Multispektrálna kamera Raspberry Pi: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Multispektrálna kamera môže byť užitočným nástrojom na detekciu stresu v rastlinách alebo na rozpoznanie rôznych druhov namiesto rozdielov v odrazových charakteristikách rastlín vo všeobecnosti. V kombinácii s dronom môže kamera poskytovať údaje pre rýchle NDVI (normalizovaný rozdielový vegetačný index), vytvárať mozaiky fariem, lesov alebo lesov, porozumieť spotrebe dusíka, vytvárať mapy výnosov a podobne. Multispektrálne kamery však môžu byť nákladné a ich cena je priamo úmerná druhu technológie, ktorú implementujú. Tradičným prístupom k spektrometrii je použitie niekoľkých kamier s dlhými alebo krátkymi pásmovými filtrami, ktoré umožňujú prechod požadovaného spektra a súčasne blokovanie ostatných. Tento prístup má dve výzvy; po prvé, musíte spustiť kamery súčasne alebo čo najbližšie; a za druhé, musíte zaregistrovať (zlúčiť obrázky vrstvu po vrstve) obrázky, aby mohli vytvárať jeden konečný kompozit s pásmami želania. To znamená, že je potrebné vykonať veľké množstvo následného spracovania, ktoré spotrebuje čas a zdroje (pomocou drahého softvéru, akým je napríklad arcmap, ale nie nevyhnutne). Iné prístupy to riešili rôznymi spôsobmi; Nedávny technologický vývoj na úrovni procesora umožnil vytvorenie skenovacích CMOS senzorov s pásmovými filtrami integrovanými v rozložení senzorov. Ďalším prístupom je použiť rozdeľovač lúča (hranol), ktorý by nasmeroval rôzne lúče svetla na iný senzor. Všetky tieto technológie sú extrémne drahé, a preto sú pre prieskumníkov a tvorcov nedostupné. Výpočtový modul Raspberry pi a jeho vývojová doska ponúkajú lacnú odpoveď na niektoré z týchto otázok (nie však všetky).

Krok 1: Povolenie fotoaparátov

Uistite sa, že postupujete podľa pokynov na nastavenie kamier v CM, ako je uvedené v nasledujúcich návodoch:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Spustite obe kamery súčasne pomocou:

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

Ak z akéhokoľvek dôvodu nefungovala, použite nasledujúcu tému:

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

Ďalšie pokyny pre prípad, že s CM začínate od nuly, nájdete tu:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Krok 2: Bezdrôtová sériová komunikácia

Kúpte si sadu telemetrických rádií, ako sú tieto:

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

Tieto rádiá majú štyri vodiče: uzemnenie (čierne), TX, RX, VCC (červené). Odpojte jeden extrémny kábel a použite zásuvkové konektory, ktoré zodpovedajú kolíkom GPIO. Pripojte čierny konektor k uzemneniu, červený k 5V, TX ku kolíku 15 a RX k kolíku 14 konektora J5 GPIO na vývojovej doske výpočtového modulu.

Uistite sa, že ste nastavili prenosovú rýchlosť na 57 600 a váš hostiteľský počítač rozpoznal a pridal rádio ako COM (v systéme Windows na to použite správcu zariadenia). Ak používate tmel, zvoľte sériový port, port COM (3, 4 alebo čokoľvek, čo je vo vašom počítači) a nastavte prenosovú rýchlosť na 57 600. Zapnite CM a po dokončení načítania kliknite na Enter v počítači, ak nie nevidíte žiadny text prechádzajúci spojením. Ak si všimnete nejaký skomolený text, choďte a skontrolujte súbor /boot/cmdline.txt. Prenosová rýchlosť by mala byť 57 600. Ak sa vyskytnú ďalšie problémy, prečítajte si nasledujúci návod:

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

Krok 3: Fotoaparáty…

Fotoaparáty môžete skutočne používať v pôvodnej konfigurácii, ale ak nie, budete ich musieť upraviť tak, aby vyhovovali objektívom M12. Majte na pamäti, že malinové pi kamery V1 a V2 sa mierne líšia, takže staré držiaky M12 nebudú fungovať na nových kamerách. Vyskytli sa tiež problémy pri paralelnom spúšťaní nových kamier. Ak sa u vás vyskytne niektorý z týchto problémov, prečítajte si túto tému vo fóre raspberry pi:

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

V každom prípade by problém mala vyriešiť aktualizácia sudo rpi.

Držiak objektívu M12 je možné „obrúsiť“pomocou Dremelu, aby sa konektor snímača CMOS hodil na dosku kamery. Odskrutkujte pôvodný objektív a nový objektív umiestnite nad držiak M12. Aby ste dosiahli lepšie výsledky, môžete sa skutočne zbaviť pôvodného adaptéra objektívu, ale vzhľadom na riziko, ktoré prináša poškodenie snímača, to nemusí stáť za to. Zničil som najmenej šesť dosiek fotoaparátov, než som sa dokázal zbaviť plastového držiaka, ktorý sedí nad snímačom CMOS.

Krok 4: Pripojenie Wifi a ďalšie úložisko

Vývojová doska CM má iba jeden port USB; v dôsledku toho ho musíš používať veľmi múdro, napr. wifi pripojenie. Ak to chcete obísť, budete musieť použiť svoje schopnosti v oblasti spájkovačky a pripojiť dvojitý konektor USB pod vývojovú dosku, kde je spájkované USB. Ak používate to isté, mám aj ja

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

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

Postupujte podľa poradia káblov na obrázku.

Akonáhle budete hotoví, pripojte svoj wifi modul k duálnemu portu, zapnite CM a skontrolujte, či wifi modul funguje správne.

Pripojenie karty SD je jednoduchšie ako USB disk, takže si kúpte niečo také:

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

Ak chcete pripojiť nové externé úložisko, postupujte podľa tohto návodu:

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

Teraz máte 2 USB porty, extra úložisko a wifi pripojenie.

Krok 5: Vytlačte si puzdro

Použite ABS

Krok 6: Spojte kusy dohromady

Pred zostavením fotoaparátu pripojte k CM monitor a klávesnicu a zaostrite šošovky. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je použiť nasledujúci príkaz:

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

Fotoaparát tak beží navždy, takže pri pozorovaní obrazovky dotiahnite objektív, kým sa nezaostrí. Nezabudnite to urobiť s druhou kamerou zmenou príkazu -cs z 0 na 1.

Keď sú šošovky zaostrené, naneste malú kvapku lepidla medzi šošovku a držiak šošovky M12, aby ste zabránili akémukoľvek pohybu šošovky. To isté urobte pri pripevňovaní šošoviek k puzdru. Zaistite, aby boli obidve šošovky čo najviac zarovnané.

Vŕtačkou otvorte otvor na bočnej strane puzdra a prevlečte anténu rádia. Rádio umiestnite bezpečne pomocou obojstrannej pásky a pripojte k GPIO.

Vložte vývojovú dosku CM do puzdra a zaistite ju 4 10 mm kovovými šesťhrannými predlžovačmi. Adaptéry konektorov fotoaparátu zaistite, aby sa vo vnútri nemohli voľne odrážať.

Krok 7: Konfigurujte Dropbox-Uploader, nainštalujte si Camera Script

Nainštalujte dropbox_uploader podľa tu uvedených pokynov

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Použite skript podobný tomu na obrázku.

Krok 8: Konečný produkt

Konečnú kameru je možné umiestniť pod dron strednej veľkosti (650 mm ⌀) alebo ešte menší. Všetko závisí od konfigurácie. Fotoaparát nemá viac ako 350-400 gramov.

Na napájanie kamery budete potrebovať samostatnú batériu alebo ju pripojte k doske napájania dronu. Dávajte pozor, aby ste neprekročili požiadavky na výkon dosky CM. Na napájanie fotoaparátu môžete použiť nasledujúce položky:

www.adafruit.com/products/353

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

Podperu a antivibračné tlmiče si môžete postaviť aj podľa svojich špecifikácií pre drony.

Keď urobíte prvé obrázky, zaregistrujte svoje obrázky pomocou programu GIS, ako je Qgis alebo Arcgis Map. Môžete tiež použiť matlab.

Šťastný let!