Una càmera multiespectral Raspberry Pi: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Una càmera multiespectral pot ser una eina útil per detectar l’estrès de les plantes o reconèixer diferents espècies en lloc de les diferències en les signatures de reflectància de les plantes en general. Si es combina amb un dron, la càmera pot proporcionar dades per a NDVIs ràpids (índex de vegetació de diferències normalitzades), crear mosaics de granges, boscos o boscos, entendre el consum de nitrogen, crear mapes de rendiment, etc. Però les càmeres multiespectrals poden ser costoses i el seu preu és directament proporcional al tipus de tecnologia que implementen. Un enfocament tradicional de l’espectrometria consisteix a utilitzar diverses càmeres amb filtres de pas de banda llargs o curts que permeten passar l’espectre requerit mentre es bloquegen els altres. Aquest enfocament té dos reptes; primer, cal activar les càmeres al mateix temps o el més a prop possible; i en segon lloc, cal registrar (combinar imatges capa rere capa) les imatges perquè puguin formar un compost final amb les bandes de desitjos que hi ha. Això significa que cal fer una gran quantitat de post-processament, que consumeix temps i recursos (utilitzant programes cars com arcmap, però no necessàriament). Altres enfocaments han tractat això de maneres diferents; els darrers desenvolupaments tecnològics a nivell de processador han permès la creació de sensors CMOS d’escaneig amb filtres de banda integrats a la disposició del sensor. Un altre enfocament és utilitzar un divisor de feixos (prisma) que dirigiria els diferents feixos de llum a un sensor diferent. Totes aquestes tecnologies són extremadament costoses i, per tant, estan fora de l'abast dels exploradors i fabricants. El mòdul de càlcul Raspberry pi i la seva placa de desenvolupament ofereixen una resposta econòmica a algunes d’aquestes preguntes (però no totes).

Pas 1: habilitar les càmeres

Assegureu-vos de seguir els passos per configurar les càmeres al CM tal com s’indica als següents tutorials:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Activeu les dues càmeres alhora mitjançant:

sudo raspistill -cs 0 -o test1-j.webp

Utilitzeu el tema següent si per algun motiu no funcionava:

www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f…

Més instruccions per si comenceu de zero amb el CM aquí:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Pas 2: Comunicació sèrie sense fils

Compra un conjunt de ràdios de telemetria com aquestes:

hobbyking.co.uk/hobbyking/store/_55559_HK…

Aquestes ràdios tenen quatre cables: terra (negre), TX, RX, VCC (vermell). Retireu un extrem dels cables i utilitzeu connectors femella que s’adaptin als pins GPIO. Connecteu el connector negre a terra, el vermell a 5 V, el TX al pin 15 i el RX al pin 14 de la capçalera J5 GPIO de la placa de desenvolupament del mòdul de càlcul.

Assegureu-vos d’establir la velocitat de transmissió en 57600 i que l’ordinador amfitrió hagi reconegut i afegit la ràdio com a COM (al Windows utilitzeu el gestor de dispositius per a això). Si utilitzeu Putty, trieu serial, el port COM (3, 4 o el que hi hagi al vostre ordinador) i configureu la velocitat en bauds a 57600. Engegueu el CM i, un cop acabi de carregar, feu clic a Intro a l'ordinador si no No veig cap text que arribi a través de la connexió. Si observeu algun text desgavellat, aneu a comprovar /boot/cmdline.txt. La velocitat en bauds hauria de ser de 57600. Si sorgeixen problemes, consulteu el tutorial següent:

www.hobbytronics.co.uk/raspberry-pi-serial-…

Pas 3: les càmeres …

En realitat, podeu utilitzar les càmeres en la seva configuració original, però si no, les haureu de modificar per adaptar-les a les lents M12. Tingueu en compte que les càmeres V1 i V2 de raspberry pi són lleugerament diferents, de manera que els antics suports M12 no funcionaran en càmeres noves. A més, hi va haver alguns problemes en activar les noves càmeres en paral·lel. Si teniu algun problema, consulteu aquest tema al fòrum de raspberry pi:

www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t…

En qualsevol cas, una sudo rpi-update hauria de solucionar el problema.

El portaobjectius M12 es pot "triturar" amb un Dremel per tal d'encaixar el connector del sensor CMOS amb la placa de la càmera. Descargoleu l’objectiu original i col·loqueu l’objectiu nou sobre el suport M12. Per obtenir millors resultats, podeu desfer-vos completament de l’adaptador d’objectiu original, però pot ser que no valgui la pena fer-ho tenint en compte el risc que comporta danyar el sensor. Vaig destruir almenys sis plaques de càmera abans d’aconseguir desfer-me del suport de plàstic que es troba per sobre del sensor CMOS.

Pas 4: connexió Wifi i emmagatzematge addicional

La placa de desenvolupament CM només té un port USB; com a resultat d’això, l’heu d’utilitzar amb molt de seny, p. connexió wifi. Si voleu evitar-ho, haureu d’utilitzar les vostres habilitats de soldar i connectar un connector USB doble a la placa de desenvolupament, on es soldarà l’USB. Si utilitzeu el mateix que he fet jo

www.amazon.co.uk/gp/product/B00B4GGW5Q/ref…

www.amazon.co.uk/gp/product/B005HKIDF2/ref…

Simplement seguiu l'ordre del cable a la imatge.

Un cop fet, connecteu el mòdul wifi al port dual, engegueu el CM i comproveu si el mòdul wifi funciona correctament.

És més fàcil connectar una targeta SD que una unitat USB, així que compreu una cosa així:

www.amazon.co.uk/gp/product/B00KX4TORI/ref…

Per muntar el nou emmagatzematge extern, seguiu atentament aquest tutorial:

www.htpcguides.com/properly-mount-usb-stora…

Ara teniu 2 ports USB, emmagatzematge addicional i connexió wifi.

Pas 5: imprimiu la funda

Utilitzeu ABS

Pas 6: ajunteu les peces

Abans de muntar la càmera, connecteu un monitor i un teclat al CM i enfoqueu els objectius. La millor manera de fer-ho és mitjançant l'ordre següent:

raspistill -cs 0 -t 0 -k -o my_pics% 02d.jpg

Això fa funcionar la càmera per sempre, de manera que, observant la pantalla, ajusteu l'objectiu fins que estigui enfocat. Recordeu fer-ho amb l’altra càmera canviant l’ordre -cs de 0 a 1.

Un cop enfocades les lents, poseu una petita gota de cola entre l'objectiu i el portaobjectius M12 per evitar qualsevol moviment de l'objectiu. Feu el mateix mentre fixeu les lents a la caixa. Assegureu-vos que les dues lents estiguin alineades tant com sigui possible.

Feu servir un trepant per obrir un forat al costat de la caixa i introduïu-la a través de l’antena de ràdio. Col·loqueu la ràdio de manera segura mitjançant una cinta de doble cara i connecteu-la al GPIO.

Col·loqueu la placa de desenvolupament CM dins de la caixa i fixeu-la amb 4 extensors hexagonals de metall de 10 mm. Assegureu els adaptadors del connector de la càmera perquè no reboten lliurement a l'interior.

Pas 7: configureu Dropbox-Uploader, instal·leu l'script de la càmera

Instal·leu dropbox_uploader seguint les instruccions que es proporcionen aquí

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Utilitzeu un script similar al de la imatge.

Pas 8: producte final

La càmera final es pot col·locar sota un dron de mida mitjana (650 mm ⌀) o fins i tot més petit. Tot depèn de la configuració. La càmera no supera els 350-400 grams.

Per alimentar la càmera, haureu de proporcionar una bateria independent o bé connectar-la a la placa d’alimentació del vostre dron. Aneu amb compte de no superar els requisits d’alimentació de la placa CM. Podeu utilitzar els elements següents per alimentar la càmera:

www.adafruit.com/products/353

www.amazon.co.uk/USB-Solar-Lithium-Polymer…

També podeu construir el suport i els amortidors antivibracions segons les especificacions dels vostres avions no tripulats.

Un cop fetes les primeres imatges, utilitzeu un programa SIG com Qgis o Arcgis Map per registrar les vostres imatges. També podeu utilitzar matlab.

Feliç vol!