技術部の壺の中 — Vol. 37 [IT農業マルチスペクトルカメラの仕組み]

2019/4/3 ニート, 技術ブログ

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せっかくなのでマルチスペクトルカメラについて、
簡単な構造と特性の説明。
簡単なCMOSカメラのイメージセンサーには、図のような
カラーフィルターがついていて、それぞれの波長の色別に
光の強さを記録している。そもそも、明るさが分かる
センサーを色ごとのフィルターをつけて、簡単に分光して
測定している。きちんとした分光ではなく、フィルターに
余分な色を吸収させて測定している。

逆が液晶パネルで、タダ白く光っている板にRGB(赤・緑・青)
それぞれのフィルターをつけて、対応する素子の明るさを
変えている。元々は白く光っている。

その色の細かな区分けをカメラ毎に色分けしたしくみが、
マルチスペクトルカメラになる。
大体が、自然光とマルチスペクトルの部分に分かれていて、
マルチスペクトルカメラの画素数は小さい。
多分、同時に複数のデータをまとめるのが大変だから、
データを減らす意味があるのかもしれない。

安価なイメージセンサーモジュールを並列に使って、
同時に写真を撮ることを行う。
この場合、カメラが別々なので、想定される問題が起こる。
・複数カメラを連動して撮影する制御
・メディアへの記録の方法
・それぞれのカメラの照度調整
照度調整は、始めに灰色の輝度の基準板を撮影して、
その差分で後から調整は出来る。
スタジオでの撮影も同じことをしている。
複数カメラの制御は、

図のような接続で、プログラミングで回路を作る素子
(FPGA)を使って接続していると思う。
イメージセンサーモジュールは、RAWデータとか、
jpegデータとか、直接イメージセンサーで処理して
出力が可能なので、そこはJpegデータであらかじめ
間引いたデータをカメラモジュールから出力していると
思われる。
これをそれぞれのカメラからデータを吸い上げて、
それぞれのカメラデータのファイル名を変えて、
GPSの一データと合わせて、メモリーに記録しているはず。
なので、連写がそれほど出来ないと思う。
最短で1秒間隔ぐらいではないかと。
FPGAが4本のMIPIラインを3系統持っていたとしても、
1カメラあたり使えるMIPIのラインは、2本。
200万画素以上は難しい。
なので、マルチスペクトルカメラは4つ程度が限界かと思う。
勿論、もっと作れば作れると思うけれど、簡単ではないし、
FPGAの設計、生産が大変だ。
多分、そんな感じかと思う。想像だけど。