Eine Raspberry Pi Multispektralkamera - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Eine Multispektralkamera kann ein praktisches Werkzeug sein, um Stress in Pflanzen zu erkennen oder verschiedene Arten anstelle der Unterschiede in den Reflexionssignaturen von Pflanzen im Allgemeinen zu erkennen. In Kombination mit einer Drohne kann die Kamera die Daten für schnelle NDVIs (Normalised Difference Vegetation Index) liefern, Mosaike von Farmen, Wäldern oder Wäldern erstellen, den Stickstoffverbrauch verstehen, Ertragskarten erstellen und so weiter. Multispektrale Kameras können jedoch teuer sein, und ihr Preis ist direkt proportional zu der Art der Technologie, die sie verwenden. Ein traditioneller Ansatz für die Spektrometrie besteht darin, mehrere Kameras mit langen oder kurzen Bandpassfiltern zu verwenden, die das erforderliche Spektrum passieren lassen, während die anderen blockiert werden. Bei diesem Ansatz gibt es zwei Herausforderungen; Zuerst müssen Sie die Kameras gleichzeitig oder so nah wie möglich auslösen. und zweitens müssen Sie die Bilder registrieren (Bilder Schicht für Schicht zusammenführen), damit sie eine endgültige Zusammensetzung mit den gewünschten Bändern darin bilden können. Dies bedeutet, dass ein großer Teil der Nachbearbeitung durchgeführt werden muss, was Zeit und Ressourcen kostet (mit teurer Software wie arcmap, aber nicht unbedingt). Andere Ansätze haben dies auf unterschiedliche Weise behandelt; Die jüngsten technologischen Entwicklungen auf Prozessorebene haben die Entwicklung von Scan-CMOS-Sensoren mit in das Sensorlayout integrierten Bandfiltern ermöglicht. Ein anderer Ansatz besteht darin, einen Strahlteiler (Prisma) zu verwenden, der die verschiedenen Lichtstrahlen auf einen anderen Sensor lenken würde. All diese Technologien sind extrem teuer und daher für Entdecker und Macher unerreichbar. Das Raspberry-Pi-Rechenmodul und sein Entwicklungsboard bieten eine günstige Antwort auf einige dieser Fragen (allerdings nicht alle).

Schritt 1: Aktivieren der Kameras

Stellen Sie sicher, dass Sie die Schritte zum Einrichten der Kameras im CM befolgen, wie in den folgenden Tutorials angegeben:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Triggern Sie beide Kameras gleichzeitig mit:

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

Verwenden Sie das folgende Thema, wenn es aus irgendeinem Grund nicht funktioniert hat:

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

Weitere Anweisungen für den Fall, dass Sie mit dem CM bei Null anfangen, hier:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Schritt 2: Drahtlose serielle Kommunikation

Kaufen Sie eine Reihe von Telemetrie-Funkgeräten wie diese:

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

Diese Funkgeräte haben vier Drähte: Masse (schwarz), TX, RX, VCC (rot). Ziehen Sie ein Ende der Kabel ab und verwenden Sie Buchsen, die zu den GPIO-Pins passen. Verbinden Sie den schwarzen Stecker mit Masse, den roten mit 5V, TX mit Pin 15 und RX mit Pin 14 des J5 GPIO-Headers der Rechenmodul-Entwicklungsplatine.

Stellen Sie sicher, dass Sie die Baudrate auf 57600 einstellen und dass Ihr Host-Computer das Funkgerät als COM erkannt und hinzugefügt hat (in Windows verwenden Sie dafür den Geräte-Manager). Wenn Sie Putty verwenden, wählen Sie seriell, den COM-Port (3, 4 oder was auch immer in Ihrem Computer ist) und stellen Sie die Baudrate auf 57600 ein. Schalten Sie Ihren CM ein und klicken Sie nach dem Laden auf die Eingabetaste Ihres Computers, wenn Sie dies nicht tun. Über die Verbindung kommt kein Text. Wenn Sie einen verstümmelten Text bemerken, überprüfen Sie /boot/cmdline.txt. Die Baudrate sollte 57600 betragen. Sollten weitere Probleme auftreten, lesen Sie bitte das folgende Tutorial:

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

Schritt 3: Die Kameras…

Sie können die Kameras tatsächlich in ihrer ursprünglichen Konfiguration verwenden, aber wenn nicht, müssen Sie sie modifizieren, um die M12-Objektive unterzubringen. Denken Sie daran, dass die Himbeer-Pi-Kameras V1 und V2 etwas unterschiedlich sind, sodass alte M12-Halter an neuen Kameras nicht funktionieren. Außerdem gab es einige Probleme beim parallelen Auslösen der neuen Kameras, wenn Sie eines dieser Probleme haben, überprüfen Sie bitte dieses Thema im Himbeer-Pi-Forum:

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

In jedem Fall sollte ein sudo rpi-Update das Problem beheben.

Der M12-Objektivhalter kann mit einem Dremel "geschliffen" werden, um den Stecker des CMOS-Sensors mit der Kameraplatine zu verbinden. Schrauben Sie das Originalobjektiv ab und platzieren Sie das neue Objektiv über dem M12-Halter. Für bessere Ergebnisse können Sie den Original-Objektivadapter sogar ganz loswerden, aber die Arbeit lohnt sich angesichts der Gefahr, den Sensor zu beschädigen, möglicherweise nicht. Ich habe mindestens sechs Kameraplatinen zerstört, bevor ich es geschafft habe, den Plastikhalter über dem CMOS-Sensor loszuwerden.

Schritt 4: WLAN-Verbindung und zusätzlicher Speicher

Das CM-Entwicklungsboard hat nur einen USB-Port; Daher müssen Sie es sehr weise verwenden, z. B. WiFi Verbindung. Wenn Sie das umgehen möchten, müssen Sie Ihre Lötkolbenfähigkeiten einsetzen und einen dualen USB-Anschluss unter der Entwicklungsplatine anbringen, an der der USB angelötet ist. Wenn Sie das gleiche verwenden, das ich habe

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

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

Folgen Sie einfach der Kabelreihenfolge im Bild.

Wenn Sie fertig sind, schließen Sie Ihr WLAN-Modul an den Dual-Port an, schalten Sie das CM ein und prüfen Sie, ob das WLAN-Modul ordnungsgemäß funktioniert.

Es ist einfacher, eine SD-Karte anzuschließen als ein USB-Laufwerk, also kaufen Sie so etwas:

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

Um den neuen externen Speicher zu mounten, befolgen Sie dieses Tutorial sorgfältig:

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

Jetzt haben Sie 2 USB-Anschlüsse, zusätzlichen Speicherplatz und eine WLAN-Verbindung.

Schritt 5: Drucken Sie den Fall

ABS verwenden

Schritt 6: Setzen Sie die Stücke zusammen

Bevor Sie die Kamera zusammenbauen, schließen Sie einen Monitor und eine Tastatur an das CM an und fokussieren Sie die Objektive. Das geht am besten mit dem folgenden Befehl:

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

Das lässt die Kamera für immer laufen. Beobachten Sie also Ihren Bildschirm und ziehen Sie das Objektiv fest, bis es fokussiert ist. Denken Sie daran, dies mit der anderen Kamera zu tun, indem Sie den Befehl -cs von 0 auf 1 ändern.

Sobald Ihre Objektive fokussiert sind, geben Sie einen kleinen Tropfen Klebstoff zwischen das Objektiv und den M12-Objektivhalter, um jede Bewegung des Objektivs zu verhindern. Machen Sie dasselbe, während Sie die Linsen am Gehäuse anbringen. Stellen Sie sicher, dass beide Linsen so weit wie möglich ausgerichtet sind.

Öffnen Sie mit einem Bohrer ein Loch an der Seite des Gehäuses und führen Sie die Radioantenne durch. Platzieren Sie das Funkgerät mit doppelseitigem Klebeband sicher und verbinden Sie es mit dem GPIO.

Legen Sie das CM-Entwicklungsboard in das Gehäuse und sichern Sie es mit 4 10-mm-Sechskantverlängerungen aus Metall. Sichern Sie die Kamerasteckeradapter, damit sie nicht frei herumspringen.

Schritt 7: Dropbox-Uploader konfigurieren, Kameraskript installieren

Installieren Sie dropbox_uploader gemäß den hier bereitgestellten Anweisungen

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Verwenden Sie ein Skript ähnlich dem im Bild.

Schritt 8: Endprodukt

Die endgültige Kamera kann unter einer mittelgroßen (650 mm ⌀) Drohne oder noch kleiner platziert werden. Es hängt alles von der Konfiguration ab. Die Kamera wiegt nicht mehr als 350-400 Gramm.

Um die Kamera mit Strom zu versorgen, müssen Sie einen separaten Akku bereitstellen oder die Kamera an die Stromversorgungsplatine Ihrer Drohne anschließen. Achten Sie darauf, den Strombedarf des CM-Boards nicht zu überschreiten. Sie können die folgenden Elemente verwenden, um Ihre Kamera mit Strom zu versorgen:

www.adafruit.com/products/353

www.amazon.de/USB-Solar-Lithium-Polymer…

Sie können die Stütze und die Anti-Vibrations-Dämpfer auch nach Ihren Drohnenspezifikationen bauen.

Nachdem Sie die ersten Bilder aufgenommen haben, registrieren Sie Ihre Bilder mit einem GIS-Programm wie Qgis oder Arcgis Map. Sie können auch Matlab verwenden.

Frohen Flug!