Кратко — последовательность предобработки и калибровки и что конкретно делать на каждом этапе (учитывая переменную высоту и освещённость).
1) Первичная фильтрация и метаданные
- Удалить смазанные/артефактные кадры.
- Проверить/собрать EXIF: время, угол/высота полёта, выдержка, ISO, фокус, сведения о калибровке камеры, сведения о датчике солнечной освещённости.
2) Калибровка датчика (темновой шум, вингеттинг, flat‑field)
- Вычесть тёмный сигнал/offset и исправить bias: $L=G\cdot DN+B$ (где $G$ — коэффициент усиления, $B$ — смещение).
- Коррекция вингеттинга/плотности по таблице калибровки или flat‑field.
3) Перевод DN → радиance → поверхностная отражательная способность (reflectance)
- Радианс: см. предыдущую формулу.
- Переход в отражательность (псевдо TOA/reflectance): $\rho =\frac{\pi L{d}^2}{E_s\cos {\theta }_s}$, где $d$ — фактор расстояния Земля‑Солнце, $E_s$ — солнечное спектральное излучение, ${\theta }_s$ — солнечный зенитный угол.
- Опция (рекомендуется при наличия эталонов): Эмпирический метод линии (Empirical Line): подогнать коэффициенты $a,b$ в $\rho =a\cdot DN+b$ по измерениям панелей с известной отражательной способностью.
4) Атмосферная коррекция (обычно мала для НММ/БПЛА, но важна при разной освещённости)
- Для низкой высоты бывает достаточно DOS (Dark Object Subtraction) или простой преобразования; при необходимости — 6S/SMARTS.
- Всегда проверять на эталонах в поле.
5) Геометрическая калибровка и выравнивание каналов
- Исправить внутреннюю ориентацию (лёнзовые дисторсии), компенсировать rolling‑shutter, выровнять мультиспектральные каналы (band‑to‑band registration) до субпиксельной точности.
6) SfM / MVS, геопривязка и построение DSM/ ортоплана
- Выполнить feature matching и bundle adjustment с учётом метаданных.
- Использовать GCP или RTK/PPK для жесткой геопривязки; проверять RMSE GCP (целевой RMSE < требуемой посадочной точности).
- Построить плотное облако → DSM/DEM и ортопроекцию (ортофото) с орторектификацией по DSM, учитывая переменную высоту полёта.
7) Топографическая нормализация освещённости
- Рассчитать для каждого пикселя угол падения солнечного луча $\cos i$ из DEM (учёт наклона и азимута).
- Применить C‑коррекцию: ${\rho }_{corr}=\rho \frac{\cos {\theta }_s+c}{\cos i+c}$, где $c$ — коэффициент, найденный регрессией $\rho$ по $\cos i$. (Альтернатива: Minnaert, но C‑cor проще и стабилен.)
8) Мозаика и радиометрическое выравнивание
- Выполнить экспозиционную нормализацию/геометрическое блендинг и гистограммное согласование между кадрами/путями.
- Сохранить итоговую орто‑карту в отражательности (не в DN) для сопоставимости между датами.
9) Вычисление карт растительности и калибровка индексов
- Стандартные индексы: NDVI, GNDVI, SAVI:
- $\text{NDVI}=\frac{NIR-R}{NIR+R}$
- $\text{SAVI}=\frac{(NIR-R)(1+L)}{NIR+R+L}$, где $L\approx 0.5$ для умеренной растительности.
- При необходимости калибровать индексы на поля по результатам съёмок спектрометром/эталонам для перевода в LAI/биомассу через эмпирические модели.
10) Контроль качества и валидация
- Проверить RMSE геопривязки (GCP), смещения band‑to‑band, сравнить рассчитанную отражательность с полевыми измерениями/панелями.
- Сгенерировать карты непараметрической погрешности/маски низкого качеcтва (облака, тень, смаз).
Рекомендуемые практики для будущих съёмок
- Поддерживать равномерную высоту/перекрытие (front overlap 75–80%, side 60–70%), фиксированную выдержку/ISO и одинаковую экспозицию между проходами.
- Фотометрические эталоны (белые/чёрные панели) на поле + полевые спектрометры для эмпирической линии и валидации.
- Использовать RTK/PPK для уменьшения зависимости от GCP при варьирующейся высоте.
Итог: выдайте ортофото в физической отражательной способности (геопривязанное и орторектифицированное по DSM), топографически и радиометрически нормализованные, с сопутствующими картами NDVI/SAVI/LAI и метриками качества (RMSE GCP, расхождения с эталонами).