JP2019039913A - モニタリングシステム - Google Patents
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
このようなカメラは非常に高額であり、例えば数百万円から人工衛星に搭載するタイプでは数億円を要する。また、人工衛星からのデータは、その軌道や撮影スケジュールが限定されている。そのため、一個人事業主や一法人がハイパースペクトル画像を希望の場所とタイミングで容易に取得することは事実上困難であった。
[1] 位置情報センサを搭載した飛行ロボットと、
飛行ロボットに取り付けられ、観測対象からの反射光、蛍光及び燐光の何れかを含む光に関するスペクトルデータを測定する測定ユニットと、
前記位置情報センサからの位置データと前記測定ユニットで測定したスペクトルデータとを関連付けて格納する格納ユニットと、
検出したい項目のスペクトルパターンを格納する参照ユニットと、
前記格納ユニットに格納されているスペクトルデータと前記参照ユニットに格納されているスペクトルパターンとからマッチングをとって、観測対象にモニタリングしたい項目が存在するか否かを判断し、観測対象中にモニタリングしたい項目が存在する場合には、前記飛行ロボットの飛行計画に利用するために、当該項目が存在する観測対象領域に関するデータを出力する支援ユニットと、
を備え、
前記マッチングを、高速フーリエ変換、最小二乗法、ニューラルネット、ディープラーニングの何れかで行う、モニタリングシステム。
[2] 前記観測対象が、土壌、作物の状況である、前記[1]に記載のモニタリングシステム。
[3] 前記格納ユニットが、前記スペクトルデータと前記スペクトルパターンとを関連付けてハイパースペクトルデータとして格納し、該ハイパースペクトルデータを、二次元平面に展開し、画像処理により色分けする、前記[1]又は[2]に記載のモニタリングシステム。
[4] 前記観測対象から反射された光の強度を測定すると共に前記観測対象に照射される光の強度を測定して、前記観測対象に吸収された光の強度を照射される全スペクトルで求め、前記観測対象に含まれる物質の割合を求める、前記[1]〜[3]の何れかに記載のモニタリングシステム。
[5] 前記格納ユニットを、前記飛行ロボットの外に設ける、前記[1]〜[4]の何れかに記載のモニタリングシステム。
たスペクトルデータと、を関連付けてハイパースペクトルデータとして格納する。
例えば、モニタリングの対象が稲作の状況であり、葉いもち病の発生の有無を判断したい場合には、その特有のスペクトルパターンを格納している(例えば、https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/files/tnaes99037-1.gif)。穂いもち病の発生の有無を判断したい場合には、そのスペクトルパターンを格納している。このような指標は、大学の研究室や各種研究機関から発表されている情報を参照することができる
(例えば、https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/Laboratory/tarc/1999/tohoku99-037.html)し、あらかじめ病気の作物からスペクトルデータを採取して、格納することもできる。
一つの応用例を説明する。図4は、地表面のハイパースペクトルデータを航空写真のように二次元平面に展開して表した図であり、二次元画像データ上に任意の地点(画素)におけるスペクトルのデータを挿入図で対応付けたものである。挿入図の横軸は波長、縦軸はスペクトル強度である。図4に示すように、土地の状態や樹木によって反射光のスペクトルの特性が異なっている。従来のカラーカメラや人間の眼では、草地や道、樹木は、それぞれ赤、緑、青の波長の光の強度の組み合わせが色として認識され、識別することができる。しかし、ハッチングを付した樹木のところにある樹木1と樹木2という別の種類の樹木は、赤、緑、青の波長強度が同じ場合、従来のカラーカメラや人間の眼では、同じ緑色として認識され、識別することができない。ところが、それぞれの地点も、スペクトルデータで比較すると異なっていることが分かる。したがって、それぞれ特徴的なスペクトルを示す地点を画像処理により色分けすることより、どの場所に、どのような品種の樹木が存在するかが分かる。
10:飛行ロボット
11:記憶部
12:センサ
13:制御部
14:駆動部
20:測定ユニット
21:レンズ
22:絞り
23:分光器
24:検出器
25:半円体
26:グレーティング(回折格子)
27:遮光板
28:ラインフォトセンサ(フォトセンサアレイ)
29:ホール
30:格納ユニット
40:参照ユニット
50:支援ユニット
60:基本データ収集ユニット
80:光源
90:照射部
100:照射ユニット
Claims (5)
- 位置情報センサを搭載した飛行ロボットと、
飛行ロボットに取り付けられ、観測対象からの反射光、蛍光及び燐光の何れかを含む光に関するスペクトルデータを測定する測定ユニットと、
前記位置情報センサからの位置データと前記測定ユニットで測定したスペクトルデータとを関連付けて格納する格納ユニットと、
検出したい項目のスペクトルパターンを格納する参照ユニットと、
前記格納ユニットに格納されているスペクトルデータと前記参照ユニットに格納されているスペクトルパターンとからマッチングをとって、観測対象にモニタリングしたい項目が存在するか否かを判断し、観測対象中にモニタリングしたい項目が存在する場合には、前記飛行ロボットの飛行計画に利用するために、当該項目が存在する観測対象領域に関するデータを出力する支援ユニットと、
を備え、
前記マッチングを、高速フーリエ変換、最小二乗法、ニューラルネット、ディープラーニングの何れかで行う、モニタリングシステム。 - 前記観測対象が、土壌、作物の状況である、請求項1に記載のモニタリングシステム。
- 前記格納ユニットが、前記スペクトルデータと前記スペクトルパターンとを関連付けてハイパースペクトルデータとして格納し、該ハイパースペクトルデータを、二次元平面に展開し、画像処理により色分けする、請求項1又は2に記載のモニタリングシステム。
- 前記観測対象から反射された光の強度を測定すると共に前記観測対象に照射される光の強度を測定して、前記観測対象に吸収された光の強度を照射される全スペクトルで求め、前記観測対象に含まれる物質の割合を求める、請求項1〜3の何れかに記載のモニタリングシステム。
- 前記格納ユニットを、前記飛行ロボットの外に設ける、請求項1〜4の何れかに記載のモニタリングシステム。
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