Droni - Prodotti

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Tetracam Macaw (MCAW)

Codice:

Sistema Wireless a Camere Multiple


QUADRO GENERALE

La serie di camere Tetracam MCA ha riscosso per anni notevole successo tra i ricercatori: la combinazione di leggerezza, filtri sostituibili, robustezza hanno fatto sì che diventassero gli strumenti più citati negli studi della vegetazione con camere multispettrali. Negli anni, Tetracam ha introdotto vari upgrade all’elettronica per rendere questi prodotti più competitivi per performance e nuove potenzialità.
Per queste ragioni, siamo orgogliosi di presentare l’ultima variante della serie MCA: Macaw (MCAW: Multiple Camera Array Wireless). Macaw migliora l’elettronica delle precedenti MCA con un sistema computerizzato Linux multifunzione, un’architettura open source e un’unità di memorizzazione unica SSD SATA. Mentre si stanno effettuando le riprese, Macaw è in grado di mosaicare le immagini e di estrarre gli indici di vegetazione, come per esempio l’NDVI, pressoché in contemporanea all’acquisizione, grazie al suo quad-core ARM CPU da 2 GHz. Macaw è fornita con i seguenti allestimenti: una console Linux con porta seriale che offre un controllo con collegamento diretto e una versione WLAN in grado di dare servizi ai più svariati client utilizzati dagli sviluppatori: http, ssh, ftp.

Macaw ha già installato il tool di sviluppo (Eclipse) ed il codice sorgente delle applicazioni è nelle directory di sviluppo. PC, smartphone o tablet che si trovino nei pressi possono essere facilmente interfacciati con la camera attraverso la rete wifi ad hoc generata dalla camera.

Sul campo, Macaw può essere controllata da tablet o smartphone attraverso un qualunque browser: nella fornitura è incluso un tablet di controllo. Utilizzando l’interfaccia browser, è possibile visualizzare e scaricare le immagini, oltre ad avere facile accesso alla documentazione. Per un più rapido trasferimento dei dati, l’SSD SATA è configurato con una interfaccia esterna di controllo USB3 che permette di collegare il disco direttamente al PC desktop, così da aumentare la velocità di trasferimento dei dati. L’interfaccia browser può anche essere utilizzata per mostrare un video live ripreso da una qualunque delle camere. Un modulo ILS esterno con un cavo da 1 metro è fornito con Macaw per incrementare l’accuratezza delle immagini riprese.
Come la Micro-MCA Snap, le camere della serie Macaw hanno sensori global shutter, specificamente disegnati per catturare immagini in movimento, riprese da droni in volo a basse quote ed elevate velocità, in ricognizione sopra foreste o colture. Questi sensori sono infatti in grado di generare l’intera immagine nello stesso istante, consentendone la cattura senza effetti di trascinamento o altre distorsioni.
Macaw è allestita con un set di 6 camere separate: ciascuna camera rivolta verso il basso è perfettamente sincronizzata con le altre così che tutte contemporaneamente siano in grado di catturare la stessa scena nello stesso istante.

Ciascuna camera contiene un filtro passa bassa (specificato dal cliente finale) inserito tra le lenti ed il sensore. Durante ciascuno scatto, il sensore acquisisce 6 bande separate nel visibile o nel vicino infrarosso per formare un’immagine monocromatica singola per ciascun sensore. Queste immagini vengono trasferite simultaneamente da ciascun sensore alla directory principale dell’SSD della Macaw. Il processamento di queste immagini è eseguito dalla Macaw stessa.

MIGLIORIE HARDWARE

1. L’archiviazione dei file è stata cambiata da micro SD card multiple ad un singolo e capiente SSD SATA. Il drive SATA è collegabile direttamente tramite USB 3.0 al proprio PC desktop.
2. Un singolo processore multi-core sostituisce i 6 processori separati del precedente design, con un miglioramento delle performance.
3. Sono state aggiunte interfacce WiFi, USB3 ed Ethernet per migliorare la connettività.
4. Un sistema di elementi logici FPGA controlla le riprese e ne consente la visualizzazione in real time da qualunque canale.
5. La velocità di ripresa in continuo è stata aumentata da 2 a 5 volte rispetto al vecchio modello.
6. E’ stata mantenuta la compatibilità elettrica sui connettori di controllo e sulle porte seriali.

MIGLIORIE SOFTWARE

1. Il software di controllo è stato implementato in Linux OS, offrendo una varietà di vantaggi:

  • • File system robusto e gestione protocollo IP
    • Interfaccia utente web browser implementata con Apache http server e PHP scripts
    • Documentazione e file di aiuto sulla camera (l’interfaccia browser offre un sito web residente molto esplicativo)
    • Un’architettura open system che consente una configurazione personalizzata.
    • Server SSH per collegamenti in remoto, controllo e diagnostica.

2. Interfaccia di visualizzazione Linux browser dei video commutabile da ogni canale
3. File salvati in tiffs multipagina, allineati direttamente dalla camera.
4. File Tiff scritti con tag per i dati Exif e Exif GPS e le informazioni del processamento delle bande effettuate da Tetracam
5. I file possono essere scaricati più velocemente attraverso il disk bridge USB3.
6. I file possono essere scaricati anche usando le funzioni da browser.
7. Le tradizionali modalità operative di Tetracam sono pienamente supportate: cattura in continuo, trigger, varie modalità di esposizione, ecc.
8. Il processamento in background può essere utilizzato per allineare le immagini, produrre NDVI ed eliminare i file inutili.
9. I source files delle applicazione della camera sono disponibili su richiesta così da poter customizzare il sistema sul campo.

LAYOUT MECCANICO

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MCAW ha la stessa impronta dei modelli precedenti, ma i controlli ed i connettori sono stati raggruppati su un solo lato della camera, come illustrato a sinistra. E’ stato aggiunto un connettore HDMI ed il LED pronto/occupato è stato integrato nel pulsante di accensione.
L’elettronica MCAW è disponibile come upgrade delle camere mini-MCA e Micro-MCA, attualmente in commercio. E’ poi supportato un accessorio multifunzione ILS/GPS/Gyro che fornisce metadati alle immagini catturate. La nuova unità multifunzione ILS può essere montata in remoto con un cavo da 4 metri che assicura un’ottima visibilità dal cielo.

SENSORI E FILTRI MACAW

Le camere presenti su Macaw rappresentano i canali ottici che uniscono le informazioni multispettrali pixel-by-pixel per un processamento successivo con il software di sistema. Ciascuna camera consta di lente, filtro e sensore. L’utente seleziona il filtro da inserire tra la lente ed il sensore per restringere la radiazione che entra in contatto con una banda stretta su una specifica lunghezza d’onda. La combinazione dei filtri selezionati dall’utente fa sì che il sistema identifichi l’impronta spettrale unica che caratterizza una o più piante, condizioni o altri componenti. Inoltre, poiché i filtri della Macaw possono essere sostituiti dall’utente sul campo, questi sistemi possono essere riproposti più e più volte per controllare le diverse lunghezze d’onda, in momenti diversi e per scopi diversi.

I sensori sono CMOS da 1.3 mega-pixel: restituiscono immagini fino a 1280 X 1024 pixels. Le immagini possono essere configurate attraverso il menù di sistema per sotto campionare le immagini (1024 x 768 or 640 x 512) per ridurre l’intervallo di tempo necessario alla camera per catturare le immagini successive.

Il sensore global snap della MACAW è ottimizzato per ricevere immagini alla lunghezza d’onda di circa 650 nm. Presenta una elevata risposta in output a 400 nm al limite basso dello spettro visibile e fornisce una buona risposta nel vicino infrarosso ai limiti del suo intervallo. Qui sotto un grafico della sensibilità del sensore.

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Scegliendo di mettere un filtro specifico, la radiazione che è in grado di raggiungere ciascun sensore può essere ristretta ad una specifica banda. In questo modo può essere selezionata una specifica combinazione di filtri così da consentire a MACAW di identificare le condizioni di diverse piante identificabili attraverso la loro propria impronta spettrale. Per esempio, se la risposta spettrale delle varie piante è nota in una certa regione dello spettro monitorato da MCAW, possono essere selezionati filtri che aiutino a differenziare le diverse specie (vedi grafico sotto). Ciò presuppone che l’utente sappia quale filtro selezionare in anticipo per rinvenire le differenze cercate. Nota: Per avere un’eccellente fonte sulla firma spettrale della vegetazione, richiedeteci il volume "Hyperspectral Remote Sensing of Vegetation" del Dr. Prasad Thenkabail, et al. E’ possibile ottenere ulteriori referenze sul sito Tetracam in Multispectral Crop and Application Database
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In alternativa, Macaw può essere impostata per monitorare specifiche bande di lunghezza d’onda dalle quali è possibile estrarre gli indici di vegetazione. In questo modo si ottengono le informazioni necessarie all’estrazione di NDVI, SAVI e altri indici così come tutte le informazioni da questi deducibili. I filtri forniti con l’unità, sono da scegliere al momento dell’ordine, ma possono facilmente essere modificati sul campo per riconfigurare il sistema in modo da ricercare diversi spettri in condizioni diverse. I filtri standard sono inclusi nel prezzo di ciascun sistema. Filtri alternativi speciali o customizzati sono disponibili su richiesta, a prezzi da quotare. Ulteriori informazioni sulla selezione dei filtri sono disponibili qui.

CONFRONTO PRODOTTI

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PANORAMICA INTERFACCIA BROWSER

Macaw può essere controllato completamente via web browser, il che significa che un tablet, PC fisso, portatile o smartphone può gestire facilmente Macaw, come si può vedere dall’immagine a sinistra. Riprendere immagini, cancellarle, impostare ora e data, cambiare i valori di allineamento ed aggiornare le impostazioni sono operazioni eseguibili cliccando semplicemente un bottone sulla pagina web principale dell’interfaccia. Le immagini riprese possono essere riviste ed è disponibile un video live. Possono essere scaricate anche le singole foto.

Nel rivedere le immagini, sono selezionabili le bande individuali per mostrarle dalle camere multiple così come i vari indici, per esempio NDVI. Ciò si può fare senza il bisogno di trasferire le immagini ad un altro dispositivo. Se l’utente è sufficientemente vicino alla Macaw mentre scatta le riprese, come nel caso di velivoli pilotati da uomo, gli è possibile controllare le immagini mentre la missione è in corso per assicurarsi che tutto proceda secondo i piani prestabiliti.

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LIVE VIEW SCREEN

Questa pagina consente all’utente di selezionare le riprese live da qualunque camera. Permette inoltre l’esecuzione di tutte le funzioni base di controllo, così come per la pagina basic status. Il pulsante ‘Review’ riporta l’utente alla pagina basic status.

Esistono svariate opzioni di visualizzazione live nel menù a tendina. Le opzioni constano nelle viste individuali di ciascuna camera così come in qualunque indice definito in indices.txt. Nell’esempio, è stata selezionata da indices.txt una vista NIR tradizionale, rosso e verde. L’estrazione degli indici correttamente configurati nel file di definizione indices.txt può essere ottenuta in streaming come vista live. I colori sono determinati selezionando la palette, dove applicabile.

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Specifiche Tecniche
Power 800 ma at 12 volts, 9 to 15 volt input
Weight 600 grams
Lens Focal Length 9.6 mm fixed
Lens Aperture f/3.2
Temperature 0 degrees Celsius to 40 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit to 104 degrees Fahrenheit)
Humidity Less than 85% relative humidity, noncondensing
Data Storage Up to 1 terabyte SATA SSD, 280GB standard
Included Software PixelWrench for Macaw, Icaros OneButton mosaic stitcher
Host Interface Single plug USB 3.0 controller
Command / Control Trigger Switch input
Auto trigger mode and GPS offset trigger mode (continuous capture)
External RS232 command interface
External timing line for integration start
Imaging Six 1280 X 1024 Global Snap Shutter sensors with individual filtering
All channels scaled, translated, and rotated to match the master channel
High sensitivity 5.2 micron pixels
One second capture cycle time
Images tagged with calibration / GPS metadata
6 ea. Standard Bandpass Filter Set - 490FS10-25
- 550FS10-25
- 680FS10-25
- 720FS10-25
- 800FS10-25
- 900FS20-25