PowerPoint プレゼンテーション

UAV(Unmanned aerial vehicle) 通 称 ドローン と 呼 ばれる 無 人 飛 行 機 SfM/MVS: StructurefromMotion/M ulti-viewstereo. 動 画 や 連 続 した 静 止 画 から カメラの 撮 影 位 置 を 推 定 し 三 次 元 形 状 を 復 元 する 技 術 連 続 写 真 よ り3Dモデル を 作 成 両 者 を 併 用 することで, 比 較 的 簡 便 に 空 中 写 真 を 撮 影 して,オルソモザイク 画 像 と 地 形 情 報 (DSM)や 構 造 物 の 三 次 元 モデルを 取 得 可 能 しかし SfM/MVSソフトウェアは 安 い 物 でも50 万 円 と 高 額 であることから 個 人 や 小 規 模 事 業 体 等 では 導 入 が 困 難 であった お 金 をかけないでどこまで 出 来 るか? < 主 なSfM/MVSソフトウェア> H28.1 現 在 の 情 報 Accute3D(フランスAccute 社 製, 年 間 使 用 料 270 万 円 ) Pix4D mapper(スイスpix4d 社 製,120 万 円 ) PhotoScan(ロシアAgisoft 社 製,50 万 円.アカデミックは8 万 円 ) VisualSFM(Wu, 2013による,フリー) 123D Catch(Autodesk 社,Webサービス,フリー) DroneDeploy( 米 シリコンバレー Webサービス, 一 部 フリー ベータ 版 ) 昨 年 12 月 に 公 開 されたWebサービス DroneDeploy を 使 用 して 検 証 を 行 った 今 回 の 検 証 に 必 要 な 機 材 及 びデータ 機 材 :UAV 一 式 ( 今 回 はDJI Phantom3 Professional) インターネット 接 続 PC データ: 連 続 画 像 データ( 座 標 値 付 き) DJI Phantom3で 撮 影 すると 自 動 で 付 与 される ステップ1 UAVによる 連 続 画 像 の 撮 影 ポイント 写 真 の 撮 影 方 法 がモデル 処 理 の 重 要 な 要 素! 〇 良 い 例 悪 い 例 真 下 を 撮 影 オーバーラップは 概 ね40~60% 高 度 120m 斜 めに 撮 影 オルソモザイク 画 像 を 作 成 することに 成 功 斜 めの 画 像 のため 斜 めになったオルソ 画 像 注 意 : 150m 以 上 の 高 さを 飛 行 する 場 合 国 土 交 通 省 の 許 可 があらかじめ 必 要

正 確 にオーバーラップ40~60%で 撮 影 するには ある 程 度 のUAV 操 縦 技 術 が 必 要 となる そ こで 事 前 に 飛 行 経 路 をプログラミングし 自 動 で 飛 行 させるアプリを 使 用 することも 可 能 です 使 用 アプリ: Altizure( 今 のところフリー) 開 発 : Everest Innovation Technology Limited 説 明 Altizureアプリケーションは DJIインスパイア 1とファントム3 Professionalを 制 御 し 写 真 を 自 動 でキャプチャするアプリケーションです iphone5sにて 検 証 済 み ここに 予 測 タイムが 表 示 飛 行 経 路 を 設 定 例 :300m 300mを 約 11 分 で 飛 行 ステップ2 WebサービスによるSfM/MVSソフトウェアの 利 用 SfM/MVSとして 使 用 するシステムは DroneDeploy と 言 うWebサービスで クラウド 上 で 演 算 加 工 処 理 を 行 うため システムインストールの 必 要 はありませんが 事 前 に 登 録 が 必 要 です DroneDeploy Upload Download オルソモザイク 画 像 3Dモデル UAVにより 撮 影 した 連 続 画 像 演 算 加 工 処 理 DSM 半 自 動 で 生 成 <クラウド 上 でのデータ 作 成 の 流 れ> 点 群 データのイメージ 連 続 画 像 より 点 群 データ(3 次 元 位 置 座 標 (X,Y,Z)のポイント)を 作 成 座 標 値 よりGCP( 地 上 基 準 点 Ground Control Point)を 追 加 ポイントを 結 んで3Dモデルを 生 成 テクスチャ( 画 像 データ)を 貼 り 付 け オルソモザイク 画 像 及 びDSMを 作 成 VisualSFM(フリーソフト)により 点 群 データを 作 成 した 例 3Dモデル テクスチャ 貼 付 後 ステップ3 エクスポートデータの 利 用 DroneDeployにより 作 成 されたデータは 次 のデータ 形 式 にてエクスポートが 可 能 です 1. Orthomosaic(オルソモザイク 画 像 ) 2. Digital Surface Model(DSM 数 値 表 層 モデル) 3. 3D Model( 立 体 モデル) 4. NDVI Toolbox 及 び NDVI Threshold DroneDeployのHP

1. Orthomosaic(オルソモザイク 画 像 ) UAVで 撮 影 した 空 中 写 真 は 中 心 投 影 であるため 地 形 の 標 高 の 影 響 等 により 歪 んだ 形 状 で 撮 影 され 位 置 関 係 が 実 際 の 地 形 と 重 ね 合 わせても 一 致 しません その ため 空 中 写 真 をそのままではGIS ( 地 理 情 報 システム)には 使 用 で きません しかし オルソ 補 正 さ れたオルソモザイク 画 像 は 地 形 の 凸 凹 や 写 真 の 傾 きが 補 正 される ので 地 形 図 と 同 様 に 利 用 でき GISの 背 景 データとしても 使 用 す ることができます 実 際 にエクスポートしたオルソモザイク 画 像 無 調 整 でGISの 背 景 に 概 ねピッタリ 一 致 ウィキペディアより 抜 粋 2. Digital Surface Model(DSM 数 値 表 層 モデル) 植 生 や 建 築 物 橋 などを 含 めた 地 球 の 表 面 (あるいはその 部 分 )を 表 現 する 一 方 数 値 標 高 モデル(DEM: Digital Elevation Model) は 地 表 面 の 地 形 のデジタル 表 現 であり 数 値 地 形 モデル (DTM; Digital Terrain Model) と 呼 ばれる ことも 多 い このモデルは 一 般 的 に 植 生 や 建 築 物 など 取 り 除 いた 地 表 そのもののモデルです エクスポートデータは DSMの 高 低 を 色 分 けしてオルソ モデル 画 像 として 出 力 されます 中 日 本 航 空 ( 株 )HPより 抜 粋 実 際 にエクスポートしたDSMのオルソモザイ ク 画 像 色 が 赤 いほど 標 高 が 高 く 青 いほど 標 高 が 低 くなっています 路 網 や 森 林 内 の 空 間 を 把 握 しやすい 3.3D Model( 立 体 モデル) 3 次 元 空 間 内 の 仮 想 的 な 立 体 物 を 2 次 元 である 平 面 上 の 情 報 に 変 換 す ることで 奥 行 き 感 ( 立 体 感 )のあ る 画 像 を 出 力 することが 出 来 ます エクスポートされるデータ 形 式 はobjファイルフォーマとなので 3Dモデリング,レンダリングソフ トや 一 般 的 なフリーのCADソフ トなどでも 表 示 が 可 能 な 場 合 が 多 いです 3 次 元 データ 化 することにより あらゆる 角 度 から 画 像 出 力 が 可 能 実 際 に PC 上 でリアルタイムで 動 かすことができるため 臨 場 感 のある 森 林 を 視 察 することが 可 能 です

4.NDVI Toolbox 及 び NDVI Threshold NDVI(エヌディーブイアイ Normalized Difference Vegetation Index)とは 植 生 の 分 布 状 況 や 活 性 度 を 示 す 指 標 として 広 く 使 われているようです 日 本 語 では 正 規 化 差 植 生 指 数 ( 他 に, 正 規 化 植 生 指 数, 植 生 指 数 など)とも 呼 ばれています 本 来 このNDVIを 算 出 するためには 人 間 の 目 で 見 える 光 の 三 原 色 ( 赤 青 緑 )とは 別 に 近 赤 外 が 必 要 となります しかし 最 近 のデジタルカメラは 画 像 を 美 しくするため 赤 外 線 を 出 来 るだ けカットするように 作 られています ( 機 種 によっては 赤 外 線 をある 程 度 感 じる 物 もあるようで す) ところが DroneDeployでは このNDVIを 自 動 で 算 出 し オルソ 画 像 としてエクスポート する 機 能 が 備 えられています 光 の 反 射 率 等 を 調 整 して 出 力 が 可 能 なようですが 今 のところ 信 憑 性 については 不 明 です <DroneDeployによるエクスポート 結 果 例 > < 近 赤 外 について> 沼 津 高 専 物 質 工 学 科 藁 科 研 究 室 HPより 抜 粋 NDVI Toolboxによるオルソ 画 像 <NDVIの 計 算 例 について> 計 算 例 NDVI:-1~+1の 値 植 物 が 茂 っている REDが 低 く なる NDVIが1に 近 づく 植 物 が 茂 っていない REDが 高 く なる NDVIが 低 くなる 植 物 は 赤 波 長 の 光 を 良 く 吸 収 して 光 合 成 に 利 用 しますが 近 赤 外 領 域 の 波 長 は 吸 収 できずに 反 射 してしまいます この 現 象 を 利 用 し 植 物 の 活 性 度 を 測 るためにこの 指 標 が 良 く 用 いられます NDVI Thresholdによるオルソ 画 像 海 外 では ファントム3 のカメラのレンズを 近 赤 外 フィルタに 変 更 したNDV I 特 化 型 のファントムも 販 売 されているようです 農 業 用 システム 込 み ステップ4 利 用 方 法 について( 要 検 討 ) 3Dモデルを 利 用 した 可 能 性 について 次 の 通 りいくつか ピックアップしました しかし どれも 検 証 試 験 など 行 っていな いため 今 後 検 討 していきます 森 林 内 の 樹 高 や 本 数 を 測 定 NDVI 等 による 樹 種 の 判 別 ( 樹 種 による 差 はあまり 見 られないとの 報 告 も) DSMとDTMの 差 分 から 森 林 内 の 蓄 積 を 判 別 Objファイルより3Dプリン タを 使 って 立 体 模 型 を 出 力 し 林 業 専 用 道 などの 路 網 線 形 に 活 用 現 地 適 応 化 試 験 林 のアカエゾマツ フリーソフト MeshLab を 使 ってobjファイルをインポート し 森 林 内 の 樹 高 をいくつか 測 定 してみた 結 果 は 概 ね21m 程 度 で 試 験 林 内 の 標 準 地 ともほぼ 一 致 しましたが 信 憑 性 は 不 明 国 土 地 理 院 HPより 抜 粋 3Dプリンタによる 出 力 例 objファイルフォー マットを 活 用 して 外 注

その 他 各 種 フリーソフトウェアの 紹 介 MeshLab MeshLabはWindows Macで 使 用 できるフリーのソフトウェアです 操 作 機 能 が 絞 られており3D 三 角 メッシュを 編 集 加 工 やファイル 変 換 できるソフトです 3Dスキャニングが 出 始 めのころに3D 加 工 ソフトが 各 種 リリースされてきましたが ソフト 自 体 も 高 額 であったために 開 発 されたフリーソフトウェ アです DroneDeployからエクスポートされたobjファイルをインポート 可 能 です また スマートフォ ンアプリも 存 在 するため こちらでも 表 示 再 生 が 可 能 1.WireFrame ( 点 群 データ) 2.FlatLines ( 点 群 をラインで 結 合 ) 3.Flat (ポリゴンデータへ) 4.Smooth ( 角 をなめらかに) 5.Texture (テクスチャ 貼 付 ) 6.LineOff ( 線 を 不 可 視 へ) MeshLabによる3Dモデルの 出 力 例 紹 介 北 海 道 森 づくりフェスタ2015 in 和 寒 町 の 植 樹 会 場

美 深 町 仁 宇 府 松 山 湿 原 美 深 町 道 有 林 幅 状 間 伐 実 施 現 場 Pix4Dmapper (スイス Pix4D 社 製 ) SfM/MVSソフトウェアの 有 料 ソフトとして 冒 頭 で 紹 介 しております が エクスポート 機 能 など 各 種 機 能 が 制 限 された お 試 し 版 として 海 外 のHPよりダウンロード 可 能 です( 英 語 版 ) DJI Phantom 系 に 特 化 された 仕 様 で 専 用 のアプリも 無 料 で 提 供 されています 使 用 感 は 動 画 からの 解 析 や 画 像 のオーバーラップなど かなりいい 加 減 な 物 まで 演 算 再 現 可 能 な 強 力 なツールです お 試 し 版 でも 自 動 でレポートが 出 力 できます Pix4Dで 出 力 した 解 析 結 果 のレポート 例 1です 全 て 自 動 で 作 成 されます Pix4Dのレポート 例 2です 治 山 事 業 の 魚 道 上 空 ビデオより 作 成 し たオルソ 画 像 です