Космическую технологию приспособят для сельхозтехники
Сотрудники кафедры технической кибернетики Самарского университета создали для перспективных отечественных спутников компактный космический гиперспектрометр и совместно с коллегами с кафедры суперкомпьютеров и общей информатики разработали методы обработки и классификации гиперспектральных изображений земной поверхности, получаемых с орбиты. «Приземление» космических технологий на почву отечественного агропрома должно увеличить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур, уменьшить расход минеральных удобрений и примерно на четверть увеличить урожайность посевов.
Анализом изображений, получаемых с систем цифрового зрения сельхозтехники, займутся нейронные сети: проект предполагает массовое применение данных систем на самых различных видах сельхозтехники. Гиперспектральные изображения позволяют получать множество важной для аграриев информации: например, дистанционно определять влажность почвы и содержание минеральных веществ, выявлять наличие у растений болезней и даже очаги распространения насекомых-вредителей. Правда, получение гиперспектральной информации с космических аппаратов не может оперативно обеспечить потребности «точного» сельского хозяйства, поскольку это занимает определённое время.
Дарья Аксенова
Возникла необходимость в разработке гиперспектральных сенсоров наземного базирования, причём набор требований к ним существенно отличается от требований к гиперспектральной аппаратуре для космических аппаратов. В космических гиперспектрометрах главное — получить максимально возможные оптические характеристики, а для наземных датчиков это далеко не первоочередная задача. Для получения информации о состоянии почвы и растений учёные предлагают использовать сенсоры, сочетающие в себе элементы плоской оптики с высоким микрорельефом, которые могут выполнять несколько разных задач.
Сочетание фазовых функций гармонической линзы и фазовой функции дифракционной решётки дают возможность одним элементом формировать изображение и раскладывать его в спектр. Гиперспектральная камера превращается в предельно простое устройство, по сложности конструкции сопоставимое с обычной видеокамерой, в которой вместо объектива стоит оптика, раскладывающая информацию в спектр и формирующая изображение.
Дарья Аксенова
Гиперспектральное изображение позволяет увидеть множество вещей, которые на обычном чёрно-белом или цветном изображении человеческим зрением не увидеть. Для этого планируется использовать не менее 50 спектральных каналов в диапазоне длин волн 0,4−1,05 мкм. Эта технология экономит средства сельхозпроизводителей и позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур примерно на 25%.
В рамках работ особое внимание ученые уделят технической конструкции датчиков — она должна быть очень простой и достаточно дешёвой для массового применения в сельскохозяйственной технике. Гиперспектральные сенсоры можно будет устанавливать не только на наземную технику, но и на беспилотники: это позволит сразу оперативно оценивать состояние больших площадей сельхозземель. Договоренности о соответствующих испытаниях уже достигнуты с Самарским государственным аграрным университетом.
