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Automatic thresholding for digital hemispherical photography

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This paper proposes an automatic thresholding method for the discrimination of sky and canopy elements in color hemispherical photographs taken with a digital camera (Nikon Coolpix 950). The exposures for photography were principally determined on the basis of zenith luminance. DIFphoto, which is diffuse transmittance calculated from the hemispherical photographs, was related to DIFsensor, which is diffuse transmittance measured directly with a photosynthetic photon flux density sensor. First, the thresholds for calculation of DIFphoto were manually assessed in the photographs to obtain the best match with DIFsensor. At the lower pixel-value level in the pixel histograms from the photographs, L-shaped curves were always recognized, and the threshold occurred at the point with the maximum curvature. Second, an automatic thresholding algorithm, taking into account the position of the thresholds, was computerized. Third, the relationships between DIFphoto and DIFsensor were field-tested across a wide range of light conditions. The method was effective in a planted coniferous forest and a natural broad-leaved forest and under overcast, twilit, and sunny sky conditions. The coefficients of determination between DIFsensor and DIFphoto were greater than 0.99. However, DIFphoto taken with Auto-Exposure was overestimated under dense canopy.

Cet article propose une méthode automatique de fixation du seuil pour distinguer le ciel et la canopée sur des photographies hémisphériques en couleurs prises avec une caméra digitale (Coolpix 950 de Nikon). L'exposition pour les photographies a été déterminée surtout sur la base de la luminance au zénith. DIFphoto, qui est la transmittance diffuse calculée à partir des photographies hémisphériques, était relié à DIFcapteur, qui est la transmittance diffuse mesurée directement avec un capteur densité de flux photonique photosynthétique. Dans un premier temps, les seuils pour calculer DIFphoto ont été évalués manuellement sur les photographies pour obtenir la meilleure relation avec DIFcapteur. Au niveau le plus bas de la valeur des pixels dans les histogrammes de pixels provenant des photographies, les courbes en forme de L étaient toujours détectées et le seuil était situé au point de courbure maximale. Dans un deuxième temps, un algorithme de détermination automatique du seuil qui tenait compte de la position des seuils a été calculé. Dans un troisième temps, les relations entre DIFphoto et DIFcapteur ont été testées sur le terrain pour une large gamme de conditions de lumière. La méthode était efficace dans une plantation de conifères et une forêt feuillue naturelle, sous des conditions de ciel nuageux, crépusculaire et ensoleillé. Les coefficients de détermination entre DIFcapteur et DIFphoto étaient supérieurs à 0,99. Cependant, avec une exposition automatique DIFphoto était surestimé sous un couvert végétal dense.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2004

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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