Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras
Measurement of three dimensional volcanic plume properties using multiple ground based infrared cameras
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使用多个地面红外相机测量三维火山羽流特性
DOI：
10.1016/j.isprsjprs.2019.06.002
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发表时间：
2019
影响因子：
12.7
通讯作者：
Wood K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wood K
本研究提出了一种直接测量火山羽流三维空间特性的方法和原理验证系统。使用从静态地面摄像机收集的多视图图像在三维空间中重建羽流的形状。该方法是利用在危地马拉火山探险期间收集的数据开发的，在那里部署了四台热红外相机，以捕捉定期火山灰丰富的喷发的同步图像。一个空间雕刻的方法被应用到这个问题，以估计在任何时刻的烟羽的体积。通过连续地将该方法应用于连续的图像集，可以推导出其他定量测量，例如漂移方向、上升速率和分散速率。完整的方法工作流程，包括数据采集，校准过程，图像处理，空间雕刻方法，和实际的实施问题。该方法是敏感的摄像机对准，因此，一种新的技术，用于估计摄像机的方位角，如果使用一个高精度的地形模型，描述。还讨论了与相机的数量、同步和分辨率有关的其他误差来源。初步结果使用2017年11月在Volcán de Fuego收集的数据，在1.25小时内，包括三次不同的喷发。
This study presents a method and a proof of principle system for the direct measurement of volcanic plume 3-D spatial properties. The shape of a plume is reconstructed in three dimensions using multi-view imagery collected from static ground-based cameras. The method was developed using data collected during an expedition to Volcán de Fuego in Guatemala, where four thermal infrared cameras were deployed to capture simultaneous images of the regular ash-rich eruptions. A space carving method was applied to the problem to estimate the volume of the plume at any moment in time. By successively applying the method to sequential sets of images, other quantitative measurements such as the drift direction, ascent rate, and dispersion rate can be deduced. The complete method work-flow is presented including data capture, calibration processes, image processing, the space-carving method, and practical implementation issues. The method is sensitive to the camera alignment, hence a novel technique for estimating the camera orientation angles, making use if a high-accuracy terrain model, is described. Other sources of error relating to the number, synchronisation and resolution of the cameras are also discussed. Preliminary results are presented using data collected at Volcán de Fuego in November 2017 over a period of 1.25 h including three distinct eruptions.
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