Мултиспектрална камера от Raspberry Pi: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Мултиспектралната камера може да бъде удобен инструмент за откриване на стрес в растенията или за разпознаване на различни видове вместо разликите в отразяващите сигнатури на растенията като цяло. Ако се комбинира с дрон, камерата може да предостави данни за бързи NDVIs (Нормализиран индекс на растителна разлика), да създава мозайки от ферми, гори или гори, да разбира потреблението на азот, да създава карти на добивите и т.н. Но мултиспектралните камери могат да бъдат скъпи и цената им е правопропорционална на вида технология, която прилагат. Традиционен подход към спектрометрията е да се използват няколко камери с дълги или къси лентови филтри, които позволяват на необходимия спектър да премине през, като същевременно блокира останалите. Този подход има две предизвикателства; първо, трябва да задействате камерите едновременно или възможно най -близо; и второ, трябва да регистрирате (обединяване на изображения слой след слой) изображенията, така че да могат да образуват един последен композит с желаните ленти в него. Това означава, че трябва да се извърши голяма част от последващата обработка, като се отнеме време и ресурси (като се използва скъп софтуер като arcmap, но не непременно). Други подходи се справят с това по различни начини; последните технологични разработки на ниво процесор позволиха създаването на сканиращи CMOS сензори с лентови филтри, интегрирани в оформлението на сензора. Друг подход е да се използва сплитер на лъч (призма), който да насочва различните лъчи светлина към различен сензор. Всички тези технологии са изключително скъпи и поради това са недостъпни за изследователи и създатели. Изчислителният модул Raspberry pi и неговата платка за разработка предлагат евтин отговор на някои от тези въпроси (все пак не на всички).

Стъпка 1: Активиране на камерите

Уверете се, че следвате стъпките за настройка на камерите в CM, както е посочено в следните уроци:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Задействайте двете камери едновременно, като използвате:

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

Използвайте следната тема, ако по някаква причина не работи:

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

Допълнителни инструкции в случай, че започвате от нулата с CM тук:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Стъпка 2: Безжична серийна комуникация

Купете набор от телеметрични радиостанции като тези:

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

Тези радиостанции имат четири проводника: заземен (черен), TX, RX, VCC (червен). Откъснете едната крайност на кабелите и използвайте женски конектори, които отговарят на GPIO щифтовете. Свържете черния конектор към земята, червения към 5V, TX към щифт 15 и RX към щифт 14 на заглавката J5 GPIO на платката за разработка на изчислителния модул.

Уверете се, че сте задали скоростта на предаване на 57600 и че вашият хост компютър е разпознал и добавил радиото като COM (в Windows използвайте мениджъра на устройства за това). Ако използвате Putty, изберете сериен, COM порт (3, 4 или каквото и да е на вашия компютър) и задайте скоростта на предаване на 57600. Включете вашия CM и след като приключи зареждането, щракнете върху enter във вашия компютър, ако не не виждате текст, идващ през връзката. Ако забележите изкривен текст, отидете и проверете /boot/cmdline.txt. Скоростта на предаване трябва да бъде 57600. ако възникнат допълнителни проблеми, моля, проверете следния урок:

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

Стъпка 3: Камерите …

Всъщност можете да използвате камерите в оригиналната им конфигурация, но ако не, ще трябва да ги промените, за да поставите обективите M12. Имайте предвид, че малиновите pi камери V1 и V2 са малко по -различни, така че старите държачи M12 няма да работят на нови камери. Също така имаше някои проблеми при паралелно задействане на новите камери, ако срещнете някой от тези проблеми, моля, проверете тази тема във форума на raspberry pi:

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

Във всеки случай, sudo rpi-update трябва да реши проблема.

Държачът за обектив M12 може да се „смила“с Dremel, за да се постави конекторът на CMOS сензора с платката на камерата. Развийте оригиналния обектив и поставете новия обектив върху държача M12. За по -добри резултати всъщност можете да се отървете напълно от оригиналния адаптер за обектив, но може да не си струва работата в светлината на риска, който води до повреда на сензора. Унищожих поне шест платки за камера, преди да успея да се отърва от пластмасовия държач, който седи над CMOS сензора.

Стъпка 4: Wifi връзка и допълнително място за съхранение

Платката за развитие на CM има само един USB порт; в резултат на това трябва да го използвате много разумно, напр. wifi връзка. Ако искате да заобиколите това, ще трябва да използвате уменията си за поялник и да прикрепите двоен USB конектор под платката за разработка, където USB е запоен. Ако използвате същите, аз имам

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

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

Просто следвайте реда на кабелите на снимката.

След като приключите, свържете вашия wifi модул към двойния порт, включете CM и вижте дали wifi модулът работи правилно.

По -лесно е да свържете SD карта, отколкото USB устройство, така че купете нещо подобно:

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

За да монтирате новото външно хранилище, следвайте внимателно този урок:

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

Сега имате 2 USB порта, допълнително място за съхранение и wifi връзка.

Стъпка 5: Отпечатайте калъфа

Използвайте ABS

Стъпка 6: Съберете парчетата заедно

Преди да сглобите камерата, свържете монитор и клавиатура към CM и фокусирайте обективите. Най -добрият начин да направите това е да използвате следната команда:

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

Това работи с камерата завинаги, така че наблюдавайки екрана си, затегнете обектива, докато се фокусира. Не забравяйте да направите това с другата камера, като промените командата -cs от 0 на 1.

След като вашите лещи са фокусирани, поставете малка капка лепило между обектива и държача на обектива M12, за да предотвратите всяко движение на лещата. Направете същото, докато прикрепяте лещите към калъфа. Уверете се, че и двата обектива са подравнени колкото е възможно повече.

Използвайте бормашина, за да отворите отвор отстрани на корпуса и да прокарате радиоантената. Поставете радиото сигурно, като използвате двойна лента за лице и го свържете към GPIO.

Поставете дъската за развитие CM в кутията и я закрепете с 4 10 мм метални шестоъгълни удължители. Закрепете адаптерите на конектора на камерата, така че да не скачат свободно вътре.

Стъпка 7: Конфигурирайте Dropbox-Uploader, Инсталирайте скрипта на камерата

Инсталирайте dropbox_uploader, като следвате инструкциите, предоставени тук

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Използвайте скрипт, подобен на този на снимката.

Стъпка 8: Краен продукт

Последната камера може да бъде поставена под дрон със среден размер (650 мм ⌀) или дори по -малък. Всичко зависи от конфигурацията. Камерата е не повече от 350-400 грама.

За да захранвате камерата, ще трябва да предоставите отделна батерия или да свържете камерата към захранващата платка на вашия дрон. Внимавайте да не надвишавате изискванията за мощност на CM платката. Можете да използвате следните елементи за захранване на камерата:

www.adafruit.com/products/353

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

Можете също така да изградите опората и антивибрационните амортисьори според вашите спецификации на дрон.

След като направите първите снимки, използвайте ГИС програма като Qgis или Arcgis Map, за да регистрирате вашите изображения. Можете също да използвате matlab.

Честит полет!