Hiperspektralne drony

     Nie tak dawno, w poście Drony i LIDAR pisałem o możliwości umieszczania LIDAR-u na bezzałogowych platformach latających. Dzisiejszy post także jest dowodem na to, jak duży potencjał drzemie w takiej formie zbierania danych o środowisku. 

     Zdjęcia spektralne nie są oczywiście niczym nowym. Obecnie w popularnych dronach używane są aparaty, które potrafią rejestrować w podczerwieni. Jednak czasem jest to za mało, aby przeprowadzić dobrą klasyfikację lub „wyciągnąć” z zobrazowania interesujące nas elementy. 

     Dzięki współpracy fińskiej firmy Rikola Ltd. oraz VTT (Technical Research Center of Finland) powstała kamera hiperspektralna 2D z czujnikiem RGB-NIR, która z uwagi na swoje wymiary i ciężar nadaje się do montowania na UAV. 

Źródło: http://www.rikola.fi/site/

     Teraz śmiało można powiedzieć, że zbieranie danych teledetekcyjnych, które najczęściej kojarzy się z satelitami staje się dostępna dla szerszego grona użytkowników. 

     Sama kamera oparta jest na interferometrze Farby-Perot Interferometr, utworzonym z dwóch półprzezroczystych luster zwróconych do siebie (więcej informacji o Interferometrze Fabry'ego-Perota). Całość uzupełniają filtry dolno i górnoprzepustowe, które mają za zadanie usuwać niechciane „szumy”.

Poziome i pionowe pole widzenia (FOV) kamery wynosi 37º, jej domyślny zasięg spektralny mieści się w przedziale od 500 do 900nm, z którego to użytkownik decyduje jakie wybrać zakresy do rejestracji. „Krok” spektralny wynosi mniej niż 1 nm. W najnowszym modelu kamery (wcześniej było wiele prototypów) umieszczono sensor CMV4000 o wymiarach 5.5 μm x 5.5 μm pikseli rejestrujący w trybie 12 bitowym, a domyślna wielkość obrazu to 1024 x 1024 pikseli. Kamera jest naprawdę niewielka, jej wymiary to 80 mm x 97 mm x 159 mm i waży poniżej 600g.

Źródło: http://www.rikola.fi/site/

     Zarejestrowane dane w pamięci buforowej przenoszone są na kartę pamięci Compact Flash lub można je odczytać poprzez port USB. Podczas wykonywania obrazu zapisywane są także informacje z odbiornika GPS dotyczące lokalizacji. Dane są rejestrowane w „kostkach” w których jest określona przez użytkownika liczba warstw, następnie każda kostka informacji jest poddana wstępnemu przetwarzaniu, co ma na celu otrzymanie danych strawnych dla oprogramowania do obróbki zobrazowań spektralnych. Formatem końcowym dla poszczególnych kostek jest najczęściej TIFF. 

Dzięki oprogramowaniu EnsoMOSAIC dane są przetwarzane dalej, w efekcie czego powstaje ortofotomapa obszaru, nad którym został wykonany nalot. Rozmiar piksela terenowego mieści się w zakresie 5-10 cm. 

Żródło: International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XL-1/W2, 2013; UAV-g2013, 4 – 6 September 2013 Rostock, Germany2D HYPERSPECTRAL FRAME IMAGER CAMERA DATA IN PHOTOGRAMMETRIC MOSAICKING - A. Mäkeläinen , H. Saari, I. Hippi, J. Sarkeala, J. Soukkamäki

      Hiperspektralne drony pozwalają na otworzenie nowych obszarów zastosowań, ponieważ naloty wykonywane są dla mniejszych obszarów terenu, a tym samym oznacza to, że będzie mniej niepotrzebnych danych, co w efekcie obniży koszy korzystania z możliwości obrazowania teledetekcyjnego. Z uwagi na to, że zakres aparatu zawarty jest między 500-900nm naturalnie nasuwającym się zastosowaniem będą te dziedziny, w których ważną rolę odgrywa roślinność. W rolnictwie dzięki takim danym będzie można łatwiej i dokładniej policzyć np. indeksy wykrywania chorób roślin czy szacunków plonów. Również w leśnictwie taka rozdzielczość zbierania danych z pewnością uprości lokalizowanie określonych drzewostanów. Na koniec można dodać, że cały system jest ciągle rozwijany, co prawdopodobnie w najbliższej przyszłości przełoży się na dokładność zbieranych danych.

Żródło: International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XL-1/W2, 2013; UAV-g2013, 4 – 6 September 2013 Rostock, Germany

2D HYPERSPECTRAL FRAME IMAGER CAMERA DATA IN PHOTOGRAMMETRIC MOSAICKING - A. Mäkeläinen , H. Saari, I. Hippi, J. Sarkeala, J. Soukkamäki