Skip to main content
Have a personal or library account? Click to login
Note on the compatibility of ICOS, NEON, and TERN sampling designs, different camera setups for effective plant area index estimation with digital hemispherical photography Cover

Note on the compatibility of ICOS, NEON, and TERN sampling designs, different camera setups for effective plant area index estimation with digital hemispherical photography

Open Access
|Apr 2024

Figures & Tables

Figure 1.

Positions for digital hemispherical photography within the test site of Järvselja RAMI birch stand.

Joonis 1. Mõõtmispunktide asukohad Järvseljal RAMI kaasikus vastavalt erinevatele skeemidele. 

Table 1.

Camera setup specifications.

Tabel 1. Mõõtmisteks kasutatud kaamerad. 

VariableCamera setup
IIIIII
Camera modelCanon EOS 5DCanon EOS 600DCanon EOS 2000D
Fisheye LensSigma 8 mm F3.5 EX DGSigma 4.5 mm F2.8 EXSigma 4.5 mm F2.8 EX
Camera height1.3 m1.3 m1.3 m
Camera orientationmagnetic northmagnetic northmagnetic north
Initial ISO640400100
Initial exposure compensation00−1
Initial shutter speed1/321/60Aperture priority
Image aquisitionsinglesingleauto-bracketing
F-stopf/8f/8f/8
Light meteringSpotEvaluativeEvaluative
Sensor size, pixels12.8×10618.0×10624.1×106
Raw image radius*138614501730

* Image radius on senor (pixels for 90 deg. zenith angle).

Figure 2.

Comparison of the average gap fraction of the test stand with different camera setups (SI, SII, SIII) using ICOS, NEON and TERN sampling schemes.

Joonis 2. ICOS, NEON ja TERN võrgustikel kolme erineva kaameraga (SI, SII, SIII) tehtud mõõtmis-test arvutatud keskmised võrastiku läbipaistvused sõltuvalt vaatesuuna seniitnurgast. 

Table 2.

Estimations of effective plant area index PAIe for each sampling scheme taken with each setup and their corresponding standard errors (SE).

Tabel 2. Mõõtmisvõrgustike (ICOS, NEON, TERN) ja kaamerate (Setup I, II ja III) kaupa võrastiku läbipaistvusest arvutatud efektiivne taimkatteindeks PAIe ja selle standardviga (SE).

CameraSampling network
ICOSNEONTERN
PAIeSEPAIeSEPAIeSE
Setup I3.110.063.380.053.110.06
Setup II2.990.063.220.052.940.05
Setup III2.900.053.210.043.080.06
Figure 3.

Effective plant area index PAIe calculated from the data of three camera setups. RSE is the linear regression residual error. Overexposed measurements with Setup III are marked with red crossed circles and excluded from the regression.

Joonis 3. Mõõtmispunktides saadud efektiivse taimkatteindeksi PAIe võrdlus erinevate kaamerate (Setup I, II ja III) kaupa. Kaamera III ülevalgustatud mõõtmised on tähistatud punaste ringristidega ja regressioonimudelist välja jäetud. RSE on mudeli jääkviga. 

Figure 4.

PAIe values from three camera measurements for the ICOS scheme and the locations of the sample images shown in Figure 7.

Joonis 4. Efektiivse taimkatteindeksi PAIe väärtused mõõtmiste jadas ICOS võrgustiku punktides. Ristiga on näidatud joonisel (8) toodud näidispildi mõõtmispunkt. 

Figure 5.

PAIe values from three camera measurements for the NEON scheme.

Joonis 5. Efektiivse taimkatteindeksi PAIe väärtused mõõtmiste jadas NEON võrgustiku punktides. 

Figure 6.

PAIe values from three camera measurements for the TERN scheme.

Joonis 6. Efektiivse taimkatteindeksi PAIe väärtused mõõtmiste jadas TERN võrgustiku punktides. 

Figure 7.

Zoomed-in central parts of the blue channel of the photos taken from ICOS point A8 with setup I (A), setup II (B), and setup III (C).

Joonis 7. Suurendus kaameratega (I, II ja III) ICOS võrgustiku punktis A8 tehtud ülesvõtte keskosast. Kaamera III pildil on näha tugeva ülevalgustatuse ilminguid. 

Figure 8.

Comparison of differences in average gap fractions in the ICOS scheme calculated from measurements with setup I and setup II and processed by the camera operators OpI or OpII. The influence of the image analyst is small compared to the camera factor.

Joonis 8. ICOS mõõtmisvõrgu andmetel saadud võrastiku keskmise läbipaistvuse erinevus kaamerate I ja II andmetel. Sama kaamera piltide töötlemisel on operaatori mõju (OpI, OpII) väike võrreldes kaamera faktoriga. 

Table 3.

Linear relationships between effective plant area index between three camera setups by sampling schemes and using only correct (C) i.e. non-overexposed images of setup III or all (A). RSE is model residual error and N is the number of observations.

Tabel 3. Lineaarsed regressioonmudelid kaamerate ning mõõtmisskeemide kaupa. Kaamera III mudelid on antud kõikide (A) või ainult korrektsete mõõtmiste ehk ülevalgustamata piltide andmete (C) järgi. RSE on mudeli jääkviga ning N on vaatluste arv.

Camera setupSamplingLinear regression Sy = a + bSx
SxSyNetworkSubsetR2abRSEN
IIIICOSA0.970.210.890.0636
IIINEONA0.900.050.940.1036
IIITERNA0.920.210.880.0936
IIIIICOSA0.281.550.450.2736
IIIIICOSC0.920.100.960.1021
IIIINEONA0.231.900.400.2336
IIIINEONC0.84−0.521.150.1223
IIIITERNA0.710.550.810.1836
IIIITERNC0.840.100.970.1324
IIIIIICOSA0.291.440.500.2736
IIIIIICOSC0.930.021.020.0921
IIIIINEONA0.172.150.350.2436
IIIIINEONC0.85−0.731.280.1223
IIIIITERNA0.770.360.920.1636
IIIIITERNC0.870.161.010.1224
DOI: https://doi.org/10.2478/fsmu-2023-0010 | Journal eISSN: 1736-8723 | Journal ISSN: 1406-9954
Language: English, Estonian
Page range: 21 - 36
Published on: Apr 13, 2024
Published by: Estonian University of Life Sciences
In partnership with: Paradigm Publishing Services
Related subjects:

© 2024 Mihkel Kaha, Mait Lang, Shaohui Zhang, Jan Pisek, published by Estonian University of Life Sciences
This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 License.