En Raspberry Pi multispektral kamera: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En multispektral kamera kan vara ett praktiskt verktyg för att upptäcka stress i växter, eller känna igen olika arter i stället för skillnaderna i växters reflektanssignaturer i allmänhet. Om den kombineras med en drönare kan kameran tillhandahålla data för snabba NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), skapa mosaik av gårdar, skogar eller skogar, förstå kväveförbrukning, skapa avkastningskartor och så vidare. Men multispektrala kameror kan vara kostsamma, och deras pris är direkt proportionellt mot den typ av teknik de implementerar. Ett traditionellt tillvägagångssätt för spektrometri är att använda flera kameror med långa eller korta bandpassfilter som gör att det erforderliga spektrumet kan passera genom att blockera de andra. Det finns två utmaningar till den metoden; först måste du aktivera kamerorna samtidigt eller så nära som möjligt; och för det andra måste du registrera (sammanfoga bilder lager efter lager) bilderna så att de kan bilda en sista komposit med önskningsbanden i den. Detta innebär att en stor del efterbehandling måste göras, vilket tar tid och resurser (med dyr programvara som arcmap, men inte nödvändigtvis). Andra tillvägagångssätt har hanterat detta på olika sätt; den senaste tekniska utvecklingen på processornivå har gjort det möjligt att skapa skannade CMOS -sensorer med bandfilter integrerade i sensorns layout. Ett annat tillvägagångssätt är att använda en stråldelare (prisma) som skulle rikta de olika ljusstrålarna till en annan sensor. All denna teknik är extremt dyr och därför utom räckhåll för upptäcktsresande och tillverkare. Raspberry pi -beräkningsmodulen och dess utvecklingskort erbjuder ett billigt svar på några av dessa frågor (dock inte alla).

Steg 1: Aktivera kamerorna

Se till att du följer stegen för att installera kamerorna i CM enligt anvisningarna i följande självstudier:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Utlös båda kamerorna samtidigt med:

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

Använd följande ämne om det av någon anledning inte fungerade:

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

Ytterligare instruktioner om du börjar från början med CM här:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Steg 2: Trådlös seriell kommunikation

Köp en uppsättning telemetrieradioer så här:

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

Dessa radioapparater har fyra ledningar: Ground (svart), TX, RX, VCC (röd). Dra av ena änden av kablarna och använd honkontakter som passar GPIO -stiften. Anslut den svarta kontakten till jord, röd till 5V, TX till stift 15 och RX till stift 14 på J5 GPIO -huvudet på beräkningsmodulens utvecklingskort.

Se till att du ställer in överföringshastigheten till 57600 och att din värddator har identifierat och lagt till radion som COM (i Windows använder du enhetshanteraren för det). Om du använder Putty väljer du seriell, COM -porten (3, 4 eller vad det nu finns i din dator) och ställer in överföringshastigheten till 57600. Slå på din CM och klicka på enter i datorn om du inte gör det ser ingen text komma genom anslutningen. Om du märker någon förvrängd text, gå och kolla /boot/cmdline.txt. Överföringshastigheten bör vara 57600. Om det uppstår ytterligare problem, vänligen kolla följande handledning:

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

Steg 3: Kamerorna …

Du kan faktiskt använda kamerorna i sin ursprungliga konfiguration, men om inte, måste du ändra dem för att rymma M12 -objektiv. Tänk på att hallon Pi -kamerorna V1 och V2 är något annorlunda, så gamla M12 -hållare fungerar inte på nya kameror. Det var också några problem när de nya kamerorna parallellt aktiverades. Om du upplever något av dessa problem, vänligen kolla detta ämne i hallon pi -forumet:

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

I alla fall bör en sudo rpi-uppdatering lösa problemet.

M12 -linshållaren kan "slipas" med en Dremel för att passa kontakten på CMOS -sensorn med kamerakortet. Skruva loss originallinsen och placera det nya objektivet över M12 -hållaren. För bättre resultat kan du faktiskt bli av med den ursprungliga linsadaptern, men det kanske inte är värt arbetet med tanke på risken som medför att sensorn skadas. Jag förstörde minst sex kamerakort innan jag lyckades bli av med plasthållaren som sitter ovanför CMOS -sensorn.

Steg 4: Wifi -anslutning och extra lagring

CM -utvecklingskortet har bara en USB -port; som ett resultat av det måste du använda det mycket klokt, t.ex. wifi -anslutning. Om du vill gå runt det måste du använda dina lödkolvskunskaper och fästa en dubbel USB -kontakt under utvecklingskortet, där USB är lödt. Om du använder samma som jag har

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

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

Följ bara kabelordningen på bilden.

När du är klar, anslut din wifi -modul till den dubbla porten, slå på CM och se om wifi -modulen fungerar korrekt.

Det är lättare att ansluta ett SD -kort än en USB -enhet, så köp något så här:

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

Följ den här självstudien noggrant för att montera den nya externa lagringen:

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

Nu har du 2 USB -portar, extra lagringsutrymme och wifi -anslutning.

Steg 5: Skriv ut fodralet

Använd ABS

Steg 6: Sätt ihop bitarna

Innan du monterar kameran ansluter du en bildskärm och ett tangentbord till CM och fokuserar linserna. Det bästa sättet att göra det är att använda följande kommando:

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

Det kör kameran för alltid, så observera din skärm, dra åt linsen tills den är fokuserad. Kom ihåg att göra det med den andra kameran genom att ändra kommandot -cs från 0 till 1.

När dina linser är fokuserade lägg en liten droppe lim mellan linsen och M12 -linshållaren för att förhindra att linsen rör sig. Gör samma sak medan du fäster linserna på fodralet. Se till att båda linserna är inriktade så mycket som möjligt.

Använd en borr för att öppna ett hål på fodralets sida och sätt in genom radioantennen. Placera radion säkert med hjälp av dubbelband och anslut den till GPIO.

Placera CM -utvecklingskortet inuti höljet och säkra det med 4 10 mm hexagonala förlängare av metall. Fäst kamerakontaktadaptrarna så att de inte studsar fritt inuti.

Steg 7: Konfigurera Dropbox-Uploader, installera kameraskriptet

Installera dropbox_uploader enligt instruktionerna här

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Använd ett manus som liknar det på bilden.

Steg 8: Slutprodukt

Den slutliga kameran kan placeras under en medelstor (650 mm dr) drönare eller ännu mindre. Allt beror på konfigurationen. Kameran är inte mer än 350-400 gram.

För att driva kameran måste du skaffa ett separat batteri eller ansluta kameran till drönarens strömkort. Var försiktig så att du inte överskrider kraven på CM -kortet. Du kan använda följande saker för att driva kameran:

www.adafruit.com/products/353

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

Du kan också bygga stödet och vibrationsdämpare enligt dina drönarspecifikationer.

När du har tagit de första bilderna, använd ett GIS -program som Qgis eller Arcgis Map för att registrera dina bilder. Du kan också använda matlab.

Trevligt flyg!