता है) का उल्लेख किया है - यह और बारीकी से संबंधित ग्रीन लीफ एलगोरिदम बहुत अच्छी तरह से संबंधित है। आप रंग के आधार पर पिक्सेल वर्गीकरण करवाना चाहते हैं तो (यानी शाकाहारी बनाम गैर शाकाहारी) तो मैं बारीकी से एल पर विचार करेंगे एक नहीं बल्कि एचएसवी / एचएसआई से b * रंग स्थान। मैथवर्क्स वेबसाइट पर वास्तव में एक बहुत अच्छा डेमो है जो एल दिखाता हैबी * विश्लेषण। वर्गीकरण को अनुमानों के साथ वर्णक्रमीय विश्लेषण के साथ जोड़ा जा सकता है क्योंकि सवालों के जवाब देने के लिए क) कितने हरे रंग के पिक्सेल हैं और ख) वे कितने हरे हैं? यह सिर्फ एक ग्रीन इंडेक्स की तुलना में अधिक उपयोगी हो सकता है, जो पृष्ठभूमि वर्णक्रमीय गुणवत्ता (मिट्टी, कूड़े, आदि) से भी प्रभावित होगा, जो समय के साथ बदल भी सकता है। आपने मकई की फसल का उल्लेख किया है, इसलिए मुझे लगता है कि आप कैमरे को इंगित कर रहे हैं, ऊपर नहीं?

  3. यदि आपके पास दो कैमरे थे तो आप नीचे की ओर दिखने वाली छवियों (हरियाली को मापना) के साथ ऊपर की ओर देख सकने वाली छवियों को जोड़ सकते हैं जो वनस्पति आवरण को मापते हैं। अपवर्ड छवियां वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए उपयुक्त नहीं होंगी और पिक्सेल वर्गीकरण आकाश / गैर-आकाश के बीच विपरीत पर आधारित होगा, शायद आरजीबी छवि के केवल नीले चैनल का उपयोग कर रहा है।

  4. यदि आप एक (दैनिक?) समय एकत्र कर रहे हैं तो आप नीचे की छवियों को 'क्लाउड डे' छवियों और 'सनी डे' छवियों में विभाजित कर सकते हैं और पूर्वाग्रह के लिए जाँच कर सकते हैं। पूर्वाग्रह के लिए सही करने के लिए आप कच्चे प्रसंस्करण के दौरान रंग संतुलन के साथ खेल सकते हैं, यदि मौजूद है, या बस एक श्रृंखला को दूसरे से मिलान करने के लिए पुनर्विक्रय करते हैं (इसे सरल रखें) यह मानते हुए कि धूप और बादल के दिन चौराहे हैं।

मज़े करो।


यदि आप उस रास्ते पर जाते हैं तो लाल, हरे और नीले रंग की टाइल वाली टाइल ग्रे कार्ड से बेहतर हो सकती है।
फिशे
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