Method Article

Reefshape: un sistema per la raccolta efficiente e l'elaborazione automatizzata di dati di fotogrammetria subacquea di serie temporali per il monitoraggio dell'habitat bentonico

DOI:

10.3791/67343

⸱

June 13th, 2025

 ,  ,  , 
1Perry Institute for Marine Science, 2School of Life Sciences, Arizona State University, 3Center for Global Discovery and Conservation Science, Arizona State University, 4School of Ocean Futures, Arizona State University, 5School of Earth and Space Exploration, Arizona State University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Qui viene presentato un protocollo per la raccolta e l'elaborazione dei dati di fotogrammetria subacquea, tra cui una pipeline di elaborazione delle immagini significativamente semplificata e completamente automatizzata che consente di ottenere output georeferenziati e allineati alle serie temporali pronti per l'estrazione, l'analisi e l'applicazione dei dati ecologici.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L'imaging di grandi aree (LAI) attraverso la fotogrammetria structure-from-motion ha guadagnato una notevole trazione come strumento di monitoraggio per gli ecosistemi delle barriere coralline, consentendo la creazione di un modello digitale di una sezione di barriera corallina che può essere analizzato ex situ per raccogliere dati su una composizione bentonica, complessità strutturale e altre metriche. Sebbene siano stati utilizzati una varietà di approcci, un approccio sistematico alla raccolta dei dati e all'elaborazione informatica rimane una necessità per molti ricercatori. Per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato ReefShape, un flusso di lavoro semplice e completo per la raccolta di immagini subacquee, la georeferenziazione, l'elaborazione dei dati e l'allineamento delle serie temporali. Raccomandazioni specifiche sul sistema di telecamere e istruzioni per l'acquisizione delle immagini sono fornite in base alla nostra esperienza. Viene descritto un processo per incorporare la georeferenziazione del mondo reale utilizzando marcatori permanenti di controllo del terreno fissati al substrato che facilita l'allineamento automatico dei set di dati delle serie temporali. È stata sviluppata una serie di script di elaborazione per automatizzare il flusso di lavoro di elaborazione dei dati, ottimizzando e semplificando notevolmente il processo normalmente lungo e complesso. Il nostro approccio scriptato mira a ridurre l'onere dell'elaborazione dei dati per i ricercatori della barriera corallina, aumentare l'efficienza della pipeline di fotogrammetria ed esportare i dati in formati pronti per l'analisi per l'uso nei comuni programmi di segmentazione delle immagini GIS e della barriera corallina. I metodi qui descritti forniscono una soluzione completa per integrare la fotogrammetria come strumento di monitoraggio della barriera corallina, pur rimanendo flessibili e lasciando al ricercatore la possibilità di condurre analisi specifiche.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le barriere coralline sono uno degli ecosistemi più ricchi di biodiversità ed economicamente importanti a livello globale e devono affrontare sfide senza precedenti dovute ai cambiamenti climatici, alle malattie, alla pesca eccessiva e ad altri fattori di stress 1,2,3. Il monitoraggio degli ecosistemi delle barriere coralline è particolarmente difficile a causa della loro posizione spesso remota e delle difficoltà intrinseche con la ricerca subacquea; Pertanto, le barriere coralline sono state storicamente poco studiate4. Monitorare efficacemente le barriere coralline su più scale spaziali che vanno dal microbico5 all'arcipelago6 e al globale7 è essenziale per comprendere il loro declino, nonché per pianificare, monitorare e valutare gli sforzi di intervento8. Uno strumento che è diventato popolare per monitorare le condizioni del benthos della barriera corallina su una scala da decine a centinaia di metri quadrati è l'imaging a fotomosaico, un termine che si riferisce a mappe ad alta risoluzione costituiteda fotografie subacquee sovrapposte cucite insieme. Questi mosaici consentono ai ricercatori di visualizzare un'area della barriera corallina più grande di quella che può essere catturata in una singola fotografia, da cui il termine imaging di grandi aree (LAI)10. I mosaici possono essere successivamente analizzati per estrarre informazioni ecologiche rilevanti, come la percentuale di copertura corallina, le dimensioni della colonia, la distribuzione delle specie e la composizione bentonica11. I progressi nell'informatica e la disponibilità di software standard consentono ora di completare questo processo utilizzando la fotogrammetria struttura-da-movimento (SfM). SfM prevede l'analisi delle foto alla ricerca di punti di corrispondenza che vengono utilizzati per ricostruire l'orientamento tridimensionale delle foto e dei punti di collegamento, consentendo la creazione di un'accurata replica virtuale della barriera corallina 12,13,14. Le indagini SfM/LAI sono diventate comuni nella ricerca sulle barriere coralline, consentendo nuove intuizioni sull'ecologia della comunità corallina10, sulla complessità dell'habitat15,16, sulle risposte della comunità corallina agli eventi di sbiancamento17,18, sugli uragani19 e sul ripristino dei coralli20.

Sono stati sviluppati diversi approcci per l'utilizzo del LAI per il monitoraggio della barriera corallina 21,22,23,24, con il risultato di una vasta gamma di scelte disponibili per i professionisti che cercano di sfruttare la tecnologia. Tuttavia, l'uso efficace del LAI nella ricerca sulla barriera corallina è complesso e richiede un notevole sforzo di apprendimento. Sono essenziali competenze nelle immersioni subacquee, nella navigazione subacquea, nella fotografia subacquea, nell'utilizzo del software, nella cura e nella gestione dei dati. Inoltre, l'esperienza in ecologia è fondamentale per analizzare e interpretare efficacemente i prodotti di dati. I flussi di lavoro esistenti tendono a concentrarsi principalmente sull'acquisizione delle immagini senza fornire una guida sufficiente per i protocolli delle serie temporali, la raccolta dei metadati (ad esempio, ridimensionamento, profondità e posizione) o l'elaborazione dei dati post-viaggio sul campo: tutti passaggi essenziali per una raccolta dati accurata e ripetibile. Anche i costi associati ai flussi di lavoro LAI tendono ad essere elevati, utilizzando costosi sistemi di telecamere e configurazioni di computer. Permane una forte necessità tra i ricercatori di una metodologia completa, semplice ed efficiente, che si traduca in dati di qualità sufficiente per rispondere a un'ampia gamma di domande di ricerca attuali e future. Affrontiamo questo problema sviluppando un approccio robusto ed efficiente per l'LAI subacquea che riduce lo sforzo e la complessità dell'elaborazione e minimizza i costi, migliorando al contempo la qualità dei dati. Il nostro nuovo approccio consente una rapida acquisizione, l'elaborazione automatizzata e l'allineamento delle serie temporali delle immagini per fornire prodotti di dati di alta qualità per lo studio e l'analisi ecologica della barriera corallina. Il costo totale di avvio dell'implementazione di questo approccio è di circa $ 5.000 - $ 8.000 USD (inclusi sistema di fotocamere, materiali, computer dedicato e software), a seconda che l'utente possa accedere a prezzi educativi per il software di fotogrammetria. Attraverso l'applicazione dei nostri metodi, miriamo ad assistere i ricercatori della barriera corallina nell'ottimizzazione dei loro sforzi di raccolta ed elaborazione dei dati, consentendo flussi di lavoro più efficienti che facilitano l'estrazione e l'analisi rapida di dati ecologici di barriera corallina di importanza critica.

Il metodo qui descritto, che chiamiamo "ReefShape", ha tre principali nuovi contributi: (1) l'uso di marcatori di controllo del terreno semi-permanenti fissati al substrato per consentire la georeferenziazione automatica e l'allineamento delle serie temporali dei set di dati, (2) l'uso di un rilevamento personalizzato basato su app per facilitare la raccolta e la formattazione dei dati di localizzazione e (3) l'implementazione di un processo completo di script costruito per automatizzare completamente la pipeline di fotogrammetria, riducendo drasticamente il lavoro umano durante la fase di elaborazione su cui si fa affidamento in altri protocolli LAI 20,21,22,23. Come questi altri protocolli LAI, ReefShape si basa sull'uso di Agisoft Metashape25 (di seguito denominato "il programma di fotogrammetria") per l'elaborazione fotogrammetrica e utilizza inoltre l'applicazione gratuita per smartphone ESRI Survey12326(di seguito denominata "l'app di rilevamento") per la raccolta dei dati di localizzazione. Questo protocollo è progettato per essere semplice ma robusto, non richiede sistemi multi-camera24 o indagini geodetiche complesse13 pur soddisfacendo l'obiettivo di fornire dati di alta qualità, definiti come modelli 3D completati, fotomosaici e modelli digitali di elevazione con geometria, scala e posizione accurate; risoluzione e nitidezza sufficienti per identificare visivamente gli organismi bentonici a livello di specie o genere; nessuna grave lacuna o buco nei dati; colore accurato; e, nel caso di dati di serie storiche, il corretto allineamento tra i punti temporali. L'approccio specifico qui descritto fornisce un quadro di riferimento per la raccolta e l'elaborazione dei dati per raggiungere questi obiettivi.

Spinti dai progressi nell'apprendimento automatico, prevediamo che verranno sviluppati nuovi strumenti di analisi per un'estrazione più rapida e accurata dei dati ecologici dai fotomosaici. Pertanto, concentriamo i nostri sforzi sulla raccolta di immagini subacquee di alta qualità e sull'automazione della pipeline di fotogrammetria, lasciando le analisi specifiche in gran parte agli utenti di questo protocollo in base alle loro diverse esigenze. Questo processo scriptato, che mira ad essere ampiamente applicabile alla comunità di ricerca sulla barriera corallina, include opzioni per esportare prodotti di dati formattati come GeoTIFF di specifiche variabili su misura per i comuni software GIS e TagLab, un'applicazione appositamente costruita per l'annotazione rapida degli ortomosaici della barriera corallina27.

Panoramica del protocollo
Il metodo ReefShape si articola in due fasi principali: raccolta dei dati in situ ed elaborazione dei dati su un computer. Il metodo è funzionale per dimensioni di appezzamento da ~25 m2 fino a >1000 m2, con profondità variabili da ~1 m a 30 m. È stato dimostrato che appezzamenti di 300-400 m2 sono ideali per catturare efficacemente la diversità dei coralli sulle barriere coralline dei Caraibi28. Tuttavia, è stato riscontrato che gli appezzamenti più grandi di ~100 m2 possono essere difficili da navigare per i topografi alle prime armi. Pertanto, una dimensione del grafico di 10 m x 10 m è descritta nel protocollo come punto di partenza, ma non intendiamo vincolare gli utenti con questo suggerimento. Piuttosto, si suggerisce agli utenti di scegliere la dimensione del grafico in base alla propria esperienza e alle proprie esigenze di ricerca. Il processo di raccolta dei dati rimane effettivamente lo stesso per qualsiasi dimensione di appezzamento scelta.

Quando un appezzamento viene stabilito per la prima volta, il topografo inizia fissando in modo permanente quattro targhette di marcatura univoche con bersagli di fotogrammetria codificati (Figura 1D) al substrato ad ogni angolo (Figura 2), utilizzando un computer subacqueo per misurare la profondità di ciascun marcatore. Le barre di scala codificate (Figura 1E) sono temporaneamente posizionate all'interno del plot, e le foto rivolte verso il substrato sono raccolte dal subacqueo con una singola fotocamera mirrorless e un obiettivo rettilineo grandangolare posizionato a 1,5 m - 2 m sopra la barriera corallina, nuotando in uno schema di "tosaerba" a doppio incrocio, simile ad altri protocolli stabiliti 11,21,24,. L'intero processo (compresa la prima configurazione e la fotografia) può essere in genere completato in un'unica immersione, anche se potrebbero essere necessarie più immersioni per trame più profonde o più grandi. Dopo la fotografia, il topografo utilizza un'unità GPS Bluetooth montata su un dispositivo di galleggiamento (Figura 1C) e uno smartphone per raccogliere i punti GPS sulla superficie sopra ogni indicatore d'angolo utilizzando un modulo personalizzato all'interno dell'app di rilevamento, che quindi invia via e-mail i dati di riferimento all'utente in un foglio di calcolo preformattato. Nelle successive indagini sui lotti, il geometra non raccoglie dati di riferimento né installa marcatori e deve solo localizzare e pulire i marcatori d'angolo esistenti e raccogliere foto, semplificando il processo di raccolta dei dati delle serie temporali.

Per l'elaborazione dei dati, è stato sviluppato un set di script Python personalizzati che si interfacciano con il programma di fotogrammetria per automatizzare la pipeline (Figura 3), normalmente un processo che richiede l'intervento umano in diversi punti. Le principali fasi di elaborazione della pipeline automatizzata includono la creazione di una nuvola di punti di collegamento e la stima delle posizioni della telecamera, la costruzione di un modello mesh 3D della barriera corallina, la creazione di un modello di elevazione digitale (DEM) 2,5D, la costruzione di un fotomosaico ortorettificato 2D e la definizione di una regione di interesse (ROI) delimitata dai quattro indicatori angolari (Figura 4). In questo flusso di lavoro, l'utente inserisce le foto e i dati di riferimento in un'interfaccia grafica (Figura 1 supplementare) all'inizio dell'elaborazione, piuttosto che dover procedere attraverso numerosi passaggi prima di aggiungere manualmente i dati di riferimento e generare prodotti di dati, come è comune in altri flussi di lavoro 21,22,23,24. Per l'elaborazione di serie temporali, i marcatori d'angolo permanenti facilitano l'allineamento automatico dei punti temporali, eliminando la necessità di un allineamento manuale. L'uso di un flusso di lavoro standardizzato e basato su script aiuta a garantire la coerenza dei dati e consente di risparmiare un notevole sforzo umano durante l'elaborazione, soprattutto nei progetti con molti punti temporali. È inclusa anche una suite di script autonomi per automatizzare varie attività di elaborazione, tra cui il calcolo di un rapporto tra area superficiale 3D e area planare, una metrica importante per valutare la complessità strutturale della barriera corallina19,29.

figure-introduction-1
Figura 1: Materiali chiave necessari per la parte di raccolta dati di questo protocollo. (A) fotocamera mirrorless con obiettivo rettilineo grandangolare, (B) custodia subacquea con porta a cupola per adattarsi a fotocamera/obiettivo, (C) dispositivo kickboard GPS Bluetooth, (D) marcatori d'angolo codificati rilevabili automaticamente per il controllo permanente del terreno e la georeferenziazione del tracciato e (E) barre di scala codificate utilizzate per impostare le dimensioni del modello. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOTA: Vedere il file supplementare 1, sezioni 1 e 2 per le fasi di preparazione dell'attrezzatura.

1. Impostazione della trama

  1. Installazione dei marcatori d'angolo (solo per il punto temporale iniziale)
    1. Selezionare un grafico adatto in un campo. Assicurati che la sicurezza sia prioritaria durante tutto il processo. Per questo protocollo, viene descritto un grafico di 10 m x 10 m.
      NOTA: Il protocollo può essere eseguito da un singolo ricercatore o da una coppia di amici e può essere adattato per la maggior parte delle dimensioni del lotto a seconda delle esigenze di ricerca.
    2. Una volta scelta la trama, installa i quattro marcatori d'angolo mentre sei su SCUBA. Fissare i marcatori d'angolo 1-4 (Figura 1D) al substrato in ordine sequenziale agli angoli del lotto utilizzando un martello e 4 chiodi, facendo attenzione a non fratturare il substrato o danneggiare i coralli viventi sensibili. Trovare luoghi adatti per installare i marcatori (ad esempio, aree relativamente piatte di substrato non vivente che siano facilmente visibili direttamente dall'alto e che non possano essere danneggiate o bioerose rapidamente).
    3. Per coerenza e per facilitare la navigazione e il riposizionamento del grafico, installare i marcatori di tracciato in senso orario. Installare il marcatore 1 nell'angolo NE, il marcatore 2 nell'angolo SE, il marcatore 3 nell'angolo SW e il marcatore 4 nell'angolo NW, utilizzando un metro a nastro e una bussola, se necessario.
      NOTA: La Figura 2A mostra un marcatore installato correttamente e la Figura 2D mostra una panoramica del layout del grafico, con tutti i marcatori disposti a ~10 m di distanza l'uno dall'altro in uno schema quadrato.
    4. Registra le profondità dei marcatori. Utilizzando un computer subacqueo o un altro profondimetro, registrare la profondità di ciascuno dei quattro indicatori angolari con l'approssimazione di 10 cm su una lavagna da immersione.
    5. Opzionalmente, nei casi in cui l'installazione di pennarelli permanenti non è consentita o fattibile, è possibile posizionare dei marcatori angolari temporanei (vedere il File supplementare 1, Sezione 3) sul substrato negli angoli del grafico. Questi marcatori possono essere recuperati in un secondo momento.
  2. Posizionamento della barra di scala (tutti i punti temporali)
    1. Dopo aver disposto i marcatori d'angolo, posizionare 3-5 barre della scala (vedere il file supplementare 1, sezione 1) in posizioni stabili all'interno della trama, utilizzando un peso da immersione o una piccola roccia per appesantire ciascuna barra della scala per evitare che si muovano durante la fotografia. A meno che non si utilizzi una scheda grigia per il bilanciamento del bianco della fotocamera (vedere il passaggio 2.1.2), assicurarsi che almeno una barra della scala sia vicina alla profondità mediana del grafico.
      NOTA: Le barre della scala devono essere visibili dall'alto, non possono coprire oggetti importanti come i coralli e non possono essere flette/piegate in modo da accorciare la lunghezza misurata tra i marcatori.

2. Acquisizione delle immagini

NOTA: Particolare attenzione deve essere prestata alla corretta configurazione delle impostazioni della fotocamera, poiché ciò è fondamentale per garantire dati di alta qualità. Per questo protocollo si consiglia una fotocamera mirrorless con obiettivo grandangolare. Vedere la Tabella 1 e il File supplementare 1, Sezione 4 per le impostazioni chiave della fotocamera e le raccomandazioni di sistema. Abbinalo a una custodia subacquea e a una porta a cupola che si abbina all'obiettivo. L'obiettivo è mantenere immagini nitide.

Impostazioni della fotocameraRaccomandazione
Modalità di imagingManuale
AperturaF8, F5.6 se la trama è a >15 m di profondità o in condizioni di scarsa illuminazione
Velocità dell'otturatore1/500 s, 1/320 s in condizioni di scarsa illuminazione o zero surge
ISOAutomatico
Bilanciamento del biancoPersonalizzato (impostato su punto di bianco alla profondità mediana)
StabilizzazioneOn (se disponibile)
Formato immagineJPEG + RAW
Intervallo1 secondo
Messa a fuoco automaticaAF-S (si concentra sul primo fotogramma della sequenza)
Tipo di otturatoreMeccanico o EFCS (non silenzioso o elettronico)
Uniformità dell'esposizione/Sensibilità di tracciamento AESpento / Alto

Tabella 1: Impostazioni importanti della fotocamera necessarie per massimizzare la qualità dei dati durante la raccolta di immagini per la fotogrammetria subacquea. Queste impostazioni si applicano alla maggior parte delle fotocamere mirrorless o DSLR, ma sono adattate alla configurazione specifica consigliata nella tabella dei materiali.

  1. Imaging della barriera corallina (tutti i punti temporali)
    1. Assemblare il sistema della fotocamera e l'alloggiamento secondo le raccomandazioni del produttore e le pratiche standard di fotografia subacquea per garantire il corretto funzionamento e l'impermeabilità subacquea. Assicurarsi che la fotocamera sia in modalità di esposizione manuale (M), che l'apertura sia impostata su f/8, che lavelocità dell'otturatore sia di 1/500 di secondo e che l'ISO sia impostato sulla modalità automatica per ottenere l'esposizione corretta per ogni fotogramma. Per le impostazioni dettagliate, vedere la Tabella 1.
      NOTA: In condizioni di oscurità e profondità, è possibile utilizzare un'apertura di 5,6 e una velocità dell'otturatore di 1/320 s per aumentare la quantità di luce e ridurre il rumore dell'immagine.
    2. Utilizzando una carta grigia o una barra della scala alla profondità mediana del grafico, impostare un bilanciamento del bianco personalizzato con la fotocamera puntata verso il basso verso la carta grigia o la parte bianca della barra della scala, facendo attenzione a evitare di ombreggiare il punto di riferimento bianco. Completalo immediatamente prima di iniziare la raccolta delle immagini.
    3. Navigare fino a un angolo del grafico e posizionare la telecamera a 1,5-2 m sopra il substrato, puntata verso il basso (Figura 2C). Metti a fuoco automaticamente la fotocamera sulla barriera corallina e inizia l'intervallo per raccogliere le foto a 1 fotogramma/s.
    4. Inizia a nuotare a una velocità confortevole verso un angolo di trama adiacente, raccogliendo il primo passaggio di foto. Ruotare di 180° e raccogliere una seconda passata fotografica a circa 1 m di distanza dalla prima passata, costantemente 1,5-2 m sopra il substrato. Ripetere l'operazione per completare i passaggi antiparalleli in uno schema simile a quello di un tosaerba sopra l'intero appezzamento, includendo un buffer di almeno 0,5 m attorno al perimetro (Figura 2D, set 1). Evita gli spazi vuoti nella copertura delle foto e assicurati che tutte le barre della scala e i marcatori d'angolo siano inclusi nelle foto.
      NOTA: La navigazione viene eseguita dal geometra, in genere su SCUBA (o snorkeling per le trame a < 2 m di profondità), utilizzando la memorizzazione delle caratteristiche chiave della barriera corallina per mantenere la copertura. Un secondo topografo e/o compagno di immersione può assistere con la navigazione. L'obiettivo è quello di raccogliere foto sovrapposte (~80% di sovrapposizione frontale, ~60% di sovrapposizione laterale) che coprano completamente tutte le superfici della barriera corallina all'interno dell'area contenuta dai marcatori e di un'area cuscinetto di 0,5 m.
    5. Eseguire il set di passaggi di raccolta immagini 2. Quando la prima serie di passaggi è completa, gira di 90° e raccogli una seconda serie di passaggi sopra la barriera corallina, completando uno schema a griglia (Figura 2D, set 2). Le foto devono essere scattate principalmente rivolte verso il basso, ad eccezione delle aree ad alto rilievo in cui la fotocamera deve essere inclinata obliquamente per rimanere puntata perpendicolarmente alla superficie del substrato.
      NOTA: Questa seconda serie di passaggi ha lo scopo di garantire la completa sovrapposizione e copertura del grafico. Un'ulteriore raccolta di foto nelle aree chiave e/o ad alto rilievo del lotto è accettabile e consigliata per i grafici complessi per garantire una copertura completa delle immagini.
    6. Pulisci la trama. Al termine della raccolta delle immagini, raccogli le barre della scala e tutti i materiali rimasti. I marcatori d'angolo permanenti sono gli unici materiali destinati ad essere lasciati sulla barriera corallina.
      NOTA: Se si utilizzano marcatori d'angolo temporanei, è necessario raccogliere i dati di riferimento (sezione 3) prima di rimuovere i marcatori. Si consiglia di far raccogliere i dati di riferimento da un secondo topografo mentre il primo sta fotografando il grafico.

figure-protocol-1
Figura 2: Impostazione della trama e fotografia. (A) mostra un marcatore d'angolo appena installato, mentre (B) mostra un marcatore in posizione 13 mesi dopo l'installazione. (C) mostra un subacqueo che conduce un'indagine alla distanza appropriata sopra la barriera corallina, e (D) mostra un diagramma del processo fotografico del grafico con due serie perpendicolari di passaggi antiparalleli (linee rosse e blu) che comprendono l'area contenuta dai marcatori d'angolo (riquadro tratteggiato nero), senza spazi considerevoli. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

3. Rilevazione dei dati di riferimento

NOTA: Per il kit GPS e la configurazione del rilevamento ReefShape, vedere il file supplementare 1, sezione 2. Se la raccolta dei punti GPS non è fattibile, è possibile utilizzare l'approccio di elaborazione automatizzata ReefShape (sezione 5). Un sondaggio separato che facilita la formattazione di un file di riferimento con le coordinate locali è disponibile sulla pagina GitHub (https://github.com/Perry-Institute/ReefShape) insieme alle istruzioni per l'uso.

  1. Sondaggio ReefShape (solo per il punto temporale iniziale)
    1. Apri il rilevamento ReefShape all'interno dell'app di rilevamento (Figura supplementare 1) su uno smartphone e inserisci i metadati importanti (iniziali del geometra, e-mail, nome del grafico e note). Riponi lo smartphone in una custodia impermeabile. Con il kit kickboard GPS (Figura 2C) e lo smartphone, nuota sopra la trama.
    2. Individua il bersaglio 1, posiziona la tavoletta GPS sulla superficie direttamente sopra il bersaglio e, all'interno del rilevamento ReefShape sul telefono, tocca l'icona del mirino per raccogliere un punto GPS. Passa all'obiettivo successivo. Registra la posizione del bersaglio 2 nella seconda ripetizione, il bersaglio 3 nella 3a e il bersaglio 4 nella quarta. Ritorna alla barca o alla riva.
    3. Nel rilevamento ReefShape, inserire le informazioni sulla profondità corrispondenti a ciascun indicatore. Verifica che i dati siano corretti (ad esempio, stime ragionevoli dell'accuratezza, assenza di posizioni vuote o profondità), quindi invia.
      NOTA: Il processo di raccolta dei dati GPS può essere completato da un secondo ricercatore mentre il primo raccoglie le foto per risparmiare tempo. L'invio richiede l'accesso a Internet, ma i sondaggi possono essere archiviati nella posta in uscita per inviarli in seguito, se necessario. Una volta inviato, l'utente riceverà un'e-mail con i dati di localizzazione preformattati.

4. Ripeti i punti temporali

  1. Ispezione e manutenzione del terreno (solo per punti temporali successivi)
    1. Quando si torna a un grafico per le immagini ripetute, riposizionare prima il grafico e trovare i marcatori d'angolo (Figura 2B), utilizzando i dati GPS originali o una stampa del fotomosaico del punto temporale originale come riferimento, se necessario. In caso di bioincrostazioni sulla superficie del marcatore, utilizzare un raschietto di plastica o un dispositivo simile per pulire la superficie, assicurandosi che il design del bersaglio sia facilmente visibile.
    2. Se un marcatore viene perso o danneggiato in modo tale che il disegno circolare del bersaglio non sia più chiaro, sostituirlo con lo stesso processo di installazione del passaggio 1.1.2. Se possibile, sostituire il pennarello nella posizione precedente (+/- ~5 cm). È fondamentale che il marcatore di ricambio abbia lo stesso numero di destinazione dell'originale. Prendere nota dei marcatori che vengono sostituiti.
  2. Fotografia della trama (stesso processo per tutti i punti temporali)
    1. Posiziona le barre della scala. Vedere il passaggio 1.2 del protocollo.
    2. Imposta il bilanciamento del bianco personalizzato e raccogli le immagini. Vedere la sezione 2 del protocollo.

figure-protocol-2
Figura 3: Diagramma di flusso che mostra le fasi del flusso di lavoro della fotogrammetria automatizzate tramite lo script principale ReefShape. Le immagini, un file di lunghezza della barra di scala e il file di georeferenziazione (caselle arancioni) vengono inseriti nello script, che quindi automatizza tutte le fasi di elaborazione essenziali (caselle blu), ottenendo prodotti di dati (caselle verdi) pronti per l'analisi. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

5. Trattamento dei dati

NOTA: Vedere il file supplementare 1, sezione 5 per la procedura di configurazione del software.

  1. Importazione di immagini
    1. Importa tutte le foto dall'imaging di stampa sul computer di elaborazione, separando le foto JPEG e RAW in sottocartelle separate.
    2. Scarica i dati di riferimento. Assicurarsi che il file di testo della lunghezza della barra della scala (vedere File supplementare 1, Sezione 1) sia memorizzato in una posizione di facile accesso sul computer. Scarica e archivia allo stesso modo il file CSV di georeferenziazione che è stato inviato automaticamente via e-mail al momento dell'invio dei dati di georeferenziazione all'interno del sondaggio ReefShape (sezione 3 del protocollo).
  2. Flusso di lavoro principale di ReefShape (primo punto temporale)
    1. Apri un nuovo progetto all'interno del programma di fotogrammetria e seleziona Full ReefShape Workflow dalla barra del menu personalizzato di ReefShape . Verrà visualizzato un pannello di interfaccia grafica (vedere la Figura 2 supplementare).
    2. Nella prima sezione (Impostazione progetto), fare clic su Crea nuovo per assegnare un nome al progetto (nome del grafico) e selezionarne la posizione di memorizzazione. Nella seconda casella, fai clic su Rinomina blocco per denominare il blocco attivo con la data di raccolta dell'immagine nel formato AAAAMMGG. Nella terza casella, fai clic su Seleziona foto per selezionare e importare la cartella contenente le foto JPEG per la stampa. Fare clic su Salva progetto per completare l'inizializzazione del progetto.
    3. Nel secondo pannello (Generale) dell'interfaccia Full ReefShape Workflow , iniziare impostando il sistema di coordinate. Selezionare l'altezza WGS84 + EGM96 (EPSG: 9707), in quanto combina il sistema di coordinate WGS84 utilizzato dall'unità GPS con un modello di geoide integrato (EGM96) che approssima il livello del mare.
      NOTA: Se l'utente non ha raccolto dati sulla posizione reale, il sistema di coordinate deve essere impostato su Coordinate locali (m). Le impostazioni predefinite nel pannello generale (Preselezione generica: On, Qualità mesh: Media, Risoluzione predefinita: Off, Risoluzione personalizzata: 0,5 mm) sono progettate per essere applicate al protocollo specifico qui descritto. Lo script è flessibile per soddisfare le esigenze dei ricercatori e le impostazioni possono essere regolate di conseguenza.
    4. Nella parte inferiore del pannello Generale , fai clic sul pulsante Seleziona cartella per impostare un percorso di output per i prodotti di dati. Selezionare le caselle per i prodotti di dati di output desiderati in base alle esigenze per l'analisi.
    5. Imposta il pannello Georeferenziazione . Selezionare Sì per utilizzare i marcatori rilevabili automaticamente. Fare clic su Seleziona file accanto alla casella della barra della scala per individuare il file di testo della scala (vedere File supplementare 1, Sezione 1). Fare clic su Seleziona file accanto alla casella del file di georeferenziazione per individuare il file CSV di riferimento dal rilevamento ReefShape per il grafico.
      NOTA: Se durante l'impostazione del plot, i marcatori sono stati installati in modo non ordinato (ad esempio, bersaglio 1, bersaglio 3, bersaglio 2, bersaglio 4 anziché 1, 2, 3, 4 intorno al grafico), l'ordine effettivo può essere specificato facendo clic sul pulsante Regola marcatori d'angolo e riordinando i marcatori nella finestra pop-up. Ciò consente allo script di generare correttamente un ROI che comprende l'area tra i marcatori.
    6. Esegui lo script. Una volta inseriti tutti i dati, fare clic su OK nella parte inferiore del pannello per eseguire il processo. Visualizzerà le barre di avanzamento per ogni passaggio. Il processo automatizzato dallo script è illustrato nella Figura 3.
      NOTA: Se lo script rileva un errore o il software o il computer si arrestano in modo anomalo, lo script salverà l'avanzamento fino all'ultimo passaggio completato. Il progetto può essere riaperto, l'errore corretto se necessario e lo script può essere rieseguito per riprendere e completare il processo. Finché il processo è terminato con l'allineamento e l'integrazione dei dati di scala e georeferenziazione, l'utente non deve reinserire nulla nel pannello di georeferenziazione.
    7. Ispeziona i dati per garantire risultati di alta qualità. Vedere la sezione 5.4 per il flusso di lavoro di convalida dei dati.
    8. Facoltativamente, calcolare il rapporto di superficie. Se l'utente desidera calcolare il rapporto tra l'area della superficie 3D e 2D per il grafico per misurare la rugosità, selezionare il pulsante Calcola rapporto tra l'area della superficie nel sottomenu Strumenti del menu a discesa ReefShape . Il rapporto risultante verrà stampato nella console, così come in una finestra pop-up.
  3. Allineare i punti temporali (punti temporali successivi)
    NOTA: Ogni punto temporale di un grafico verrà memorizzato come un nuovo "blocco" all'interno dello stesso progetto.
    1. Come per il primo punto temporale, importa e organizza le foto in cartelle JPEG e RAW separate. Aprire il progetto per il grafico nel software di fotogrammetria, quindi aprire il menu a discesa ReefShape e selezionare Allinea punti temporali (Figura 3 supplementare).
    2. Nel pannello Configurazione progetto , fate clic su Crea blocco per aggiungere un nuovo blocco (che rappresenta un nuovo punto temporale) al progetto. Inserisci la data in cui le nuove immagini sono state raccolte in formato AAAAMMGG come nome del blocco. Scegli Seleziona cartella per aggiungere le nuove immagini a questo blocco.
    3. Nel pannello Generale , selezionare il punto temporale iniziale per Seleziona blocco di riferimento. Nell'elenco a discesa Seleziona blocco attivo, seleziona il nuovo punto temporale. Al termine, fare clic su OK per rilevare i marcatori nelle immagini del blocco attivo e importare le coordinate precise di ciascuno di essi dal blocco di riferimento.
      NOTA: Se alcuni marcatori d'angolo sono stati sostituiti sott'acqua, questo deve essere annotato nel menu a discesa Aggiungi marcatore danneggiato per informare il software che il marcatore potrebbe non trovarsi nella stessa precisa posizione geografica di prima.
    4. Ispeziona i marcatori e la georeferenziazione. Nel pannello Riferimento (Figura 4 supplementare), assicurarsi che tutti i marcatori siano stati rilevati e che i bersagli 1-4 abbiano ereditato le informazioni sulla posizione dal blocco di riferimento.
      NOTA: Se non vengono rilevati dei marcatori (di solito a causa di danni ai marcatori se non sono stati sostituiti), i marcatori devono essere aggiunti manualmente, almeno tre immagini di origine e denominati in modo che corrispondano alle etichette dei marcatori dal Blocco di riferimento. Lo script Allinea punti temporali può quindi essere eseguito nuovamente per aggiungere informazioni sulla posizione per i marcatori posizionati manualmente.
    5. Eseguire lo script del flusso di lavoro completo di ReefShape scegliendolo dal menu ReefShape . Lasciare vuoti i pannelli di impostazione del progetto e di georeferenziazione e modificare il pannello Generale solo in base alle esigenze, selezionando le impostazioni di elaborazione, dove esportare i prodotti dati e quali prodotti generare come al punto 5.2.3. Fare clic su OK per completare il processo di fotogrammetria ed esportare i prodotti di dati allineati per il nuovo punto temporale.
    6. Ispeziona i dati per garantire risultati di alta qualità. Vedere la sezione 5.4 per il flusso di lavoro di convalida.
    7. Calcola il rapporto di superficie (opzionale). Vedere il passaggio 5.2.8.
  4. Convalida dei dati (ogni punto temporale)
    NOTA: Per ogni punto temporale, è importante ispezionare l'allineamento e i prodotti di dati per verificarne l'accuratezza. In caso di problemi, potrebbe essere necessario un intervento manuale. Le parti di dati (ad esempio, Ortomosaico, DEM, Modello 3D, Punti di collegamento) a valle di qualsiasi errore devono essere eliminate. Il problema può quindi essere corretto (se possibile) e lo script Full ReefShape Workflow viene eseguito nuovamente per completare l'elaborazione. Una volta che l'utente è soddisfatto dei prodotti di dati, può iniziare l'analisi.
    1. Controllare l'allineamento della foto. Nel pannello Area di lavoro all'interno del programma di fotogrammetria, verificare innanzitutto quante foto sul totale sono state allineate correttamente. Se <10 foto non sono allineate, è probabile che la loro assenza non avrà effetti negativi sui prodotti di dati finali.
      NOTA: Se una parte significativa delle foto non è allineata, reimpostare l'allineamento ed eseguire nuovamente il flusso di lavoro completo di ReefShape con la preselezione generica deselezionata. Se molte foto non sono ancora allineate, è probabile che la sovrapposizione del set di dati sia insufficiente ed è necessario rifotografare.
    2. Ispezionare la nuvola di punti di collegamento e le posizioni della telecamera (Figura 4A) nella finestra del visualizzatore del modello per valutare se ci sono problemi evidenti nell'allineamento. Le sezioni dei punti di collegamento o le posizioni della telecamera che sono chiaramente posizionate in modo errato rispetto alla nuvola di punti complessiva sono segni evidenti di problemi di allineamento.
      NOTA: le foto disallineate devono essere selezionate e i loro allineamenti devono essere ripristinati facendo clic con il pulsante destro del mouse e scegliendo Ripristina allineamento fotocamera. Quindi, seleziona Allinea foto nel menu a discesa della barra dei menu del flusso di lavoro . Se non si allineano correttamente, è probabile che non ci sia una sovrapposizione sufficiente nel set di dati ed è necessario rifotografare.
    3. Controlla la georeferenziazione. Ispezionare il modello e il DEM nelle finestre del visualizzatore Modello e Orto (Figura 4B e C) per garantire il corretto livellamento e posizionamento. Nel pannello di riferimento (Figura supplementare 4), l'errore del marcatore deve essere inferiore a 1 o 2 m e l'errore di scala interno deve essere inferiore a 1 o 2 mm.
      NOTA: un errore di scala elevato, un errore di marcatore o un modello capovolto indicano errori di riferimento che potrebbero essere dovuti a un sistema di coordinate impostato in modo errato, a marcatori rilevati in modo errato o a dati di posizione GPS molto scadenti (ad esempio le posizioni dei marcatori sono posizionate fuori dall'ordine geografico). Per risolvere il problema, potrebbe essere necessaria la modifica manuale dei dati di riferimento.
    4. Controlla l'ortomosaico. Ispezionare l'ortomosaico nella finestra del visualizzatore Ortho e verificare che la qualità dell'immagine sia sufficiente esaminandolo visivamente per verificare la presenza di sfocature sostanziali, distorsioni, buchi nelle immagini o rumore estremamente elevato (Figura 6).
      NOTA: Se vengono rilevati questi problemi, è probabile che le impostazioni della fotocamera non siano state impostate correttamente, che le foto siano state scattate a una distanza impropria dalla barriera corallina o che la sovrapposizione delle immagini in alcune aree sia insufficiente e che potrebbe essere necessario rifotografare il sito per ottenere risultati accettabili.
    5. Controllare il poligono di confine. Nella finestra del visualizzatore Orto, verificare che il poligono di contorno generato automaticamente che definisce la regione di interesse all'interno dei quattro indicatori d'angolo sia corretto, come mostrato nella Figura 4.
      NOTA: Se il confine viene superato o si collegano i marcatori sbagliati, fare clic con il pulsante destro del mouse sul poligono nel visualizzatore ed eliminarlo. Selezionare Crea confine dal sottomenu Strumenti del menu a discesa ReefShape per definire l'ordine corretto dei marcatori d'angolo o definire un nuovo confine personalizzato con lo strumento poligono e impostarlo sul tipo di poligono Limite esterno . Esegui nuovamente lo script Full ReefShape Workflow per riesportare i prodotti dati.

figure-protocol-3
Figura 4: Immagine di un grafico della barriera corallina suddiviso nelle quattro fasi principali del processo ReefShape. (A) posizioni delle nuvole e della telecamera dei punti di collegamento, (B) modello tridimensionale a maglie, (C) modello digitale di elevazione (DEM) e (D) fotomosaico orto-rettificato. Le etichette mostrano le posizioni degli indicatori d'angolo rilevati (target 1-4), tre barre di scala e un poligono della regione di interesse generato automaticamente per l'analisi strutturale ed ecologica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Un set di dati LAI di serie temporali è stato raccolto utilizzando questa metodologia a Simms Point Reef, al largo dell'estremità sud-occidentale di New Providence, Bahamas. La Figura 4, la Figura 5, la Figura 6 e la Figura 4 supplementare illustrano tutti i risultati di questo esperimento. La rete di riferimento è stata istituita e le prime immagini sono state raccolte nel gennaio 2023. È stato rifotografato nell'agosto 2023, durante una forte ondata di caldo marino, per valutare la gravità dello sbiancamento dei coralli. Entrambi i punti temporali sono stati elaborati utilizzando lo script completo del flusso di lavoro ReefShape, senza che fosse richiesto alcun intervento da parte dell'utente nei passaggi intermedi. Il primo punto temporale ha coinvolto 1.299 immagini, tutte allineate con successo, con un'altitudine media di nuoto di 1,8 m sopra il substrato, una risoluzione nativa del suolo di 0,567 mm/px (standardizzata a 0,5 mm/px), un'area di copertura totale di 208 m2 (misurata dall'area all'interno dei marcatori d'angolo), un rapporto area superficiale 3D/2D di 2,887, un errore di riproiezione di 1,12 px, una precisione di geolocalizzazione interna totale di 30,6 cm e un errore di scala di 1,4 mm. L'intero processo, con le impostazioni predefinite all'interno dello script Full ReefShape, ha richiesto 8 ore e 23 minuti, utilizzando un computer desktop del 2018 circa con una CPU a 6 core, 32 GB di RAM e una GPU discreta da 8 GB (costo totale ~ $ 1.500 USD). Un desktop del 2024 con CPU a 14 core, 64 GB di RAM e una GPU discreta da 24 GB (costo totale ~ $ 4.000 USD) ha elaborato lo stesso grafico in 1 ora e 58 minuti in totale. Il secondo timepoint, che includeva 1.974 / 1.974 immagini allineate, ha richiesto 7 ore e 45 minuti sul vecchio desktop del 2018.

Una sezione ingrandita dei due punti temporali e l'analisi di base dello sbiancamento dei coralli completata in TagLab27 sono dimostrate nella Figura 5, mostrando l'utilità di questo processo per analizzare il cambiamento dell'habitat bentonico nel tempo. I risultati dell'analisi hanno indicato che oltre il 90% degli individui di molte delle specie di coralli ha sperimentato uno sbiancamento completo, confermando la gravità dell'evento, mentre altre specie hanno sperimentato uno sbiancamento minimo o nullo, fornendo informazioni sui modelli di resilienza all'interno della comunità corallina. Entrambi i punti temporali (Figura 5) dimostrano immagini di alta qualità, con nitidezza e risoluzione sufficienti per l'identificazione esperta di organismi bentonici a livello di specie o genere. Il bilanciamento del bianco è impostato correttamente e non ci sono aree significative di sfocatura, buchi di dati o altri artefatti, indicando che il protocollo è riuscito a fornire in modo efficiente i dati necessari per studiare le dinamiche dell'ecologia bentonica della barriera corallina. La Figura 6 (in alto) mostra uno zoom in avanti di questo grafico come esempio di immagini di alta qualità rispetto a un set di dati di scarsa qualità (in basso) che non soddisfa i requisiti di qualità dei dati, in cui gli artefatti dell'immagine ostacolano l'estrazione dei dati ecologici. Il set di dati di scarsa qualità è stato raccolto con impostazioni errate della fotocamera (bilanciamento del bianco errato che porta a una tonalità generale del rosso e un'apertura troppo aperta che porta a sfocature) e una sovrapposizione di foto insufficiente a causa della scarsa navigazione del subacqueo, evidenziando l'importanza dell'acquisizione delle immagini (sezione 2 del protocollo).

figure-results-1
Figura 5: Risultati rappresentativi che mostrano immagini di serie temporali e contorni di colonie di coralli da un grafico fotografato prima e durante un evento di sbiancamento, che mostrano l'accuratezza dell'allineamento automatico raggiunto con il nostro protocollo e l'utilità di questi dati per monitorare il cambiamento bentonico nel tempo. (A) mostra l'immagine del gennaio 2023 per il sito di Simms Point a New Providence, Bahamas, (B) l'immagine dell'agosto 2023, (C) le colonie di coralli viventi nel gennaio 2023 classificate come sane (blu), pallide (arancione) o sbiancate (rosso) e (D) le colonie di coralli viventi nell'agosto 2023 delineate con lo stesso schema di classificazione. La delineazione delle colonie di coralli è stata completata utilizzando la segmentazione assistita dall'intelligenza artificiale in TagLab. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-2
Figura 6: Esempio di ortomosaico di alta qualità e ortomosaico di bassa qualità, con annotazioni che dimostrano gli attributi chiave che distinguono i due. L'ispezione visiva dell'ortomosaico e di altri prodotti di dati durante la fase 5.4 del protocollo è necessaria per valutare se il protocollo è stato eseguito correttamente o se è necessario ripetere la fotografia del grafico per raggiungere gli obiettivi di qualità dei dati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Accesso al software:
Gli script python di ReefShape, le istruzioni per l'installazione e l'uso e istruzioni più dettagliate sulla raccolta dei dati e sull'uso del software sotto forma di white paper sono disponibili all'indirizzo https://github.com/Perry-Institute/ReefShape. Intendiamo aggiornare gli script per risolvere i problemi man mano che si presentano e apportare miglioramenti. Pertanto, si consiglia di utilizzare l'ultima versione.

Figura supplementare 1. Schermata che illustra il rilevamento di raccolta dati di georeferenziazione ReefShape all'interno dell'app Survey123 su smartphone. Gli utenti possono accedere al sondaggio senza un account a pagamento e ricevono via e-mail i loro dati preformattati per l'uso nell'elaborazione ReefShape al momento dell'invio. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 2. Screenshot dell'interfaccia utente grafica completa dello script ReefShape Workflow. Gli utenti possono inserire tutte le informazioni necessarie per l'elaborazione in questa interfaccia, consentendo la completa automazione del flusso di lavoro della fotogrammetria. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 3. Screenshot dell'interfaccia utente grafica dello script Allinea punti temporali. Gli utenti possono utilizzare questo script per facilitare l'allineamento automatico dei sondaggi successivi al punto temporale originale, consentendo l'analisi delle variazioni delle serie temporali. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura supplementare 4. Screenshot di un modello 3D, evidenziando i risultati rappresentativi e il pannello di riferimento. Tutte le informazioni nel pannello di riferimento vengono impostate automaticamente in base alla barra di scala e ai file georeferenziati inseriti nello script Full ReefShape Workflow. Le misure di precisione variabili per i diversi dati di riferimento (0,25 mm per il ridimensionamento, 10 cm per la profondità e ~70 cm per la geolocalizzazione XY) vengono inserite automaticamente e facilitano il trattamento preferenziale della scala, quindi della profondità, quindi delle coordinate XY nella soluzione di localizzazione finale calcolata da Metashape. Clicca qui per scaricare questo file.

Fascicolo supplementare 1: Le istruzioni per la preparazione dell'apparecchiatura, i requisiti e le impostazioni del sistema della telecamera, i requisiti del computer e i passaggi di configurazione del software che esulano dall'ambito del protocollo stesso sono contenuti nel file supplementare. Clicca qui per scaricare questo file.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo protocollo è stato progettato per affrontare alcune delle sfide chiave della fotogrammetria subacquea per gli habitat della barriera corallina, tra cui la qualità dell'immagine e la sovrapposizione durante l'acquisizione, la raccolta di metadati per il ridimensionamento, il livellamento, la geolocalizzazione e l'allineamento delle serie temporali di modelli e mappe, il processo decisionale umano durante la pipeline di elaborazione della fotogrammetria e la preparazione e l'esportazione dei dati per l'analisi. Affrontiamo la prima sfida con un'attenta selezione, test e raccomandazione di un sistema di telecamere e impostazioni importanti. Sebbene molti sistemi possano funzionare per l'acquisizione di immagini, riteniamo che le configurazioni che coinvolgono action cam (ad esempio, GoPro o simili) siano insufficienti a causa della distorsione dell'otturatore lineare, della mancanza di bilanciamento manuale del bianco e dell'impossibilità di raccogliere foto RAW a 1 Hz, tutti fattori che limitano la qualità delle immagini finali e la capacità di allineare con precisione i dati delle serie temporali. Le configurazioni DLSR multi-camera possono facilitare una migliore copertura dell'immagine del graficodi studio 24, ma queste configurazioni sono costose e più ingombranti sott'acqua. Scegliamo invece un unico sistema di fotocamere mirrorless relativamente economico (~$2.800 USD di costo totale) con otturatore meccanico, bilanciamento del bianco personalizzato, possibilità di raccogliere foto RAW e JPEG, un moderno sensore di immagine APS-C con bassi livelli di rumore e una combinazione di obiettivo grandangolare (campo visivo di ~100°) e porta dome che produce immagini nitide. Per aumentare la copertura e la sovrapposizione dell'immagine, si sceglie un obiettivo grandangolare, migliorando il rendering 3D di superfici verticali e sporgenti e riducendo i potenziali fori del modello. L'utilizzo di un intervallo di 1 s e di una singola fotocamera riduce il numero complessivo di immagini rispetto ad altri metodi senza perdere i dettagli o la qualità del modello, accelerando l'elaborazione. Infine, sebbene le immagini RAW non siano immediatamente critiche per il funzionamento dell'attuale pipeline di elaborazione delle immagini che si basa su immagini JPEG, riteniamo che le immagini RAW siano essenziali per scopi di archiviazione perché contengono informazioni sul colore di qualità superiore. Il bilanciamento del bianco può essere regolato dopo la raccolta nel software di elaborazione delle immagini e le informazioni sul colore di qualità superiore potrebbero, in futuro, essere inserite in un algoritmo di correzione del colore come SeaThru30 o DeepSeeColor31 e integrate nella pipeline di fotogrammetria per colori più coerenti e uno studio dettagliato di fenomeni come la pigmentazione e lo sbiancamento dei coralli.

La seconda sfida chiave è la geolocalizzazione 3D, il ridimensionamento e l'allineamento delle serie temporali. Sebbene le coordinate del mondo reale non siano necessarie per molte analisi, i modelli devono essere scalati e livellati accuratamente per il processo di ortorettifica e misurazioni accurate 32,33. Questo processo è difficile da automatizzare all'interno di software di fotogrammetria senza l'uso di bersagli codificati rilevabili o senza misurazioni della profondità e un sistema di coordinate XY. La maggior parte dei protocolli richiede l'incorporazione manuale delle informazioni di riferimento in Metashape o successivamente in altri software, aggiungendo complessità e inefficienza al flusso di lavoro. Incorporando bersagli codificati in barre di scala di lunghezza nota con precisione e marcatori d'angolo fissati in modo permanente, insieme a un sistema di geolocalizzazione e raccolta della profondità di facile utilizzo, forniamo al software le informazioni necessarie per definire automaticamente un sistema di coordinate, localizzare, scalare e livellare il modello. Specificando l'accuratezza di ciascuna misurazione, il software pesa correttamente la soluzione di localizzazione finale in modo da dare priorità alla scala, quindi alla profondità e infine alle coordinate XY, consentendo un ridimensionamento e un livellamento altamente accurati anche con dati GNSS relativamente bassi. La co-registrazione di fotomosaici di serie temporali richiede tipicamente l'intervento umano per localizzare, contrassegnare e abbinare punti coerenti sulla barriera corallina; Questo processo richiede molto tempo ed è impegnativo se non ci sono caratteristiche chiaramente statiche tra i punti temporali. L'uso di marcatori di punti di controllo a terra durevoli allevia questo problema fornendo una serie di 4 bersagli statici rilevabili automaticamente. Con il nostro processo scriptato, i punti temporali successivi ereditano la georeferenziazione precisa da un punto temporale precedente, semplificando significativamente il processo di allineamento e riducendo l'input umano, facilitando al contempo la co-registrazione altamente accurata dei punti temporali che consentono di tracciare i cambiamenti ecologici e strutturali su larga scala sulla barriera corallina.

La terza sfida affrontata da questo protocollo è l'inefficienza del flusso di lavoro della fotogrammetria, sia in termini di intervento umano che di richieste di hardware informatico. Abbiamo progettato gli script ReefShape per consentire all'utente di inserire tutte le informazioni necessarie per l'intero processo in un'unica casella GUI, eliminando qualsiasi intervento tipicamente necessario nelle fasi chiave del processo (ad esempio, l'incorporazione di informazioni di scala, livellamento e georeferenziazione). Ciò consente all'utente di avviare il processo e lasciare il resto al computer, risparmiando tempo e fatica. La pipeline di fotogrammetria utilizzata nello script Full ReefShape Workflow (Figura 3 e Figura 4) è ottimizzata per fornire un'elaborazione efficiente. Adottiamo un processo di allineamento specializzato composto da due fasi. Un primo passaggio di allineamento viene eseguito con la preselezione generica abilitata, un'opzione che può ridurre il tempo di allineamento dell'immagine di molte ore senza portare a una perdita di precisione34. Una seconda fase tenta quindi di aggiungere eventuali foto non allineate rimanenti all'allineamento preesistente senza l'uso della preselezione generica, che può mitigare i problemi di allineamento causati da sovrapposizioni non ottimali o bande caustiche dovute alla lente d'onda in acque poco profonde. Presi insieme, questi passaggi rappresentano un processo di allineamento efficiente e potente che spesso porta a una percentuale molto maggiore di foto correttamente allineate rispetto alle procedure standard di elaborazione Metashape. Generiamo una mesh 3D direttamente dalle mappe di profondità, bypassando il processo dispendioso in termini di tempo e risorse della costruzione di nuvole di punti dense. Le mesh generate in questo modo tendono ad avere meno rumore e una migliore ricostruzione delle aree a bassa copertura, evitando la necessità di pulire la nuvola di punti prima della meshing, come utilizzato in altri metodi23. Nella nostra esperienza, questo processo per la generazione di mesh tende ad essere più stabile, portando a meno arresti anomali del computer rispetto alla costruzione di nuvole di punti dense e al meshing. Infine, generiamo un DEM ad alta risoluzione che viene utilizzato come superficie di ortorettifica al posto della mesh, in quanto ciò riduce drasticamente il tempo di costruzione dell'ortomosaico senza alcuna perdita percettibile di qualità.

Un'ultima sfida è la preparazione, la standardizzazione e l'esportazione dei dati per l'analisi ecologica. Standardizzando la risoluzione dell'immagine a 0,5 mm/pixel, garantiamo prodotti coerenti e comparabili tra i grafici e i punti temporali, migliorando gli sforzi futuri per utilizzare l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico per l'analisi. Lo script completo del flusso di lavoro ReefShape fornisce opzioni per esportare un report di elaborazione e prodotti di dati nel formato corretto per il software GIS e TagLab27, standardizzando la formattazione e risparmiando tempo e fatica rispetto ai flussi di lavoro in cui questo passaggio viene eseguito manualmente. Un poligono della regione di interesse (ROI), necessario per molte analisi, viene generato automaticamente utilizzando le posizioni note dei marcatori d'angolo ed esportato come shapefile standard per l'incorporazione nei flussi di lavoro GIS, come la generazione e l'identificazione di punti casuali attraverso il grafico per analizzare la composizione bentonica. Questo ROI consente anche output ritagliati e allineati ai pixel per TagLab, necessari per l'analisi delle serie temporali, come mostrato nella Figura 5. Il ROI consente anche il calcolo automatico di un rapporto 3D tra area superficiale e area planare per ogni punto temporale (fase del protocollo 5.2.8), importante per misurare la complessità strutturale della barriera corallina e il suo cambiamento nel tempo.

Sebbene questo protocollo rappresenti un progresso in termini di efficienza e usabilità per la fotogrammetria subacquea, esistono dei limiti. In particolare, se il processo di fotogrammetria fallisce in uno dei passaggi chiave, è necessario l'intervento dell'utente per risolvere e risolvere i problemi prima di continuare. Sebbene il nostro processo scriptato sia progettato per essere utilizzabile da ricercatori senza conoscenze approfondite di fotogrammetria, una comprensione di base è importante per risolvere i problemi quando si presentano. Alcune parti chiave del processo sono più soggette a problemi. In primo luogo, le immagini possono non essere allineate a causa di una scarsa sovrapposizione dell'immagine o a causa di gravi bande caustiche sul substrato in acque poco profonde e condizioni soleggiate. L'errore di allineamento può essere rilevato ispezionando la nuvola di punti di collegamento e le posizioni della telecamera. Se l'allineamento non riesce a causa di bande caustiche, la riesecuzione dell'intero flusso di lavoro ReefShape con la preselezione generica deselezionata può in genere risolvere il problema al costo di un tempo di elaborazione notevolmente più lungo. Se la sovrapposizione delle immagini non è sufficiente per consentire al software di allineare le foto, rifotografare il sito è probabilmente la soluzione migliore. Il rilevamento non riuscito dei marcatori può anche portare a un errore nella mappatura. Questo è il più delle volte il caso se un pennarello è danneggiato o non è sufficientemente pulito. In questo caso, i marcatori possono essere posizionati su singole foto all'interno di Metashape e denominati manualmente, e gli script ReefShape possono essere rieseguiti per completare l'elaborazione. In alcuni casi, la georeferenziazione può non riuscire se i punti GPS sono così imprecisi da essere geograficamente fuori ordine o se i punti GPS sono stati assegnati a destinazioni errate. Questo problema può essere risolto modificando manualmente il CSV di georeferenziazione in modo che corrisponda in modo appropriato ai dati e successivamente rieseguendo lo script. Infine, sono possibili arresti anomali del software, soprattutto quando si utilizza un computer meno potente con un grafico di grandi dimensioni o con impostazioni di qualità più elevate. In previsione di ciò, il nostro processo di script salverà automaticamente dopo ogni passaggio completato, consentendo all'utente di riavviare e regolare le impostazioni senza perdere i progressi. Ulteriori consigli per la risoluzione dei problemi sono disponibili nella pagina GitHub.

L'obiettivo principale di ReefShape è quello di semplificare la raccolta e l'elaborazione dei componenti della fotogrammetria subacquea e di ridurre il più possibile i costi, in modo che gli utenti possano concentrare tempo e sforzi in modo più completo sull'estrazione dei dati ecologici. Forniamo un processo completo progettato per realizzare output di dati di alta qualità su misura per soddisfare le esigenze delle comuni opzioni di analisi ecologica. Sebbene il protocollo descritto sia altamente specifico, l'approccio all'elaborazione tramite script è flessibile e può gestire senza problemi modifiche ad aspetti del metodo come le dimensioni del grafico, il modello di nuoto/raccolta delle foto, la risoluzione dell'output target e il sistema di telecamere specifico. Il metodo può anche essere applicato senza modifiche significative alla maggior parte dei progetti di fotogrammetria terrestre subacquea o su larga scala, come la documentazione di relitti o siti archeologici.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti o altri conflitti di interesse.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ReefShape è un termine non protetto da copyright che abbiamo usato come nome per questo metodo. Progetto ideato da CD e WG, sviluppo dei metodi da WG, codifica da WG e SM, scrittura da WG, editing e revisione da JL e CD. Un ringraziamento speciale a tutto il team del Perry Institute for Marine Science per il feedback e il supporto durante lo sviluppo di questo metodo. Il finanziamento è stato fornito dal Disney Conservation Fund. Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dalla National Science Foundation Graduate Research Fellowship nell'ambito della sovvenzione n. 2233001. Dati raccolti ai sensi dei permessi del Dipartimento di Pianificazione e Protezione Ambientale delle Bahamas n. SRBS-0013-2021-CD, BS-2021-930119, BS-2022-281752, BS-2022-315006, BS-2023-661916, BS-2023-610959 e BS-2023-211510.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
0,3 m di lunghezza 1/2 "tubo in PVCgenericoN/Aper kit GPS
1" tappo da tavolo in PVCgenericoN/Aper kit GPS
boccola riduttore in PVC da 1/2" a 1" genericoN/Aper kit GPS
12mm f/2.0 AF Obiettivo E-mountSamyangSYIO12AF-Evenduto anche con il marchio Rokinon
2" gambo scanalato chiodi rotondi per muraturagenericoN/Aper l'installazione del marcatore d'angolo
Scheda SD UHS-256 da 1 V30 da 256 GBSanDiskSDSDXXD-256G-ANCINScheda SD UHS-1 più veloce possibile consigliata
Metro a nastro da 30 m (opzionale)N/AN/Aper l'impostazione della trama
Foglio acrilico, spessore 3 mm, tagliato a 80 mm x 580 mm (3x)N/AN/A Materialedella barra di scala
Vassoio per fotocamera in alluminioKitDiveN/Asi adatta all'alloggiamento della fotocamera e agli aiuti con la fotocamera di tenuta
Set di marcatori angolari subacquei con bersagli fotogrammetrici stampatiN/AN/Asu misura, contattare l'autore per i dettagli
Carta per stampante laser impermeabileDuracopy Rite in the Rain6511può essere sostituita con carta adesiva impermeabile
E6000 epossidicagenericaN/Aper kit GPS
GLO2 Bluetooth GPSGarmin010-02184-01esistono altre opzioni, GLO2 è la
fotocamera mirrorless ILCE a6700ILCE6700/Ba6700 preferita, a6600 o a6400 sono opzioni a basso costo
Stampante laserN/AN/Aqualsiasi stampante laser (non a getto d'inchiostro)
Metashape Professional EditionAgisoft N/Asoftware richiesto
Carta di plastica (circa 1 mm x 5 mm x 5 mm)N/AN/Aper il kit GPS, può anche utilizzare carta di credito scartata o simile, tagliata a metà.
SmartphoneN/AN/Aqualsiasi smartphone ragionevolmente moderno, per la raccolta dei dati GPS
Sony A6700 Sea Frogs 40M/130FT Custodia impermeabile con acrilico 6" Dome Port V.1SeaFrogsN/Ase si utilizzano fotocamere a6600 o a6400, sostituire con l'apposito alloggiamento SeaFrogs
Super collaN/AN/Aper la creazione del kit GPS e della barra della scala
Kickboard in stile fitness da nuotoSpeedo877530050021SZper kit GPS, marca non importante
Computer subacqueo in stile orologioN/AN/Aper la raccolta delle profondità del marcatore d'angolo
Custodia impermeabileXunieaW-1188marca non importante, per adattarsi al dispositivo GPS
Custodia impermeabile per telefonoPelicanPP048884marca non importante, per adattarsi allo smartphone
più economica Sony

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Coral reefs in the Anthropocene. Nature. 546 (7656), 82-90 (2017).">Hughes, T. P., et al. Coral reefs in the Anthropocene. Nature. 546 (7656), 82-90 (2017).
  2. Species richness on coral reefs and the pursuit of convergent global estimates. Current Biology. 25 (4), 500-505 (2015).">Fisher, R., et al. Species richness on coral reefs and the pursuit of convergent global estimates. Current Biology. 25 (4), 500-505 (2015).
  3. Changes in the global value of ecosystem services. Glob Environ Change. 26 (1), 152-158 (2014).">Costanza, R., et al. Changes in the global value of ecosystem services. Glob Environ Change. 26 (1), 152-158 (2014).
  4. Reefs since Columbus. Coral Reefs. 16 (1), S23-S32 (1997).">Jackson, J. B. C. Reefs since Columbus. Coral Reefs. 16 (1), S23-S32 (1997).
  5. Changes in coral-associated microbial communities during a bleaching event. ISME Journal. 2 (4), 350-363 (2008).">Bourne, D., Iida, Y., Uthicke, S., Smith-Keune, C. Changes in coral-associated microbial communities during a bleaching event. ISME Journal. 2 (4), 350-363 (2008).
  6. Mapped coral mortality and refugia in an archipelago-scale marine heat wave. Proc Natl Acad Sci U S A. 119 (19), e2123331119(2022).">Asner, G. P., et al. Mapped coral mortality and refugia in an archipelago-scale marine heat wave. Proc Natl Acad Sci U S A. 119 (19), e2123331119(2022).
  7. A global coral reef probability map generated using convolutional neural networks. Coral Reefs. 39 (6), 1805-1815 (2020).">Li, J., et al. A global coral reef probability map generated using convolutional neural networks. Coral Reefs. 39 (6), 1805-1815 (2020).
  8. Remote sensing of coral reefs for monitoring and management: A review. Remote Sens. 8 (2), (2016).">Hedley, J. D., et al. Remote sensing of coral reefs for monitoring and management: A review. Remote Sens. 8 (2), (2016).
  9. Development and application of a video-mosaic survey technology to document the status of coral reef communities. Environ Monit Assess. 125 (1), 59-73 (2007).">Lirman, D., et al. Development and application of a video-mosaic survey technology to document the status of coral reef communities. Environ Monit Assess. 125 (1), 59-73 (2007).
  10. Large-area imaging reveals biologically driven non-random spatial patterns of corals at a remote reef. Coral Reefs. 36 (4), 1291-1305 (2017).">Edwards, C. B., et al. Large-area imaging reveals biologically driven non-random spatial patterns of corals at a remote reef. Coral Reefs. 36 (4), 1291-1305 (2017).
  11. Utilizing underwater three-dimensional modeling to enhance ecological and biological studies of coral reefs. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 40 (5W5), 61-66 (2015).">Burns, J. H. R., Delparte, D., Gates, R. D., Takabayashi, M. Utilizing underwater three-dimensional modeling to enhance ecological and biological studies of coral reefs. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 40 (5W5), 61-66 (2015).
  12. Integrating structure-from-motion photogrammetry with geospatial software as a novel technique for quantifying 3D ecological characteristics of coral reefs. PeerJ. 7, (2015).">Burns, J. H. R., Delparte, D., Gates, R. D., Takabayashi, M. Integrating structure-from-motion photogrammetry with geospatial software as a novel technique for quantifying 3D ecological characteristics of coral reefs. PeerJ. 7, (2015).
  13. Coral reef monitoring by scuba divers using underwater photogrammetry and geodetic surveying. Remote Sens. 12 (18), (2020).">Nocerino, E., et al. Coral reef monitoring by scuba divers using underwater photogrammetry and geodetic surveying. Remote Sens. 12 (18), (2020).
  14. 34;Structure-from-Motion" photogrammetry: A low-cost, effective tool for geoscience applications. Geomorphology. 179, 300-314 (2012).">Westoby, M. J., Brasington, J., Glasser, N. F., Hambrey, M. J., Reynolds, J. M. 34;Structure-from-Motion" photogrammetry: A low-cost, effective tool for geoscience applications. Geomorphology. 179, 300-314 (2012).
  15. 3D habitat complexity of coral reefs in the Northwestern Hawaiian Islands is driven by coral assemblage structure. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 42 (2/W10), 61-67 (2019).">Burns, J. H. R., et al. 3D habitat complexity of coral reefs in the Northwestern Hawaiian Islands is driven by coral assemblage structure. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 42 (2/W10), 61-67 (2019).
  16. End of the chain? Rugosity and fine-scale bathymetry from existing underwater digital imagery using structure-from-motion (SfM) technology. Coral Reefs. 35 (3), 889-894 (2016).">Storlazzi, C. D., Dartnell, P., Hatcher, G. A., Gibbs, A. E. End of the chain? Rugosity and fine-scale bathymetry from existing underwater digital imagery using structure-from-motion (SfM) technology. Coral Reefs. 35 (3), 889-894 (2016).
  17. Limited coral mortality following acute thermal stress and widespread bleaching on Palmyra Atoll, central Pacific. Coral Reefs. 38 (4), 701-712 (2019).">Fox, M. D., et al. Limited coral mortality following acute thermal stress and widespread bleaching on Palmyra Atoll, central Pacific. Coral Reefs. 38 (4), 701-712 (2019).
  18. Quantifying the loss of coral from a bleaching event using underwater photogrammetry and AI-assisted image segmentation. Remote Sens. 15 (16), (2023).">Kopecky, K. L., et al. Quantifying the loss of coral from a bleaching event using underwater photogrammetry and AI-assisted image segmentation. Remote Sens. 15 (16), (2023).
  19. 3D assessment of a coral reef at Lalo Atoll reveals varying responses of habitat metrics following a catastrophic hurricane. Sci Rep. 11 (12050), (2021).">Pascoe, K. H., Fukunaga, A., Kosaki, R. K., Burns, J. H. R. 3D assessment of a coral reef at Lalo Atoll reveals varying responses of habitat metrics following a catastrophic hurricane. Sci Rep. 11 (12050), (2021).
  20. The use of unoccupied aerial systems (UASS) for quantifying shallow coral reef restoration success in Belize. Drones. 7 (4), 221(2023).">Peterson, E. A., Carne, L., Balderamos, J., Faux, V., Gleason, A., Schill, S. R. The use of unoccupied aerial systems (UASS) for quantifying shallow coral reef restoration success in Belize. Drones. 7 (4), 221(2023).
  21. Coral Restoration Foundation TM Photomosaic Manual Second Edition-November 2020. , www.coralrestoration.org (2020).">Neufeld, A. M., Fundakowski, G. Coral Restoration Foundation TM Photomosaic Manual Second Edition-November 2020. , www.coralrestoration.org (2020).
  22. A field primer for monitoring benthic ecosystems using structure-from-motion photogrammetry. J Vis Exp. , e61815(2021).">Roach, T. N. F., et al. A field primer for monitoring benthic ecosystems using structure-from-motion photogrammetry. J Vis Exp. , e61815(2021).
  23. Processing photomosaic imagery of coral reefs using structure-from-motion standard operating procedures. NOAA Technical Memorandum. (NOAA-TM-NMFS-PIFSC-93. , (2019).">Suka, R., et al. Processing photomosaic imagery of coral reefs using structure-from-motion standard operating procedures. NOAA Technical Memorandum. (NOAA-TM-NMFS-PIFSC-93. , (2019).
  24. Standard Operating Procedure Documents for Coral Reef Ecological Monitoring Collection. UC San Diego Library Digital Collections. , (2023).">Sandin, S. A., et al. Large area imagery collection & processing standard operating procedures - Version 3.0 (2021). Standard Operating Procedure Documents for Coral Reef Ecological Monitoring Collection. UC San Diego Library Digital Collections. , (2023).
  25. Agisoft Metashape Professional Edition. , (2024).">Agisoft Metashape Professional Edition. , (2024).
  26. ESRI Survey123. , (2023).">ESRI Survey123. , (2023).
  27. TagLab: AI-assisted annotation for the fast and accurate semantic segmentation of coral reef orthoimages. J Field Robot. 39 (3), 246-262 (2022).">Pavoni, G., et al. TagLab: AI-assisted annotation for the fast and accurate semantic segmentation of coral reef orthoimages. J Field Robot. 39 (3), 246-262 (2022).
  28. Size-frequency distribution of coral assemblages in insular shallow reefs of the Mexican Caribbean using underwater photogrammetry. PeerJ. 8, e8957(2020).">Hernández-Landa, R. C., Barrera-Falcon, E., Rioja-Nieto, R. Size-frequency distribution of coral assemblages in insular shallow reefs of the Mexican Caribbean using underwater photogrammetry. PeerJ. 8, e8957(2020).
  29. Metrics of coral reef structural complexity extracted from 3D mesh models and digital elevation models. Remote Sens. 12 (17), RS12172676(2020).">Fukunaga, A., Burns, J. H. R. Metrics of coral reef structural complexity extracted from 3D mesh models and digital elevation models. Remote Sens. 12 (17), RS12172676(2020).
  30. Proc IEEE Comput Soc Conf Comput Vis Pattern Recognit. , 1682-1691 (2019).">Akkaynak, D., Treibitz, T. Sea-Thru: a method for removing water from underwater images. Proc IEEE Comput Soc Conf Comput Vis Pattern Recognit. , 1682-1691 (2019).
  31. DeepSeeColor: realtime adaptive color correction for autonomous underwater vehicles via deep learning methods. In. Jamieson, S., How, J. P., Girdhar, Y. 2023 IEEE Int Conf Robot Autom, , 3095-3101 (2023).
  32. Accurate scaling and levelling in underwater photogrammetry with a pressure sensor. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 43 (B2-2021), 667-672 (2021).">Menna, F., Nocerino, E., Chemisky, B., Remondino, F., Drap, P. Accurate scaling and levelling in underwater photogrammetry with a pressure sensor. Int Arch Photogramm Remote Sens Spat Inf Sci. 43 (B2-2021), 667-672 (2021).
  33. Large-area imaging in tropical shallow water coral reef monitoring, research and restoration: a practical guide to survey planning, execution, and data extraction. NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 313. , (2023).">Edwards, C. B., et al. Large-area imaging in tropical shallow water coral reef monitoring, research and restoration: a practical guide to survey planning, execution, and data extraction. NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 313. , (2023).
  34. Agisoft Agisoft Metashape User Manual Professional Edition, Version 2.1. , https://www.agisoft.com/pdf/metashape-pro_2_1_en.pdf (2024).">Agisoft Agisoft Metashape User Manual Professional Edition, Version 2.1. , https://www.agisoft.com/pdf/metashape-pro_2_1_en.pdf (2024).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Underwater PhotogrammetryCoral Reef MonitoringStructure From MotionTime Series ImagingBenthic HabitatGeo ReferencingDigital Elevation ModelOrthomosaic GenerationGround Control MarkersPhotogrammetry Automation

Related Articles