Une caméra multispectrale Raspberry Pi : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Une caméra multispectrale peut être un outil pratique pour détecter le stress chez les plantes ou reconnaître différentes espèces au lieu des différences dans les signatures de réflectance des plantes en général. Associée à un drone, la caméra peut fournir les données pour des NDVI rapides (indice de végétation par différence normalisée), créer des mosaïques de fermes, de forêts ou de bois, comprendre la consommation d'azote, créer des cartes de rendement, etc. Mais les caméras multispectrales peuvent être coûteuses et leur prix est directement proportionnel au type de technologie qu'elles mettent en œuvre. Une approche traditionnelle de la spectrométrie consiste à utiliser plusieurs caméras avec des filtres passe-bande longs ou courts qui laissent passer le spectre requis tout en bloquant les autres. Il y a deux défis à cette approche; d'abord, vous devez déclencher les caméras en même temps, ou le plus près possible; et deuxièmement, vous devez enregistrer (fusionner les images couche après couche) les images afin qu'elles puissent former un composite final avec les bandes souhaitées. Cela signifie qu'une grande partie du post-traitement doit être effectuée, ce qui consomme du temps et des ressources (en utilisant des logiciels coûteux tels que arcmap, mais pas nécessairement). D'autres approches ont traité cela de différentes manières; les récents développements technologiques au niveau du processeur ont permis la création de capteurs CMOS à balayage avec des filtres de bande intégrés dans la disposition du capteur. Une autre approche consiste à utiliser un séparateur de faisceau (prisme) qui dirigerait les différents faisceaux de lumière vers un capteur différent. Toutes ces technologies sont extrêmement coûteuses et donc hors de portée des explorateurs et des fabricants. Le module de calcul Raspberry pi et sa carte de développement offrent une réponse bon marché à quelques-unes de ces questions (pas toutes cependant).

Étape 1: Activation des caméras

Assurez-vous de suivre les étapes de configuration des caméras dans le CM comme indiqué dans les tutoriels suivants:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Déclenchez les deux caméras en même temps en utilisant:

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

Utilisez le sujet suivant si, pour une raison quelconque, cela n'a pas fonctionné:

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

D'autres instructions au cas où vous commenceriez à partir de zéro avec le CM ici:

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

Étape 2: Communication série sans fil

Achetez un ensemble de radios de télémétrie comme celles-ci:

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

Ces radios ont quatre fils: Terre (noir), TX, RX, VCC (rouge). Retirez l'un des câbles extrêmes et utilisez des connecteurs femelles adaptés aux broches GPIO. Connectez le connecteur noir à la terre, le rouge à 5V, TX à la broche 15 et RX à la broche 14 de l'en-tête J5 GPIO de la carte de développement du module de calcul.

Assurez-vous que vous avez défini le débit en bauds sur 57600 et que votre ordinateur hôte a reconnu et ajouté la radio en tant que COM (sous Windows, utilisez le gestionnaire de périphériques pour cela). Si vous utilisez Putty, choisissez série, le port COM (3, 4 ou autre sur votre ordinateur) et réglez le débit en bauds sur 57600. Allumez votre CM et une fois le chargement terminé, cliquez sur entrer dans votre ordinateur si vous ne le faites pas. ne voyez aucun texte venant de la connexion. Si vous remarquez du texte brouillé, allez vérifier /boot/cmdline.txt. Le débit en bauds doit être de 57600. Si d'autres problèmes surviennent, veuillez consulter le didacticiel suivant:

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

Étape 3: Les caméras…

Vous pouvez effectivement utiliser les caméras dans leur configuration d'origine, mais sinon, vous devrez les modifier afin d'accueillir les objectifs M12. Gardez à l'esprit que les caméras Raspberry Pi V1 et V2 sont légèrement différentes, donc les anciens supports M12 ne fonctionneront pas sur les nouvelles caméras. De plus, il y a eu quelques problèmes lors du déclenchement des nouvelles caméras en parallèle, si vous rencontrez l'un de ces problèmes, veuillez consulter ce sujet dans le forum raspberry pi:

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

Dans tous les cas, une mise à jour sudo rpi devrait résoudre le problème.

Le support d'objectif M12 peut être « rectifié » avec un Dremel afin d'adapter le connecteur du capteur CMOS à la carte de la caméra. Dévissez l'objectif d'origine et placez le nouvel objectif sur le support M12. Pour de meilleurs résultats, vous pouvez en fait vous débarrasser complètement de l'adaptateur d'objectif d'origine, mais cela pourrait ne pas valoir le travail compte tenu du risque d'endommager le capteur. J'ai détruit au moins six cartes de caméra avant de réussir à me débarrasser du support en plastique qui se trouve au-dessus du capteur CMOS.

Étape 4: Connexion Wifi et stockage supplémentaire

La carte de développement CM n'a qu'un seul port USB; en conséquence, vous devez l'utiliser très judicieusement, par ex. connexion Wifi. Si vous voulez contourner cela, vous devrez utiliser vos compétences en fer à souder et attacher un double connecteur USB sous la carte de développement, où l'USB est soudé. Si vous utilisez le même que j'ai

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

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

Suivez simplement l'ordre des câbles dans l'image.

Une fois cela fait, connectez votre module wifi au double port, allumez le CM et voyez si le module wifi fonctionne correctement.

Il est plus facile de connecter une carte SD qu'une clé USB, alors achetez quelque chose comme ceci:

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

Pour monter le nouveau stockage externe, suivez attentivement ce tutoriel:

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

Vous disposez maintenant de 2 ports USB, d'un espace de stockage supplémentaire et d'une connexion wifi.

Étape 5: Imprimez le boîtier

Utiliser l'ABS

Étape 6: assemblez les pièces

Avant d'assembler la caméra, connectez un moniteur et un clavier au CM et faites la mise au point des objectifs. La meilleure façon de le faire est d'utiliser la commande suivante:

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

Cela fait fonctionner l'appareil photo pour toujours, alors en observant votre écran, serrez l'objectif jusqu'à ce que la mise au point soit effectuée. N'oubliez pas de le faire avec l'autre caméra en modifiant la commande -cs de 0 à 1.

Une fois vos objectifs mis au point, mettez une petite goutte de colle entre l'objectif et le porte-objectif M12 pour éviter tout mouvement de l'objectif. Faites de même tout en fixant les lentilles à l'étui. Assurez-vous que les deux lentilles sont alignées autant que possible.

Utilisez une perceuse pour ouvrir un trou sur le côté du boîtier et passez à travers l'antenne radio. Placez la radio en toute sécurité en utilisant du ruban adhésif double face et connectez-la au GPIO.

Placez la carte de développement CM à l'intérieur du boîtier et fixez-la avec 4 rallonges hexagonales métalliques de 10 mm. Fixez les adaptateurs de connecteur de caméra afin qu'ils ne rebondissent pas librement à l'intérieur.

Étape 7: Configurez Dropbox-Uploader, installez le script de la caméra

Installez dropbox_uploader en suivant les instructions fournies ici

github.com/andreafabrizi/Dropbox-Uploader

Utilisez un script similaire à celui de l'image.

Étape 8: Produit final

La caméra finale peut être placée sous un drone de taille moyenne (650 mm) voire plus petit. Tout dépend de la configuration. L'appareil photo ne pèse pas plus de 350 à 400 grammes.

Pour alimenter la caméra, vous devrez fournir une batterie séparée, ou connecter la caméra à la carte d'alimentation de votre drone. Veillez à ne pas dépasser les exigences d'alimentation de la carte CM. Vous pouvez utiliser les éléments suivants pour alimenter votre caméra:

www.adafruit.com/products/353

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

Vous pouvez également construire le support et les amortisseurs anti-vibrations selon les spécifications de votre drone.

Une fois que vous avez pris les premières photos, utilisez un programme SIG tel que Qgis ou Arcgis Map pour enregistrer vos images. Vous pouvez également utiliser matlab.

Bon vol !