Calibração radiométrica de imagens obtidas por câmeras utilizadas em veículos aéreos não tripulados

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Gomes, Amanda Pereira Assis
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Agricultura de precisão; Veículos aéreos não tripulados; Imagens multiespectrais; Máquinas e Implementos Agrícolas
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28398

A utilização de veículo aéreo não tripulado (VANT) equipado com câmeras multiespectrais para uso em sensoriamento remoto vem propiciando novas oportunidades para aplicações agrícolas relacionadas a mapeamento e monitoramento dos campos de produção. Câmeras multiespectrais de uso comercial normalmente trabalham na faixa do visível. Entretanto, estudos envolvendo vegetação as vezes carecem de imagens em bandas diferentes das trabalhadas por câmeras comerciais. Com isso algumas câmeras digitais são modificadas para captarem imagens em comprimentos de onda específicos, de acordo com a finalidade do estudo. Ainda assim, para estudos quantitativos as imagens multiespectrais devem passar por processo de calibração radiométrica. Essa calibração converte cada número digital da imagem em valores de reflectância da cena para poder ser utilizada no sensoriamento remoto quantitativo. Com isso se torna necessário um método sistemático de calibração radiométrica que gere imagens multiespectrais com valores de reflectância unitária. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivos: (1) analisar diferentes materiais para confecção de alvos de calibração radiométrica; (2) comparar o desempenho de uma câmera com um sensor com uma câmera multisensor na obtenção de NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalizada). No primeiro estudo foram testados quatro tipos de painéis para confecção dos alvos de calibração, um painel composto por lona e feltro, outro por placas de MDF pintada com tinta fosca, outro por napa, e um quarto painel contendo os quatro materiais lona, feltro, napa e MDF pintada. Foi utilizada uma câmera modificada que coleta imagens nas bandas do vermelho verde e infravermelho próximo. A coleta das imagens foi realizada durante três dias seguidos no mesmo horário e em quatro alturas de voo diferentes sendo elas 20, 40, 60 e 80m. A área de estudo é uma área plana cultivada com gramínea. Durante a coleta das imagens foi determinado o NDVI, com auxílio de sensor ativo, de dez pontos experimentais espalhados aleatoriamente na área. As imagens coletadas passaram por calibração radiométrica pelo método da linha empírica em que foram coletados números digitais brutos de cada painel que foram utilizados para gerar a regressão de calibração juntamente com a assinatura espectral de cada painel medida em laboratório. Os resultados mostram que dentre os materiais testados a napa apresentou os melhores resultados para auxílio na calibração radiométrica de imagens multiespectrais. Para as condições estudadas a altura de voo não influenciou significativamente na calibração radiométrica. No segundo estudo foram utilizadas duas câmeras multiespectrais, uma câmera com um único sensor CCD modificada para captar os comprimentos de onda da banda do infravermelho próximo, e uma câmera composta por cinco sensores capaz de coletar imagens em cinco bandas. As câmeras foram acopladas em VANTs para levantamento dos dados. A área de estudo é uma área montanhosa cultivada com a cultura do café. As coletas das imagens foram realizadas no mesmo horário do dia e durante três dias a um intervalo de vinte dias cada coleta. Durante a aquisição das imagens foram coletados com sensor ativo o NDVI de trinta e seis pontos experimentais dispostos aleatoriamente na área de estudo. Para calibração radiométrica das imagens foi utilizado quatro alvos de calibração de napa nas cores branca, preta, cinza claro e cinza escuro. As imagens obtidas com a câmera modificada após a calibração radiométrica apresentou padrão de variabilidade espacial do NDVI semelhante ao sensor de NDVI e as imagens da câmera composta por cinco sensores. No entanto, os valores de NDVI obtidos com as imagens calibradas da câmera modificada foram sempre inferiores aos valores determinados pelo sensor ativo e pela câmera equipada com cinco sensores. Em câmeras modificadas não é possível configurar os parâmetros separadamente para cada banda da imagem, com isso uma banda sobrepõe a outra, não sendo possível determinar exatamente a reflectância em cada banda. A câmera modificada é apta para observação dos padrões da cultura, uma vez que apresentou correlação significativa com o sensor ativo de NDVI, entretanto, seu uso não é recomendado para estudo da variabilidade temporal da cultura. Por outro lado, câmeras multisensor mostram-se adequadas para o estudo da variabilidade temporal da cultura. Palavras-chave: Agricultura de Precisão. Veículo aéreos não tripulados. Imagens multiespectrais.