Πολυφασματική κάμερα Raspberry Pi: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Μια πολυφασματική κάμερα μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τον εντοπισμό του στρες στα φυτά ή να αναγνωρίσει διαφορετικά είδη αντί των διαφορών στις υπογραφές ανάκλασης των φυτών γενικά. Εάν συνδυαστεί με ένα drone, η κάμερα μπορεί να παρέχει τα δεδομένα για γρήγορα NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), να δημιουργήσει ψηφιδωτά αγροκτημάτων, δασών ή δασών, να κατανοήσει την κατανάλωση αζώτου, να δημιουργήσει χάρτες απόδοσης κ.ο.κ. Αλλά οι πολυφασματικές κάμερες μπορεί να είναι δαπανηρές και η τιμή τους είναι ευθέως ανάλογη με το είδος της τεχνολογίας που εφαρμόζουν. Μια παραδοσιακή προσέγγιση στη φασματομετρία είναι η χρήση αρκετών καμερών με φίλτρα μεγάλου ή μικρού εύρους ζώνης που επιτρέπουν στο απαιτούμενο φάσμα να περνάει μέσα από το μπλοκάρισμα των άλλων. Υπάρχουν δύο προκλήσεις σε αυτήν την προσέγγιση. Πρώτον, πρέπει να ενεργοποιήσετε τις κάμερες ταυτόχρονα ή όσο το δυνατόν πιο κοντά. και δεύτερον, πρέπει να καταχωρίσετε (συγχώνευση εικόνων στρώμα μετά στρώματος) τις εικόνες, ώστε να μπορούν να σχηματίσουν ένα τελικό σύνθετο με τις ζώνες επιθυμίας σε αυτό. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να γίνει μεγάλη μετεπεξεργασία, καταναλώνοντας χρόνο και πόρους (χρησιμοποιώντας ακριβό λογισμικό όπως το arcmap, αλλά όχι απαραίτητα). Άλλες προσεγγίσεις το έχουν αντιμετωπίσει με διαφορετικούς τρόπους. οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις σε επίπεδο επεξεργαστή επέτρεψαν τη δημιουργία αισθητήρων CMOS σάρωσης με φίλτρα μπάντας ενσωματωμένα στη διάταξη του αισθητήρα. Μια άλλη προσέγγιση είναι η χρήση ενός διαχωριστή δέσμης (πρίσμα) που θα κατευθύνει τις διαφορετικές δέσμες φωτός σε διαφορετικό αισθητήρα. Όλες αυτές οι τεχνολογίες είναι εξαιρετικά δαπανηρές και επομένως δεν είναι προσιτές για εξερευνητές και κατασκευαστές. Η μονάδα υπολογισμού Raspberry pi και ο πίνακας ανάπτυξης της προσφέρουν μια φθηνή απάντηση σε μερικές από αυτές τις ερωτήσεις (όχι όλες όμως).

Βήμα 1: Ενεργοποίηση των φωτογραφικών μηχανών

Βεβαιωθείτε ότι ακολουθείτε τα βήματα για τη ρύθμιση των καμερών στο CM, όπως υποδεικνύεται στα ακόλουθα μαθήματα:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Ενεργοποιήστε και τις δύο κάμερες ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας:

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

Χρησιμοποιήστε το ακόλουθο θέμα εάν για οποιονδήποτε λόγο δεν λειτούργησε:

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

Περαιτέρω οδηγίες σε περίπτωση που ξεκινάτε από την αρχή με το CM εδώ:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Βήμα 2: Ασύρματη σειριακή επικοινωνία

Αγοράστε ένα σύνολο ραδιοτηλεοπτικών ραδιοφώνων όπως αυτά:

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

Αυτά τα ραδιόφωνα έχουν τέσσερα καλώδια: Γείωση (μαύρο), TX, RX, VCC (κόκκινο). Αφαιρέστε το ένα άκρο των καλωδίων και χρησιμοποιήστε θηλυκές υποδοχές που ταιριάζουν στις ακίδες GPIO. Συνδέστε το μαύρο σύνδεσμο στη γείωση, το κόκκινο στο 5V, το TX στο pin 15 και το RX στο pin 14 της κεφαλίδας J5 GPIO της πλακέτας ανάπτυξης υπολογιστικών μονάδων.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε ορίσει τον ρυθμό baud σε 57600 και ότι ο κεντρικός υπολογιστής σας έχει αναγνωρίσει και προσθέσει το ραδιόφωνο ως COM (στα Windows χρησιμοποιήστε τη διαχείριση συσκευών για αυτό). Εάν χρησιμοποιείτε Putty, επιλέξτε σειριακή σειρά, τη θύρα COM (3, 4 ή ό, τι άλλο υπάρχει στον υπολογιστή σας) και ορίστε τον ρυθμό baud σε 57600. Ενεργοποιήστε το CM σας και αφού τελειώσει η φόρτωση, κάντε κλικ στο enter στον υπολογιστή σας αν δεν το κάνετε ' δεν βλέπετε κανένα κείμενο που έρχεται μέσω της σύνδεσης. Εάν παρατηρήσετε κάποιο παραπλανητικό κείμενο, πηγαίνετε και ελέγξτε το /boot/cmdline.txt. Ο ρυθμός baud πρέπει να είναι 57600. Εάν προκύψουν περαιτέρω προβλήματα, παρακαλώ ελέγξτε το ακόλουθο σεμινάριο:

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

Βήμα 3: Οι κάμερες…

Μπορείτε πραγματικά να χρησιμοποιήσετε τις κάμερες στην αρχική τους διαμόρφωση, αλλά αν όχι, θα χρειαστεί να τις τροποποιήσετε για να χωρέσουν οι φακοί M12. Λάβετε υπόψη ότι οι κάμερες βατόμουρου pi V1 και V2 είναι ελαφρώς διαφορετικές, επομένως, οι παλιοί κάτοχοι M12 δεν θα λειτουργούν σε νέες κάμερες. Επίσης, υπήρξαν ορισμένα προβλήματα κατά την ενεργοποίηση των νέων καμερών παράλληλα, εάν αντιμετωπίζετε κάποιο από αυτά τα προβλήματα, ελέγξτε αυτό το θέμα στο φόρουμ raspberry pi:

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

Σε κάθε περίπτωση, μια sudo rpi-ενημέρωση θα πρέπει να διορθώσει το πρόβλημα.

Η θήκη φακών M12 μπορεί να «αλέσει» με ένα Dremel για να ταιριάζει με τη σανίδα της κάμερας το βύσμα του αισθητήρα CMOS. Ξεβιδώστε τον αρχικό φακό και τοποθετήστε τον νέο φακό πάνω στη βάση M12. Για καλύτερα αποτελέσματα, μπορείτε πραγματικά να απαλλαγείτε εντελώς από τον αρχικό προσαρμογέα φακού, αλλά ενδέχεται να μην αξίζει τον κόπο να εργαστείτε λόγω του κινδύνου που συνεπάγεται βλάβη του αισθητήρα. Κατέστρεψα τουλάχιστον έξι πίνακες κάμερας πριν καταφέρω να απαλλαγώ από την πλαστική θήκη που βρίσκεται πάνω από τον αισθητήρα CMOS.

Βήμα 4: Σύνδεση Wi -Fi και επιπλέον αποθήκευση

Ο πίνακας ανάπτυξης CM έχει μόνο μία θύρα USB. ως αποτέλεσμα αυτού πρέπει να το χρησιμοποιήσετε πολύ σοφά, π.χ. σύνδεση wifi. Εάν θέλετε να το ξεπεράσετε, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις δεξιότητές σας για συγκόλληση και να συνδέσετε μια διπλή υποδοχή USB κάτω από τον πίνακα ανάπτυξης, όπου το USB είναι συγκολλημένο. Εάν χρησιμοποιείτε το ίδιο που έχω

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

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

Απλώς ακολουθήστε τη σειρά καλωδίων στην εικόνα.

Μόλις τελειώσετε, συνδέστε τη μονάδα wifi στη διπλή θύρα, ενεργοποιήστε το CM και δείτε αν η μονάδα wifi λειτουργεί σωστά.

Είναι πιο εύκολο να επισυνάψετε μια κάρτα SD από μια μονάδα USB, οπότε αγοράστε κάτι σαν αυτό:

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

Για να τοποθετήσετε τον νέο εξωτερικό αποθηκευτικό χώρο, ακολουθήστε προσεκτικά αυτό το σεμινάριο:

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

Τώρα έχετε 2 θύρες USB, επιπλέον χώρο αποθήκευσης και σύνδεση wifi.

Βήμα 5: Εκτυπώστε την θήκη

Χρησιμοποιήστε ABS

Βήμα 6: Βάλτε τα κομμάτια μαζί

Πριν συναρμολογήσετε την κάμερα, συνδέστε μια οθόνη και ένα πληκτρολόγιο στο CM και εστιάστε τους φακούς. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη εντολή:

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

Αυτό λειτουργεί για πάντα την κάμερα, οπότε παρατηρώντας την οθόνη σας, σφίξτε τον φακό μέχρι να εστιάσετε. Θυμηθείτε να το κάνετε με την άλλη κάμερα αλλάζοντας την εντολή -cs από 0 σε 1.

Μόλις εστιάσετε τους φακούς σας, βάλτε μια μικρή σταγόνα κόλλας μεταξύ του φακού και της θήκης φακού M12 για να αποτρέψετε οποιαδήποτε κίνηση του φακού. Κάντε το ίδιο ενώ συνδέετε τους φακούς στη θήκη. Βεβαιωθείτε ότι και οι δύο φακοί ευθυγραμμίζονται όσο το δυνατόν περισσότερο.

Χρησιμοποιήστε ένα τρυπάνι για να ανοίξετε μια τρύπα στο πλάι της θήκης και να περάσετε από την κεραία ραδιοφώνου. Τοποθετήστε το ραδιόφωνο με ασφάλεια χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης και συνδέστε το στο GPIO.

Τοποθετήστε τον πίνακα ανάπτυξης CM μέσα στη θήκη και στερεώστε τον με 4 μεταλλικούς εξαγωνικούς επεκτάσεις 10 mm. Ασφαλίστε τους προσαρμογείς σύνδεσης κάμερας, ώστε να μην αναπηδούν ελεύθερα στο εσωτερικό.

Βήμα 7: Διαμορφώστε το Dropbox-Uploader, εγκαταστήστε το σενάριο κάμερας

Εγκαταστήστε το dropbox_uploader ακολουθώντας τις οδηγίες που παρέχονται εδώ

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Χρησιμοποιήστε ένα σενάριο παρόμοιο με αυτό της εικόνας.

Βήμα 8: Τελικό προϊόν

Η τελική κάμερα μπορεί να τοποθετηθεί κάτω από ένα drone μεσαίου μεγέθους (650 mm ⌀) ή ακόμα μικρότερο. Όλα εξαρτώνται από τη διαμόρφωση. Η κάμερα δεν υπερβαίνει τα 350-400 γραμμάρια.

Για να τροφοδοτήσετε την κάμερα, θα πρέπει να παράσχετε ξεχωριστή μπαταρία ή να συνδέσετε την κάμερα στην κάρτα τροφοδοσίας του drone σας. Προσέξτε να μην υπερβείτε τις απαιτήσεις ισχύος της πλακέτας CM. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα ακόλουθα στοιχεία για να τροφοδοτήσετε την κάμερα:

www.adafruit.com/products/353

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

Μπορείτε επίσης να φτιάξετε το στήριγμα και τους αντικραδασμικούς αποσβεστήρες σύμφωνα με τις προδιαγραφές του drone σας.

Μόλις τραβήξετε τις πρώτες φωτογραφίες, χρησιμοποιήστε ένα πρόγραμμα GIS όπως το Qgis ή το Arcgis Map για να καταχωρίσετε τις εικόνες σας. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το matlab.

Καλή πτήση!