กล้อง Multispectral Raspberry Pi: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

กล้องมัลติสเปกตรัมสามารถเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการตรวจจับความเครียดในพืช หรือรู้จักสายพันธุ์ต่างๆ แทนความแตกต่างในลายเซ็นการสะท้อนแสงของพืชโดยทั่วไป หากใช้ร่วมกับโดรน กล้องสามารถให้ข้อมูลสำหรับ NDVI อย่างรวดเร็ว (Normalised Difference Vegetation Index) สร้างภาพโมเสคของฟาร์ม ป่าไม้ หรือป่าไม้ ทำความเข้าใจการใช้ไนโตรเจน สร้างแผนที่ผลผลิต และอื่นๆ แต่กล้องหลายสเปกตรัมอาจมีราคาสูง และราคาก็แปรผันตรงกับประเภทของเทคโนโลยีที่ใช้ วิธีการดั้งเดิมในการทำสเปกโตรเมตรีคือการใช้กล้องหลายตัวที่มีตัวกรองแบนด์พาสแบบยาวหรือสั้น ซึ่งช่วยให้สเปกตรัมที่ต้องการผ่านรางในขณะที่ปิดกั้นกล้องตัวอื่นๆ มีความท้าทายสองประการสำหรับแนวทางดังกล่าว ขั้นแรก คุณต้องเปิดกล้องพร้อมกันหรือใกล้ที่สุด และประการที่สอง คุณต้องลงทะเบียน (ผสานภาพทีละชั้นหลังจากเลเยอร์) ภาพเพื่อให้สามารถประกอบเป็นชุดสุดท้ายด้วยแถบความปรารถนาในนั้น ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องทำหลังการประมวลผลจำนวนมาก ซึ่งต้องใช้เวลาและทรัพยากร (โดยใช้ซอฟต์แวร์ราคาแพง เช่น arcmap แต่ไม่จำเป็น) วิธีการอื่น ๆ ได้จัดการกับเรื่องนี้ในรูปแบบต่างๆ การพัฒนาเทคโนโลยีล่าสุดที่ระดับโปรเซสเซอร์ทำให้สามารถสร้างเซ็นเซอร์สแกน CMOS ที่มีตัวกรองแบนด์ที่รวมอยู่ในเลย์เอาต์ของเซ็นเซอร์ได้ อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ตัวแยกลำแสง (ปริซึม) ที่จะนำลำแสงต่างๆ ไปยังเซ็นเซอร์ตัวอื่น เทคโนโลยีทั้งหมดเหล่านี้มีราคาแพงมาก ดังนั้นจึงไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับนักสำรวจและผู้ผลิต โมดูลคำนวณ Raspberry pi และบอร์ดพัฒนาให้คำตอบราคาถูกสำหรับคำถามเหล่านี้บางส่วน (ไม่ใช่ทั้งหมด)

ขั้นตอนที่ 1: เปิดใช้งานกล้อง

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณทำตามขั้นตอนในการตั้งค่ากล้องใน CM ตามที่ระบุไว้ในบทช่วยสอนต่อไปนี้:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

ทริกเกอร์กล้องทั้งสองตัวพร้อมกันโดยใช้:

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

ใช้หัวข้อต่อไปนี้หากไม่ได้ผลไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม:

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

คำแนะนำเพิ่มเติมในกรณีที่คุณเริ่มต้นจากศูนย์ด้วย CM ที่นี่:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

ขั้นตอนที่ 2: การสื่อสารแบบอนุกรมแบบไร้สาย

ซื้อชุดวิทยุ telemetry เช่นนี้:

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

วิทยุเหล่านี้มีสี่สาย: กราวด์ (สีดำ), TX, RX, VCC (สีแดง) ลอกสายเคเบิลออกและใช้ขั้วต่อตัวเมียที่พอดีกับพิน GPIO เชื่อมต่อขั้วต่อสีดำกับกราวด์, สีแดงถึง 5V, TX ถึงพิน 15 และ RX กับพิน 14 ของส่วนหัว J5 GPIO ของบอร์ดพัฒนาโมดูลการประมวลผล

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณตั้งค่าอัตราบอดเป็น 57600 และคอมพิวเตอร์โฮสต์ของคุณรู้จักและเพิ่มวิทยุเป็น COM (ใน Windows ให้ใช้ตัวจัดการอุปกรณ์สำหรับสิ่งนั้น) หากใช้ Putty ให้เลือกซีเรียล พอร์ต COM (3, 4 หรืออะไรก็ได้ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ของคุณ) และตั้งค่าอัตราบอดเป็น 57600 เปิด CM ของคุณและหลังจากที่โหลดเสร็จแล้ว ให้คลิก Enter ในคอมพิวเตอร์ของคุณ หากคุณไม่ ไม่เห็นข้อความใด ๆ ที่มาจากการเชื่อมต่อ หากคุณสังเกตเห็นข้อความที่อ่านไม่ออก ให้ไปตรวจสอบ /boot/cmdline.txt อัตราบอดควรเป็น 57600 หากมีปัญหาเพิ่มเติม โปรดตรวจสอบบทแนะนำต่อไปนี้:

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

ขั้นตอนที่ 3: กล้อง…

คุณสามารถใช้กล้องในการกำหนดค่าดั้งเดิมได้ แต่ถ้าไม่ใช่ คุณจะต้องปรับเปลี่ยนเพื่อให้รองรับเลนส์ M12 โปรดทราบว่ากล้อง raspberry pi V1 และ V2 แตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้น ตัวยึด M12 แบบเก่าจะไม่ทำงานกับกล้องรุ่นใหม่ นอกจากนี้ยังมีปัญหาบางอย่างเมื่อเรียกใช้กล้องใหม่แบบขนาน หากคุณประสบปัญหาใดๆ โปรดตรวจสอบหัวข้อนี้ในฟอรัม raspberry pi:

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

ไม่ว่าในกรณีใด sudo rpi-update ควรแก้ไขปัญหา

ตัวยึดเลนส์ M12 สามารถ 'บด' ด้วย Dremel เพื่อให้พอดีกับขั้วต่อของเซ็นเซอร์ CMOS กับบอร์ดกล้อง คลายเกลียวเลนส์เดิม และวางเลนส์ใหม่ไว้เหนือตัวยึด M12 เพื่อผลลัพธ์ที่ดีกว่า คุณสามารถกำจัดอะแดปเตอร์เลนส์ของแท้ทั้งหมดได้ แต่อาจไม่คุ้มกับการทำงานเนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะทำให้เซ็นเซอร์เสียหาย ฉันทำลายแผงกล้องอย่างน้อยหกแผงก่อนที่จะจัดการเพื่อกำจัดที่ยึดพลาสติกที่อยู่เหนือเซ็นเซอร์ CMOS

ขั้นตอนที่ 4: การเชื่อมต่อ Wifi และที่เก็บข้อมูลพิเศษ

บอร์ดพัฒนา CM มีพอร์ต USB เพียงพอร์ตเดียว ดังนั้นคุณต้องใช้มันอย่างชาญฉลาดเช่น การเชื่อมต่อ wifi หากคุณต้องการทำสิ่งนี้ คุณจะต้องใช้ทักษะการบัดกรีเหล็กและต่อขั้วต่อ USB คู่ใต้บอร์ดพัฒนาที่ซึ่ง USB จะถูกบัดกรี หากคุณกำลังใช้แบบเดียวกับที่ฉันมี

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

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

เพียงทำตามคำสั่งเคเบิลในภาพ

เมื่อเสร็จแล้ว ให้ต่อโมดูล wifi ของคุณเข้ากับพอร์ตคู่ เปิดเครื่อง CM และดูว่าโมดูล wifi ทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่

การแนบการ์ด SD ทำได้ง่ายกว่าไดรฟ์ USB ดังนั้นให้ซื้อสิ่งนี้:

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

หากต้องการต่อเชื่อมที่จัดเก็บข้อมูลภายนอกใหม่ ให้ทำตามบทช่วยสอนนี้อย่างระมัดระวัง:

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

ตอนนี้คุณมีพอร์ต USB 2 พอร์ต พื้นที่เก็บข้อมูลเพิ่มเติม และการเชื่อมต่อ wifi

ขั้นตอนที่ 5: พิมพ์ Case

ใช้ ABS

ขั้นตอนที่ 6: ใส่ชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน

ก่อนที่คุณจะประกอบกล้อง ให้เชื่อมต่อจอภาพและแป้นพิมพ์เข้ากับ CM และโฟกัสเลนส์ วิธีที่ดีที่สุดคือใช้คำสั่งต่อไปนี้:

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

ที่ทำงานของกล้องตลอดไป ดังนั้นการสังเกตหน้าจอของคุณ กระชับเลนส์จนโฟกัส อย่าลืมทำเช่นนั้นกับกล้องอีกตัวโดยเปลี่ยนคำสั่ง -cs จาก 0 เป็น 1

เมื่อเลนส์ของคุณถูกโฟกัสแล้ว ให้หยดกาวเล็กน้อยระหว่างเลนส์กับตัวยึดเลนส์ M12 เพื่อป้องกันการเคลื่อนไหวของเลนส์ ทำเช่นเดียวกันขณะติดเลนส์เข้ากับเคส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเลนส์ทั้งสองอยู่ในแนวเดียวกันมากที่สุด

ใช้สว่านเจาะรูที่ด้านข้างของเคสแล้วสอดผ่านเสาอากาศวิทยุ วางวิทยุอย่างปลอดภัยโดยใช้เทปสองหน้าแล้วเชื่อมต่อกับ GPIO

วางบอร์ดพัฒนา CM ไว้ในเคสและยึดด้วยตัวขยายหกเหลี่ยมโลหะ 10 มม. 4 ตัว ยึดอะแดปเตอร์คอนเน็กเตอร์ของกล้องให้แน่นเพื่อไม่ให้หลุดออกจากภายในอย่างอิสระ

ขั้นตอนที่ 7: กำหนดค่า Dropbox-Uploader ติดตั้งสคริปต์กล้อง

ติดตั้ง dropbox_uploader โดยทำตามคำแนะนำที่ให้ไว้ที่นี่

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

ใช้สคริปต์คล้ายกับที่อยู่ในภาพ

ขั้นตอนที่ 8: ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

กล้องตัวสุดท้ายสามารถวางไว้ใต้โดรนขนาดกลาง (650 มม. ⌀) หรือเล็กกว่านั้นได้ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า ตัวกล้องมีน้ำหนักไม่เกิน 350-400 กรัม

ในการจ่ายไฟให้กับกล้อง คุณจะต้องเตรียมแบตเตอรี่แยกต่างหาก หรือเชื่อมต่อกล้องเข้ากับบอร์ดพลังงานของโดรนของคุณ ระวังอย่าให้เกินความต้องการพลังงานของบอร์ด CM คุณสามารถใช้รายการต่อไปนี้เพื่อขับเคลื่อนกล้องของคุณ:

www.adafruit.com/products/353

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

คุณยังสามารถสร้างส่วนรองรับและแดมเปอร์ป้องกันการสั่นสะเทือนตามข้อกำหนดของโดรนได้

เมื่อคุณถ่ายภาพแรกแล้ว ให้ใช้โปรแกรม GIS เช่น Qgis หรือ Arcgis Map เพื่อลงทะเบียนภาพของคุณ คุณยังสามารถใช้ MATLAB

มีความสุขเที่ยวบิน!