Præcisionslandbrug via satellitbilleddannelse

Præcisionslandbrug skal blive endnu mere præcist med et nyt kamerategning på satellitbilleder.

Takket være forskning med ESA om nye kameraer, hyperspektrale kameraer, der flyver på droner, er nu i stand til at se detaljer så små som 4-5 cm.

Tre kunder bruger allerede den første version af ButterflEYE LS -kameraet:i Danmark til undersøgelser af biologisk mangfoldighed, i Australien til landbrugsforskning, og i Italien for at levere kommercielle data til landmænd.

Oplevelserne vil blive ført tilbage til den sidste kommercielle version.

"Vores første kunder var virkelig opsatte på at få den høje opløsning, hvilket er det bedste, du i øjeblikket kan få fra et hyperspektralt produkt, "bemærker René Michels, CEO for Tysklands luftbårne specialist Cubert, der samarbejdede med Belgiens VITO Remote Sensing og imec til kameraudviklingen.

Kameraet udnytter potentialet i en ny hyperspektral billedchip fra imec ved at kombinere det med VITOs billedbehandling bearbejdet ved at arbejde med ESA på fjernmålingssatellitter.

Vejer kun 400g, det kraftfulde kamera passer nemt på et lille ubemandet fly for at levere detaljerede målinger til præcisionslandbrug, men det har også potentiale inden for skovbrug, overvågning af biomasse, håndtering af affald og forurening.

Udnyttelse af farvernes kraft

"Hyperspektral billeddannelse fanger mange meget smalle bølgelængdebånd i det synlige og nær-infrarøde i stedet for de mere typiske tre eller fire brede spektrale bånd:rødt, grøn, blå og, Sommetider, infrarød."

"Ved at afbilde verden i flere farver, du kan opdage visse fænomener hurtigere og mere præcist, "forklarer Bavo Delauré fra VITO Remote Sensing.

"Et kamera, der er mere følsomt over for subtile farveforskelle, giver dig mulighed for at identificere problemer, som du ikke kan se med dit blotte øje eller et normalt kamera, før det er for sent at gøre noget ved det."

Historisk set et prisme er blevet brugt til at adskille farverne, men dette resulterer i kompleks optik og større kameraer. Efter VITO's arbejde med Proba-V-satellitten, ESA's Luca Maresi satte virksomheden en udfordring med at producere et letvægts hyperspektralt kamera baseret på en anden teknologi.

Den indledende tilgang bruger et variabelt filter foran detektoren, skabe et instrument så kompakt som et standard farvekamera og derfor velegnet til brug på små satellitter og droner. Den ene bruges af Dutch Cosine Research i deres HyperScout-kamera til GomX-4B CubeSat, lanceres i år.

Space spin-off hjælper på Jorden

For at gøre kameraet endnu mere alsidigt og velegnet til masseproduktion, imec skabte en ultralille sensor med det hyperspektrale filter indbygget. Cubert brugte denne filter-in-chip sensor i deres nye ButterflEYE LS kamera.

Hyperspektrale kameraer producerer enorme mængder data, der skal downloades til VITOs cloud computing-miljø for at blive behandlet for at producere den nødvendige information, herunder handlingskort til at hjælpe kunden.

"Du skal vide, hvor i farvespektret du skal kigge for at identificere de ændringer, du søger, og udlede de nødvendige oplysninger, " forklarer Bavo.

"Ud over, drone-baseret billeddannelse er, i nogle henseender, mere kompliceret, fordi satellitter flyver i en jævn bane, der henviser til, at roterende og faste vingesystemer er mere følsomme over for luftbevægelser og mindre stabile end satellitter, "tilføjer René fra Cubert.

"Det producerer en enorm mængde data, som er kompleks at arbejde med, og vi kunne ikke have opnået dette uden VITO's kompetence inden for billedbehandling. "

Jordobservation er mere end blot billedbehandling

"Mange mennesker flyver med droner og tror, ​​de nu kan foretage jordobservation, men det er meget mere kompliceret end det, " påpeger Sam Waes fra det belgiske firma Verhaert, en del af ESA's teknologioverførselsprogramnetværk.

"VITO har detaljeret viden om, hvordan man kan udtrække oplysninger fra hyperspektrale data og havde allerede udviklet et prototypekamera. Så vi lavede nogle marketingundersøgelsesundersøgelser med dem for at identificere muligheder for at bringe dette på markedet.

"Slutresultatet er meget spændende. Nu har vi et ekstremt lille og effektivt kamera til lokale landbrugsobservationer fra genbrug af rumteknologi, et kamera, der kan give mere detaljerede og præcise mål i forhold til, hvad der har været tilgængeligt indtil nu."

Yderligere fremskridt er i gang med ESA

Det næste trin er at tilføje selvstændig behandling, hvilket VITO og Cubert håber at gøre, når ButterflEYE LS flytter til et fuldt kommercielt udbud i 2018. Så kan brugerne selv klare behandlingen, i stedet for nu med støtte fra VITO.

Et konsortium, der involverer VITO, har allerede arbejdet med ESA for at optimere softwaren til satellitter, med det resultat, at HyperScout-instrumentet nu har sin egen indbyggede behandling.

"Dette er en stor revolution i den måde, vi driver satellitter på. Nu har vi et meget lille system, der kan levere information i realtid klar til brug, for eksempel ved skovbrande eller naturkatastrofer, " forklarer Luca Maresi.

Andre planlagte udviklinger omfatter en meget mere følsom chip-12 megapixel i stedet for de nuværende 2 megapixel-som nu udvikles under en ESA-kontrakt af et VITO-ledet konsortium.