KR102363163B1 - 스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법 - Google Patents

스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법 Download PDF

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데쓰로 이시다
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국립대학법인 홋가이도 다이가쿠
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Abstract

(과제)본 발명은, 스펙트럼 화상의 촬영 시에 있어서의 공간분해능과 노광시간을 각각 임의로 설정할 수 있음과 아울러, 스펙트럼 화상의 공간적인 변형이나 어긋남을 억제할 수 있는 스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법을 제공한다.
(해결수단)정지비행을 할 수 있는 비행체(1)에 액정파장 가변필터(33)를 구비한 스펙트럼 카메라(3)와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체(1)의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터(33)의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라(3)에 스냅숏 방식으로 촬영시킨다.

Description

스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법
본 발명은, 정지비행(靜止飛行)을 할 수 있는 비행체(飛行體)에 탑재되는 스펙트럼 카메라(spectral camera)에 의하여 스펙트럼 화상(spectral image)을 촬영하기 위한 스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법에 관한 것이다.
스펙트럼 화상은, 가시광 및 적외선 영역 등을 스펙트럼 카메라에 의하여 촬영함으로써 얻어진다. 이 스펙트럼 화상은, 예를 들면 촬영대상인 단백질의 양 등을 파악할 수 있기 때문에, 농작물의 결실상황(結實狀況)을 파악하거나, 수확율이 좋은 추수장소나 추수의 순서를 파악할 수 있다.
또한 스펙트럼 화상은, 농작물의 생육이나 병해충·토양의 상태를 파악할 수 있는 것 이외에, 수목(樹木)의 종류를 판별하거나, 탄소고정속도(炭素固定速度)(성장속도(成長速度))를 파악하거나, 광물자원을 탐사하거나, 어장(漁場)을 추정하거나, 염해(鹽害)나 오염지역을 파악하는 것 등에 있어서, 높은 정밀도의 정보를 제공할 수 있다.
특히 항공기에 의한 상공으로부터의 스펙트럼 화상을 촬영하는 것은, 사람이 답사하여 접근하는 것이 곤란한 삼림이나 해상, 험한 산간부, 오염지역도 포함하여, 압도적으로 넓은 범위를 짧은 시간에 조사할 수 있기 때문에, 그 응용범위는 매우 넓다.
그런데 파장폭이 약 20nm 이하인 좁은 파장분해능(波長分解能)을 갖는 수십 밴드 이상의 스펙트럼 화상을 촬영할 때에는, 회절격자를 구비한 하이퍼 스펙트럼 센서(hyper spectrum sensor)라고 불리는 광학장치를 고정날개의 항공기에 탑재하고, 푸시브룸 방식(pushbroom 方式)이라고 불리는 촬영방식을 사용하여 종래부터 실시되고 있다. 이 푸시브룸 방식이라는 것은, 항공기의 진행방향에 대하여 직각의 방향으로 설정된 1차원의 공간시야를 사용하여 1회의 노광(露光)에 의하여 전체 밴드(전체 파장대)를 동시에 기록하고, 이 기록을 1화소 상당을 이동하는 시간 간격으로 연속적으로 함으로써, 진행방향으로 스위프하여 2차원 공간의 스펙트럼 화상을 얻는 방식이다.
예를 들면 일본국 공개특허 특개2011-169896호 공보에는, 푸시브룸형 센서를 구비한 하이퍼 스펙트럼 이미징 시스템에 관한 발명이 개시되어 있다(특허문헌1).
: 일본국 공개특허 특개2011-169896호 공보
그러나 특허문헌1에 기재된 발명을 포함하여, 항공기를 사용한 푸시브룸 방식에 의한 스펙트럼 화상을 촬영하는 경우에 있어서, 촬영 중에 항공기가 외란(外亂)을 받으면, 도16에 나타내는 바와 같이 소정의 노광 시에 얻어지는 시야가 그 전후의 노광 시에 얻어지는 시야와 공간적으로 어긋나 버려서, 합성된 2차원의 스펙트럼 화상에 공간적인 변형이나 어긋남이 생긴다는 문제가 있다.
또한 푸시브룸 방식에 있어서의 공간분해능(空間分解能)의 하한값은, 임의로 선택할 수 없으며 노광시간도 허용범위가 좁다는 문제가 있다. 즉 항공기의 대지속도(對地速度)를 V, 노광시간을 T라고 하면, 진행방향에 대한 공간분해능 X는 X＝V×T가 된다. 그래서 고정날개의 비행기에서는, 안전하게 비행할 수 있는 최저속도가 기체능력에 의거하여 정해져 있다. 또한 노광시간 T는 촬영대상의 밝기에 의거하여 충분한 SN비(시그널·노이즈비)를 확보하기 위하여 자동으로 결정되는 수치이다. 따라서 공간분해능의 하한값은, 미리 정해진 항공기의 최저속도와, 스펙트럼 카메라의 능력에 의하여 자동적으로 결정되는 노광시간에 의하여 정해지는 일정값이 되어, 임의로 선택할 수 없다. 또한 촬영 중에 있어서 날씨변화 등에 의하여 밝기가 변화되는 경우에는, 미리 노광시간을 느리게 하여 둘 필요가 있어, 최적의 노광시간을 선택할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 스펙트럼 화상의 촬영 시에 있어서의 공간분해능과 노광시간을 각각 임의로 설정할 수 있음과 아울러, 스펙트럼 화상의 공간적인 변형이나 어긋남을 억제할 수 있는 스펙트럼 카메라 제어장치, 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체 및 스펙트럼 화상 촬영방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 스펙트럼 카메라 제어장치 및 스펙트럼 카메라 제어프로그램은, 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시킨다.
또한 본 발명의 하나의 태양으로서, 상기 스펙트럼 카메라에 있어서의 노광시간당 상기 스펙트럼 카메라의 자세변화량 또는 위치변화량 중 적어도 어느 하나가, 상기 스펙트럼 카메라의 공간분해능에 의거하는 소정의 임계값을 넘은 경우에, 상기 스펙트럼 카메라의 노광시간을 현노광시간보다 짧은 시간으로 설정하도록 하여도 좋다.
또한 본 발명의 하나의 태양으로서, 자세센서로부터 상기 스펙트럼 카메라의 각속도를 취득하여, 상기 노광시간을 하기의 식(1)에 의하여 산출하도록 하여도 좋다；
T<X/(H×Ω) ……식(1)
단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
T : 노광시간(sec)
X : 공간분해능(m)
H : 비행체의 고도(m)
Ω : 스펙트럼 카메라의 각속도(rad/sec)
또한 본 발명의 하나의 태양으로서, 촬영된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 임계값 미만인 경우에, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영시키도록 하여도 좋다.
또한 본 발명의 하나의 태양으로서, 동일한 투과파장으로 연속하여 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수를 하기 식(2)에 의하여 산출하여도 좋다.
N>(SNt/SN1)2 ……식(2)
단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
N : 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수
SN1 : 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비
SNt : SN비 임계값
또한 본 발명에 관한 스펙트럼 카메라 제어시스템은, 상기 스펙트럼 카메라 제어장치와, 이 스펙트럼 카메라 제어장치에 의하여 제어되는 스펙트럼 카메라를 구비하고 있다.
또한 본 발명에 관한 정지비행을 할 수 있는 비행체는, 상기 스펙트럼 카메라 제어시스템을 탑재하고 있다.
또한 본 발명에 관한 스펙트럼 화상 촬영방법은, 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재된 상기 스펙트럼 카메라 제어장치를 사용하여, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시킨다.
본 발명에 의하면, 스펙트럼 화상의 촬영 시에 있어서의 공간분해능과 노광시간을 각각 임의로 설정할 수 있음과 아울러, 스펙트럼 화상의 공간적인 변형이나 어긋남을 억제할 수 있다.
도1은, 본 발명에 관한 스펙트럼 카메라 제어시스템을 탑재한 비행체의 1실시형태를 나타내는 정면도이다.
도2는, 도1에 있어서의 본 실시형태의 비행체를 나타내는 평면도이다.
도3은, 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어시스템을 나타내는 블록도이다.
도4는, 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도5는, 본 실시형태에 있어서 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기는 원인을 설명하는 도면이다.
도6은, 본 실시형태에 있어서 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환하는 타이밍과, 이미지 센서에 의한 촬영을 하는 타이밍의 관계를 나타내는 도면이다.
도7은, 본 실시형태에 있어서 동일한 투과파장에 의한 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 취득하는 경우의 투과파장을 절환하는 타이밍과, 촬영을 하는 타이밍의 관계를 나타내는 모식도이다.
도8은, 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치의 처리동작을 나타내는 플로 차트이다.
도9는, 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치에 있어서의 최적노광시간 설정부의 처리동작을 나타내는 플로 차트이다.
도10은, 본 실시예1에 있어서의 스펙트럼 화상의 촬영상황을 나타내는 모식도이다.
도11은, 본 실시예1에 의하여 취득된 스펙트럼 화상에 의거하여 산출된 정규화 식생지수를 색의 농담으로 나타낸 컬러맵이다.
도12는, 본 실시예2에 있어서 노광시간을 20ms로 한 경우에 얻어진 스펙트럼 화상이다.
도13은, 본 실시예2에 있어서 노광시간을 50ms로 한 경우에 얻어진 스펙트럼 화상이다.
도14는, 본 실시예3에 있어서 노광시간을 10ms로 하고, 투과파장을 650nm로 한 경우에 얻어진 스펙트럼 화상이다.
도15는, 본 실시예3에 있어서 도14에 나타내는 스펙트럼 화상을 포함하는 연속하여 촬영된 3매의 스펙트럼 화상을 포개어서 얻어진 스펙트럼 화상이다.
도16은, 종래의 항공기를 사용한 푸시브룸 방식에 의거하는 스펙트럼 화상의 촬영에 있어서의 문제점을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명에 관한 스펙트럼 카메라 제어장치(spectral camera 制御裝置), 스펙트럼 카메라 제어프로그램, 스펙트럼 카메라 제어시스템, 이 시스템을 탑재한 비행체(飛行體) 및 스펙트럼 화상 촬영방법의 1실시형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 비행체(1)는, 정지비행(靜止飛行)을 할 수 있도록 구성되어 있고, 도1에 나타내는 바와 같이 스펙트럼 카메라 제어장치(6)와, 이 스펙트럼 카메라 제어장치(6)에 의하여 제어되는 스펙트럼 카메라(3)를 갖는 스펙트럼 카메라 제어시스템(2)을 탑재하고 있다. 이하, 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
비행체(1)는, 공중에서 정지비행하는 기능 소위 호버링 기능(hovering 機能)을 갖는 비행체로서, 본 실시형태에서는 도1 및 도2에 나타내는 바와 같이 복수 매의 회전날개를 갖는 멀티콥터형(multicopter型)의 드론(drone)(무인항공기)에 의하여 구성되어 있다. 또한 본 실시형태의 비행체(1)는, 미리 지정된 비행경로를 자율비행하는 기능 및 통신장치 등으로부터의 원격조작에 의하여 비행하는 기능을 갖고 있다. 또한 비행체(1)는, 도면에는 나타내지 않았지만 비행 중인 자기(自機)의 위치(위도·경도) 및 고도를 검출하기 위한 GPS(Global Positioning System) 수신기와, 비행 중인 자기의 자세를 검출하는 자세센서(姿勢sensor)를 갖고 있다.
또 본 실시형태에 있어서 비행체(1)는, 멀티콥터형의 드론을 사용하고 있지만, 정지비행을 할 수 있는 비행체이면 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 헬리콥터, 비행선, 기구 등으로부터 적절하게 선택하여도 좋다.
다음에 스펙트럼 카메라 제어시스템(2)은, 도3에 나타내는 바와 같이 주로, 액정파장 가변필터(液晶波長 可變filter)(33)(LCTF : Liquid Crystal Tunable Filter)를 구비한 스펙트럼 카메라(3)와, 이 스펙트럼 카메라(3)의 자세 및 위치의 정보를 검출하는 자세위치검출기(4)와, 상기 스펙트럼 카메라(3)의 액정파장 가변필터(33)를 제어하는 액정파장 가변필터 제어회로(5)와, 상기 스펙트럼 카메라(3)를 제어하는 스펙트럼 카메라 제어장치(6)와, 이들 각 기기에 전력을 공급하는 배터리(7)를 갖는다.
스펙트럼 카메라(3)는, 스냅숏 방식(snapshot 方式)으로 스펙트럼 화상을 촬영하기 위한 것으로서, 도3에 나타내는 바와 같이 주로, 렌즈군(31)과, 편광을 비편광(非偏光)으로 하기 위한 편광해소판(偏光解消板)(32)과, 투과파장을 임의로 선택할 수 있는 액정파장 가변필터(33)와, 2차원의 스펙트럼 화상을 촬영하는 이미지 센서(34)를 갖고 있다.
그리고 스펙트럼 카메라(3)는, 도1 및 도3에 나타내는 바와 같이 비행체(1)가 정지비행 중에 지표면이 촬영대상이 되도록 연직하방을 향하여 비행체(1)에 탑재되어 있다. 본 발명에 있어서 스냅숏 방식이라는 것은, 이미지 센서(34)에 대한 1회의 노광(露光)에 의하여, 소정의 단일파장에 대하여 2차원의 시야 내에 있어서의 위치좌표마다의 스펙트럼 강도를 모두 동시에 이미지로서 취득하는 방식을 말하는 것으로 한다.
렌즈군(31)은, 광(光)의 굴절을 이용하여 촬영대상으로부터의 광을 액정파장 가변필터(33)에 투과시킴과 아울러, 투과 후의 광을 이미지 센서(34)에 집광(集光)시키는 것이다. 본 실시형태에 있어서의 렌즈군(31)은, 도3에 나타내는 바와 같이 촬영대상인 광을 집광하여 액정파장 가변필터(33)에 입광(入光)시키는 입광렌즈(311)와, 상기 액정파장 가변필터(33)를 투과한 후의 투과파장만의 광을 이미지 센서(34)에 집광하는 집광렌즈(312)에 의하여 구성되어 있다. 또 각 렌즈의 종류나 매수는 특별하게 한정되는 것은 아니며, 스펙트럼 카메라(3)의 성능 등에 따라 적절하게 선택하여도 좋다.
편광해소판(32)은 편광을 해소하여 비편광으로 하기 위한 것이다. 본 실시형태에 있어서 편광해소판(32)은, 액정파장 가변필터(33)의 입광측에 설치되어, 액정파장 가변필터(33)를 투과하기 전의 광의 편광을 해소함으로써 편광특성을 경감시키도록 되어 있다.
액정파장 가변필터(33)는, 미리 정한 파장범위 내로부터 투과파장을 임의로 선택할 수 있는 광학필터이다. 액정파장 가변필터(33)는, 도면에는 나타내지 않았지만 판모양의 액정소자와 판모양의 편광소자를 교대로 복수 매 포갠 구성을 갖고 있다. 각 액정소자는, 액정파장 가변필터 제어회로(5)로부터 공급되는 인가전압에 의하여 배향상태(配向狀態)가 독립적으로 제어된다. 이 때문에 액정파장 가변필터(33)는, 상기 액정소자의 배향상태와 상기 편광소자의 조합에 의하여 임의의 파장의 광을 투과시키도록 되어 있다.
또 본 실시형태에 있어서 액정파장 가변필터(33)의 투과파장의 폭은 약 20nm 이하이며, 투과중심파장을 1nm마다 설정할 수 있고, 파장절환시간은 10ms∼수 100ms 정도이다.
이미지 센서(34)는, 스냅숏 방식으로 스펙트럼 화상을 촬영하는 것이다. 본 실시형태에 있어서 이미지 센서(34)는, CMOS 이미지 센서나 CCD 이미지 센서 등의 시야 내를 동일한 타이밍으로 촬영할 수 있는 2차원 이미지 센서로 이루어진다. 또한 이미지 센서(34)는, 도3에 나타내는 바와 같이 스펙트럼 카메라 제어장치(6)로부터 송신되는 촬영명령신호에 의거하여 촬영을 실행하도록 되어 있다.
자세위치검출기(4)는, 스펙트럼 카메라(3)의 자세 및 위치의 상태를 검출하는 기기이다. 본 실시형태에 있어서의 자세위치검출기(4)는, 스펙트럼 카메라(3)의 위치정보 및 고도정보를 검출하는 GPS 수신기(41)와, 상기 스펙트럼 카메라(3)의 자세정보를 검출하는 자세센서(42)를 갖는다.
GPS 수신기(41)는, 복수의 인공위성의 위치를 보충함으로써 현재의 위치정보 및 고도정보를 취득하는 것이다. 본 실시형태에 있어서의 GPS 수신기(41)는, 위치정보로서 경도정보 및 위도정보를 취득함과 아울러, 고도정보로서 표고의 정보를 취득하도록 되어 있다. 또 위치정보 및 고도정보는, GPS 수신기(41)에 의하여 취득하는 것에 한정되는 것은 아니며, 다른 방법에 의하여 취득하여도 좋다. 예를 들면 기준점을 정하고 레이저광이나 음향의 반사를 사용한 거리계측기 등에 의하여 상기 기준점으로부터의 거리나 고도정보로서 취득하여도 좋다.
자세센서(42)는, 스펙트럼 카메라(3)의 경사각도, 각속도 및 가속도의 자세정보를 검출하는 것이다. 본 실시형태에 있어서의 자세센서(42)는, 도면에는 나타내지 않았지만 자이로 특성(gyro 特性)을 이용한 자이로 센서와 가속도 센서로 구성되고, 자세정보로서 경사각도, 각속도 및 3축방향의 가속도를 취득하도록 되어 있다.
또 본 실시형태에서는, 스펙트럼 카메라 제어시스템(2)으로서 구비되어 있는 자세위치검출기(4)로부터 위치정보 및 자세정보를 취득하고 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 비행체(1)가 이미 구비하고 있는 GPS 수신기 및 자세센서로부터 위치정보 및 자세정보를 취득하도록 하여도 좋다.
액정파장 가변필터 제어회로(5)는 액정파장 가변필터(33)를 제어하는 것이다. 본 실시형태에 있어서 액정파장 가변필터 제어회로(5)는, 도3에 나타내는 바와 같이 스펙트럼 카메라 제어장치(6)로부터 송신되는 파장특정신호를 수신하면, 당해 파장특정신호에 따른 인가전압을 액정파장 가변필터(33)의 액정소자에 공급하도록 되어 있다. 또한 파장특정신호에는, 액정파장 가변필터(33)에 의하여 투과시키는 투과파장의 정보가 포함되어 있어, 액정파장 가변필터 제어회로(5)에서는, 상기 투과파장의 정보에 의거하여 어느 액정소자에 인가전압을 공급할지를 판별하여, 특정된 액정소자에 인가전압을 공급하도록 되어 있다.
또 본 실시형태에 있어서의 액정파장 가변필터 제어회로(5)는, 스펙트럼 카메라 제어장치(6) 등의 다른 구성으로부터 독립하여 구성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 예를 들면 스펙트럼 카메라 제어장치(6) 또는 스펙트럼 카메라(3)가 구비되어 있어도 좋다.
다음에 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치(6)에 대하여 설명한다.
스펙트럼 카메라 제어장치(6)는, 스펙트럼 카메라(3)에 의한 스펙트럼 화상의 촬영을 제어하는 것으로서, 도4에 나타내는 바와 같이 주로, 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)이나 각종 데이터 등을 기억하는 기억수단(61)과, 이 기억수단(61) 등으로부터 각종 데이터를 취득하여 연산처리하는 연산처리수단(62)으로 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에 있어서의 스펙트럼 카메라 제어장치(6)는, 외부의 통신장치 등과의 무선통신을 가능하게 하기 위한 무선통신수단(63)을 구비하고 있다.
기억수단(61)은, ROM, RAM, 하드디스크, 플래시 메모리 등에 의하여 구성되어 있고, 각종의 데이터를 기억함과 아울러, 연산처리수단(62)이 연산을 실행할 때의 워킹 에어리어로서 기능을 하는 것이다. 본 실시형태에 있어서의 기억수단(61)은, 주로 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)을 기억하는 프로그램 기억부(611)와, 스펙트럼 카메라(3)에 의하여 스펙트럼 화상을 촬영하는 시작조건을 기억하는 촬영시작조건 기억부(612)와, 스펙트럼 화상을 촬영하는 노광시간 등의 촬영조건을 기억하는 촬영조건 기억부(613)와, 각종 임계값을 기억하는 임계값 기억부(614)와, 스펙트럼 카메라(3)에 의하여 촬영된 스펙트럼 화상과 함께 촬영시각 등을 기억하는 스펙트럼 화상기억부(615)를 갖는다.
프로그램 기억부(611)에는, 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)이 인스톨되어 있다. 그리고 연산처리수단(62)이, 상기 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)을 실행하여, 후술하는 각 구성부로서 기능시킴으로써 컴퓨터를 스펙트럼 카메라 제어장치(6)로서 기능시키도록 되어 있다.
또 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)의 이용형태는 상기 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 CD-ROM이나 USB 메모리 등과 같이 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적인 기록매체에 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)을 기억시켜 두고, 이 기록매체로부터 직접 읽어서 실행하여도 좋다. 또한 외부서버 등으로부터 클라우드 컴퓨팅 방식이나 ASP(application service provider) 방식 등으로 이용되어도 좋다.
촬영시작조건 기억부(612)에는, 스펙트럼 카메라(3)에 의한 촬영시작조건에 관한 정보가 기억되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 촬영시작조건으로서는, 도4에 나타내는 바와 같이 스펙트럼 카메라(3)가 스펙트럼 화상을 촬영하는 시작의 시각인 촬영시작시각, 상기 스펙트럼 화상을 촬영하는 시작의 경도정보 및 위도정보인 위치조건 및 상기 스펙트럼 화상을 촬영하는 시작의 고도정보인 고도조건이 기억되어 있다.
여기에서 고도조건은, 원하는 스펙트럼 카메라(3)의 공간분해능(空間分解能)에 따라 설정된다. 구체적으로는, 스냅숏 방식으로 촬영되는 스펙트럼 화상의 공간분해능 X는, 이미지 센서(34)의 1화소의 크기를 d, 스펙트럼 카메라(3)의 촛점거리를 f, 촬영을 하는 고도를 H라고 하면, X＝H×d/f로 나타낸다. 여기에서 d/f는 스펙트럼 카메라(3)가 사양에 의하여 정해지는 일정값이다. 따라서 스펙트럼 카메라(3)의 공간분해능 X는, 스펙트럼 카메라(3)의 고도 H의 함수가 된다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 있어서의 공간분해능은, 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간과는 관계없이, 촬영시작조건으로서의 고도조건에 의거하여 임의로 설정하는 것이 가능하다.
촬영조건 기억부(613)는, 스펙트럼 화상을 촬영할 때의 각종 촬영조건을 기억하는 것이다. 본 실시형태에 있어서 촬영조건 기억부(613)에는, 도4에 나타내는 바와 같이 초기설정된 노광시간, 후술하는 처리에 의하여 최적화 또는 재설정된 노광시간, 및 스펙트럼 화상으로서 촬영하는 데에 필요한 특정한 투과파장이 기억되도록 되어 있다. 상기 촬영조건 기억부(613)에 있어서 기억되는 특정한 투과파장은, 필요한 특정한 투과파장만을 선택하여 기억되어 있다. 여기에서 기억되는 특정한 투과파장은, 소정의 파장범위를 일정한 파장간격으로 특정한 투과파장이더라도 좋고, 부등간격(不等間隔)으로 특정한 투과파장이더라도 좋다.
다음에 임계값 기억부(614)에는, 스펙트럼 카메라(3)를 제어하기 위한 각종 임계값이 기억되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 임계값 기억부(614)에는, 도4에 나타내는 바와 같이 이미지 센서(34)가 처리할 수 있는 명도(明度)의 한계값인 포화한계값과, 촬영하는 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기는 스펙트럼 카메라(3)의 각속도의 한계값인 각속도 임계값과, 촬영한 스펙트럼 화상으로부터 농작물의 생육 등의 각종 정보를 취득하는 데에 필요한 SN비(시그널·노이즈비)의 한계값인 SN비 임계값이 기억되어 있다. 또 포화한계값, 흔들림이 생기는 각속도 및 SN비에 관한 상세정보는 후술한다.
스펙트럼 화상기억부(615)에는, 스펙트럼 카메라(3)에 의하여 촬영된 스펙트럼 화상 등이 기억된다. 본 실시형태에 있어서의 스펙트럼 화상기억부(615)에는, 도4에 나타내는 바와 같이 상기 스펙트럼 화상과 함께, 촬영시각, 촬영 시에 있어서의 스펙트럼 카메라(3)의 위치정보, 고도정보 및 자세정보가 기억된다. 또 본 실시형태에 있어서의 스펙트럼 화상기억부(615)는 스펙트럼 카메라 제어장치(6)의 기억수단(61)에 설치되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 스펙트럼 카메라(3) 혹은 상기 스펙트럼 카메라 제어장치(6)와 무선통신할 수 있는 기억장치측에 구비하도록 하여도 좋다.
다음에 연산처리수단(62)에 대하여 설명한다. 스펙트럼 카메라 제어장치(6)에 있어서의 연산처리수단(62)은, CPU(Central Processing Unit) 등으로 구성되어 있고, 기억수단(61)에 인스톨된 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a)을 실행시킴으로써 도4에 나타내는 바와 같이 스펙트럼 카메라 제어장치(6)로서의 컴퓨터를, 촬영시작조건 판별부(621)와, 최적노광시간 설정부(622)와, 자세위치정보 취득부(623)와, 자세위치변화 판별부(624)와, 노광시간 재설정부(625)와, 스펙트럼 화상취득부(626)와, SN비 판별부(627)와, 연속촬영매수 산출부(628)와, 추가 스펙트럼 화상취득부(629)와, 촬영종료 판별부(630)와, 파장특정신호 송신부(631)로서 기능시키도록 되어 있다. 이하, 각 구성부에 대하여 더 상세하게 설명한다.
촬영시작조건 판별부(621)는, 스펙트럼 카메라(3)에 의한 촬영시작조건을 판별하도록 기능한다. 구체적으로는 촬영시작조건 판별부(621)는, 현재의 시각, 자세위치검출기(4)에 의하여 검출된 스펙트럼 카메라(3)의 위치정보 및 고도정보가 촬영시작조건 기억부(612)에 기억되어 있는 촬영시작시각, 위치조건 및 고도조건을 충족시키는지 아닌지의 판별처리를 실행한다. 그리고 촬영시작조건이 충족된 경우에 촬영시작조건 판별부(621)는, 스펙트럼 카메라(3)에 의한 촬영처리를 시작시키도록 되어 있다.
최적노광시간 설정부(622)는, 스펙트럼 카메라(3)의 최적의 노광시간을 자동적으로 설정하도록 기능한다. 구체적으로는 최적노광시간 설정부(622)는, 우선 촬영조건 기억부(613)에 초기설정되어 있는 노광시간으로 스펙트럼 화상을 1매 촬영시키고, 당해 스펙트럼 화상 중의 최대화소값을 취득한다. 그 다음에 최적노광시간 설정부(622)는, 상기 최대화소값이 임계값 기억부(614)에 기억되어 있는 포화한계값 미만인지 아닌지를 판별한다.
그리고 판별의 결과, 상기 최대화소값이 상기 포화한계값 미만인 경우에 최적노광시간 설정부(622)는, 초기설정의 노광시간을 최적의 노광시간으로서 설정한다. 한편 상기 최대화소값이 상기 포화한계값 이상인 경우에 최적노광시간 설정부(622)는, 노광시간을 짧게 하여 다시 스펙트럼 화상을 촬영시키고, 최대화소값이 상기 포화한계값 미만으로 될 때까지 상기 처리를 반복한다. 그리고 최대화소값이 상기 포화한계값 미만으로 되었을 때의 노광시간을 최적의 노광시간으로서 촬영조건 기억부(613)에 설정한다.
여기에서 최적노광시간 설정부(622)에 의한 상기 처리의 의미에 대하여 설명한다. 스펙트럼 카메라(3)의 이미지 센서(34)에서는, 촬영대상으로부터 방사(放射)되는 광을 아날로그의 전기신호로서 검출하고, 그 아날로그의 전기신호를 디지털화하여 화상정보로 하고 있다. 그 때문에 촬영대상으로부터 방사시키는 광이 어두우면 상대적으로 노이즈가 커지게 된다. 따라서 노광시간을 길게 하여 충분한 광을 수광(受光)할 필요가 있다. 그러나 이미지 센서(34)가 처리할 수 있는 한계보다 밝은 광을 받은 경우에는, 상기 아날로그의 전기신호가 포화되어 정확한 값의 신호를 취득할 수 없다. 따라서 최적노광시간 설정부(622)는, 아날로그의 전기신호가 포화되지 않는 범위에서 가능한 한 밝은 화상이 얻어지는 노광시간을 최적의 노광시간으로서 설정하도록 되어 있다.
또 일반적으로 노광시간은 촬영대상의 명도 즉 분광방사휘도(分光放射輝度)(W/m2/sr/nm)에 의거하여 결정된다. 이 분광방사휘도 Ⅰ(λ)는, 취득되는 스펙트럼 화상의 각 화소에 대한 화소값 D와 Ⅰ(λ)＝C(λ)×D/T라는 관계가 있다. 여기에서 C(λ)는, 파장 λ에 있어서의 교정계수이고, 이미 알고 있는 광원을 사용한 실험에 의하여 얻어지는 값이다. 따라서 최적노광시간 설정부(622)는, 촬영대상의 명도와 비례관계에 있는 화소값에 의거하여 노광시간을 설정하도록 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치(6)는, 공간분해능과 별도로 독립적으로 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간을 설정할 수 있도록 구성되어 있다.
다음에 자세위치정보 취득부(623)는, 자세위치검출기(4)로부터 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간당에 있어서의 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량 또는 위치변화량을 취득하도록 기능한다. 본 실시형태에 있어서의 자세위치정보 취득부(623)는 자세센서(42)로부터 스펙트럼 카메라(3)의 각속도를 취득한다.
자세위치변화 판별부(624)는, 비행체(1)의 자세 및 정지위치가 스펙트럼 화상에 흔들림을 발생시킬 정도로 변화된 것인지 아닌지를 판별하는 것이다. 본 실시형태에 있어서 자세위치변화 판별부(624)는, 자세위치정보 취득부(623)에 의하여 취득된 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간당에 있어서의 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량 또는 위치변화량 중 적어도 어느 하나가, 상기 스펙트럼 카메라(3)의 공간분해능에 의거하는 소정의 임계값 이내인지 아닌지를 판별하도록 기능한다.
여기에서 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기는 요인 등에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서 스펙트럼 화상의 촬영은 비행체(1)의 정지비행 중에 실시된다. 그러나 정지비행 중에 있어서 비행체(1)가 돌풍 등의 외적요인을 받으면, 도5(a)에 나타내는 바와 같이 비행체(1)의 자세변화나, 도5(b)에 나타내는 바와 같이 정지비행의 위치변화가 일어난다. 그리고 상기 비행체(1)의 자세변화 또는 위치변화에 의하여 노광시간 내에 촬영대상의 바로 아래 점의 변화량(도5에 있어서의 A점으로부터 B점으로의 변화량)이 스펙트럼 카메라(3)의 공간분해능을 넘는 움직임을 하였을 때에, 촬영된 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기게 된다.
또한 스펙트럼 카메라(3)는, 촬영대상까지의 거리가 먼 높은 곳으로부터 촬영하는 것이기 때문에, 노광시간 내에 촬영대상의 바로 아래 점의 변화량은 고도에 비례하여 증대된다. 따라서 노광시간을 T, 공간분해능을 X, 스펙트럼 화상을 촬영할 때에 있어서의 스펙트럼 카메라(3)의 고도를 H라고 하면, 노광시간 T당 각도변화가 X/H보다 커지게 되면 즉 비행체(1)의 각속도가 X/(H×T) 이상이 되면, 촬영되는 스펙트럼 화상에 흔들림이 생긴다.
이상을 근거로 하여, 본 실시형태에 있어서의 자세위치변화 판별부(624)는, 자세위치정보 취득부(623)에 의하여 취득한 스펙트럼 카메라(3)의 각속도와, 임계값 기억부(614)에 기억되어 있는 소정의 각속도 임계값을 비교하여, 상기 각속도가 상기 각속도 임계값을 넘은 것인지 아닌지를 판별하도록 기능한다.
또 본 실시형태에 있어서의 자세위치변화 판별부(624)에서는, 스펙트럼 카메라(3)의 각속도에 의거하여 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기는지 아닌지의 판별을 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도5(b)에 나타내는 바와 같이 위치변화에 의한 흔들림도 생기기 때문에, 자세센서(42)의 가속도 센서로부터 취득한 위치변화율 또는 GPS 수신기(41)로부터 취득한 위치의 변화량에 의거하여 스펙트럼 화상의 흔들림이 생기는지 아닌지를 판별하여도 좋다.
다음에 노광시간 재설정부(625)는, 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기지 않도록 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간을 재설정하도록 기능한다. 구체적으로는 노광시간 재설정부(625)는, 자세위치변화 판별부(624)에 의하여 각속도가 각속도 임계값을 넘은 것이라고 판별된 경우에, 현재 설정되어 있는 현노광시간보다 짧은 시간을 새로운 노광시간으로서 촬영조건 기억부(613)에 재설정하도록 되어 있다.
본 실시형태에 있어서의 노광시간 재설정부(625)는, 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량으로서 각속도를 검출하는 자세센서(42)로부터 상기 스펙트럼 카메라(3)의 각속도를 취득하여, 하기 식(1)에 의하여 새로운 노광시간을 산출함과 아울러, 상기 스펙트럼 카메라(3)가 노광시간으로서 촬영조건 기억부(613)에 기억시켜서 재설정한다.
T<X/(H×Ω) …… 식(1)
단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
T : 노광시간(sec)
X : 공간분해능(m)
H : 비행체의 고도(m)
Ω : 스펙트럼 카메라의 각속도(rad/sec)
또 비행체(1)의 고도 H는 촬영시작조건 기억부(612)로부터 취득되고, 공간분해능 X는 상기한 바와 같이 상기 고도 H에 의거하여 산출된다.
스펙트럼 화상취득부(626)는, 이미지 센서(34)에 촬영시키는 촬영명령신호를 상기 스펙트럼 카메라(3)로 송신하여, 스냅숏 방식으로 촬영된 스펙트럼 화상을 취득하도록 기능한다. 본 실시형태에 있어서 스펙트럼 화상취득부(626)는, 도6에 나타내는 바와 같이 액정파장 가변필터 제어회로(5)에 의하여 액정파장 가변필터(33)의 투과파장이 절환될 때마다 스펙트럼 화상을 1회 촬영하여, 스펙트럼 화상기억부(615)에 보존하도록 되어 있다.
SN비 판별부(627)는, 취득된 스펙트럼 화상이 각종 정보의 취득에 필요한 화질을 확보하고 있는지 아닌지를 확인하기 위하여 SN비가 소정의 SN비 임계값 미만인지 아닌지를 판별하도록 기능한다. 그리고 판별의 결과, 상기 SN비가 상기 SN비 임계값 미만인 경우에만 스펙트럼 화상취득부(626)에 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영시키도록 되어 있다.
여기에서 SN비라는 것은, 신호레벨(시그널)을 잡음레벨(노이즈)로 나눗셈을 한 수치이다. 단, 잡음레벨은, 동일한 스펙트럼 카메라(3), 동일한 액정파장 가변필터(33), 동일한 렌즈 구성, 동일한 설정조건 및 동일한 촬영환경에서 대략 일정값을 나타내기 때문에, 미리 계측하여 둘 수 있다. 따라서 스펙트럼 화상의 SN비는, 화소값에 의거하는 신호레벨만 산출하면 구할 수 있다.
따라서 본 실시형태에 있어서 SN비 판별부(627)는, 촬영에 의하여 취득한 스펙트럼 화상으로부터 신호레벨을 산출하고, 이것을 미리 계측한 잡음레벨로 나누어서 SN비를 산출한다. 그리고 상기 SN비와 임계값 기억부(614)에 기억되어 있는 SN비 임계값을 비교하도록 되어 있다.
연속촬영매수 산출부(628)는, 스펙트럼 화상의 화질을 향상시키기 위하여 추가로 촬영하여야 할 스펙트럼 화상의 촬영매수를 산출하는 것이다. SN비가 낮은 스펙트럼 화상에 있어서도, 화상처리에 의하여 동일한 투과파장의 스펙트럼 화상을 복수 매 포갬으로써 얻어지는 스펙트럼 화상의 SN비가 향상되는 것이 기대된다. 이 때문에 연속촬영매수 산출부(628)는, SN비 판별부(627)의 판별처리에 의하여 취득된 스펙트럼 화상의 SN비가 SN비 임계값 미만인 것으로 판별된 경우에, 몇 매의 화상을 포개면 그 스펙트럼 화상의 SN비가 상기 SN비 임계값보다 커지게 될지를 산출하도록 기능한다.
구체적으로는 N매의 화상을 포개었을 경우의 신호레벨은 N배가 되는 것에 대하여, 노이즈 레벨은 일반적으로 √N배가 되는 성질을 갖는다. 이 때문에 N매의 화상을 포개었을 경우의 SN비는 (N/√N)배 즉 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비의 √N배가 된다. 따라서 연속촬영매수 산출부(628)는, 하기의 식(2)를 충족시키는 정수값을, 연속하여 취득하여야 할 스펙트럼 화상의 매수 N으로서 산출한다.
N>(SNt/SN1)2 …… 식(2)
단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
N : 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수
SN1 : 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비
SNt : SN비 임계값
또 연속하여 취득하는 스펙트럼 화상의 매수는, 상기 식(2)에 의하여 산출되는 방법에 한정되는 것은 아니며, 미리 정해진 매수로 하여도 좋다.
추가 스펙트럼 화상취득부(629)는, 스펙트럼 화상의 화질을 향상시키기 위하여 스펙트럼 화상을 추가하여 취득하는 것이다. 본 실시형태에 있어서 추가 스펙트럼 화상취득부(629)는, 취득된 스펙트럼 화상의 SN비가 SN비 임계값 미만이라고 SN비 판별부(627)에 의하여 판별된 경우에, 연속촬영매수 산출부(628)에 의하여 산출된 매수 N으로부터 최초의 1매째를 뺀 N―1매분의 촬영명령신호를 스펙트럼 카메라(3)로 송신하여, 동일한 투과파장의 스펙트럼 화상을 연속하여 취득하도록 되어 있다.
구체적으로는 도7에 나타내는 바와 같이 추가 스펙트럼 화상취득부(629)는, 액정파장 가변필터 제어회로(5)에 의하여 액정파장 가변필터(33)의 투과파장이 절환되기 전에, 스펙트럼 화상취득부(626)에 의한 촬영명령신호에 계속하여 N―1회분의 촬영명령신호를 상기 스펙트럼 카메라(3)로 송신하여, 동일한 투과파장의 스펙트럼 화상을 스냅숏 방식으로 연속하여 취득한다.
촬영종료 판별부(630)는, 스펙트럼 화상의 촬영이 종료된 것인지 아닌지를 판별하도록 기능한다. 본 실시형태에 있어서 촬영종료 판별부(630)는, 촬영조건 기억부(613)에 기억되어 있는 투과파장범위와, 촬영완료된 스펙트럼 화상을 비교하여, 모든 파장에 대하여 스펙트럼 화상이 촬영되었을 때에 촬영종료라고 판정하도록 되어 있다.
파장특정신호 송신부(631)는, 액정파장 가변필터 제어회로(5)에 파장특정신호를 송신하여, 액정파장 가변필터(33)의 투과파장을 절환하기 위한 것이다. 본 실시형태에 있어서 파장특정신호 송신부(631)는, 촬영이 종료되지 않고 있는 한, 액정파장 가변필터 제어회로(5)에 파장특정신호를 순차적으로 송신하도록 기능한다. 구체적으로는 파장특정신호 송신부(631)는, 촬영조건 기억부(613)에 기억되어 있는 특정한 투과파장 중에서, 아직 촬영되지 않고 있는 특정한 투과파장에 대응하는 파장특정신호를 미리 설정된 순서로 액정파장 가변필터 제어회로(5)로 송신한다. 상기 파장특정신호의 송신은, 각 투과파장에 의하여 촬영하여 스펙트럼 화상이 취득될 때마다 반복하여 실행됨으로써, 모든 특정한 투과파장에 의한 스펙트럼 화상이 취득되면 촬영이 종료되도록 되어 있다.
무선통신수단(63)은, 통신장치와 무선통신을 하기 위한 것이다. 무선통신수단(63)은, 휴대전화 등의 통신망이나 무선 LAN, Wi-Fi, Bluetooth(등록상표) 등의 임의의 무선통신방식에 의하여 무선통신을 하기 위한 송수신기이다. 무선통신수단(63)은, 무선통신을 통하여 스펙트럼 카메라 제어장치(6)의 원격조작이나 각종 설정 및 스펙트럼 화상 등의 데이터의 송수신이 이루어질 수 있도록 되어 있다.
배터리(7)는, 각 기기에 전원을 공급하는 것으로서, 본 실시형태에서는 도3에 나타내는 바와 같이 자세위치검출기(4), 스펙트럼 카메라 제어장치(6), 액정파장 가변필터 제어회로(5) 및 스펙트럼 카메라(3)의 이미지 센서(34)의 각각에 접속되어 있어 전원을 공급하도록 되어 있다. 또 본 실시형태에 있어서의 이미지 센서(34)의 배터리(7)는, 스펙트럼 카메라 제어장치(6) 등과 공통으로 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않으며 스펙트럼 카메라(3)가 독자적인 배터리를 장착하고 있어도 좋다.
다음에 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치(6), 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a), 스펙트럼 카메라 제어시스템(2), 이 시스템을 탑재한 비행체(1) 및 스펙트럼 화상 촬영방법의 작용에 대하여 설명한다.
우선 본 실시형태에 있어서의 비행체(1)가, 비행체(1)의 제어프로그램에 의하여 미리 지정된 비행경로를 따라 자율비행을 하고, 소정의 위치 및 소정의 고도의 촬영지점까지 비행하여, 상기 촬영지점에서 정지비행을 한다. 이때에 스펙트럼 화상의 공간분기능은, 비행체(1)의 높이와 비례관계에 있기 때문에 상기 높이에 따라 임의의 값으로 제어할 수 있다.
다음에 스펙트럼 카메라 제어장치(6)가, 도8에 나타내는 바와 같이 촬영시작조건 판별부(621)에 의하여 스펙트럼 카메라(3)가 촬영시작조건을 충족시키는지 아닌지의 판별처리를 실행한다(스텝S1). 구체적으로는, 촬영시작조건 기억부(612)로부터 촬영시작조건으로서 촬영시작시각, 위치조건 및 고도조건을 취득함과 아울러, GPS 수신기(41)로부터 스펙트럼 카메라(3)의 위치정보 및 고도정보를 취득하여, 상기 촬영시작조건을 충족시키는지 아닌지를 판별한다. 이 판별은, 스펙트럼 카메라(3)의 상태가 모든 촬영시작조건을 충족시킬 때까지 반복하여 실행된다(스텝S1 : NO).
계속하여 촬영시작조건 판별부(621)가 모든 촬영시작조건을 충족시키는 것으로 판별하였을 경우(스텝S1 : YES)에 최적노광시간 설정부(622)가 스펙트럼 카메라(3)의 최적의 노광시간을 자동적으로 설정한다(스텝S2). 구체적으로는, 도9에 나타내는 바와 같이 우선 최적노광시간 설정부(622)가, 스펙트럼 카메라(3)에 대하여 초기설정된 노광시간으로 스펙트럼 화상을 1매 촬영시키고(스텝S21), 이 스펙트럼 화상 중의 최대화소값을 취득한다(스텝S22).
다음에 최적노광시간 설정부(622)는, 상기 최대화소값이 임계값 기억부(614)에 기억된 포화한계값 미만인지 아닌지를 판별한다(스텝S23). 판별의 결과, 상기 최대화소값이 상기 포화한계값 이상인 것으로 판별되었을 경우(스텝S23 : NO)에 최적노광시간 설정부(622)가, 노광시간을 초기설정된 노광시간보다 짧은 시간으로 설정하고, 다시 스펙트럼 카메라(3)에 스펙트럼 화상을 1매 촬영시킨다(스텝S24). 그리고 스텝S22로부터의 처리를 반복하여, 최대화소값이 상기 포화한계값 미만인 것으로 판별되었을 경우(S23 : YES)에 최적노광시간 설정부(622)가, 그 시점에서 설정되어 있는 노광시간을 스펙트럼 카메라(3)의 최적노광시간으로 설정한다. 이에 따라, 비행 중에 태양고도나 구름의 양의 변화에 따라 밝기가 변화된 것과 같은 경우에 있어서도 최적의 노광시간에서의 촬영이 가능하게 된다.
다음에 자세위치정보 취득부(623)가 자세센서(42)로부터 각속도를 취득하면(스텝S3), 자세위치변화 판별부(624)가 상기 각속도와 임계값 기억부(614)에 기억된 각속도 임계값을 비교하여, 상기 각속도가 상기 각속도 임계값을 넘은 것인지 아닌지를 판별한다(스텝S4). 판별의 결과, 스펙트럼 카메라(3)의 각속도가 각속도 임계값 이하라고 판별되었을 경우(스텝S4 : NO)에, 비행체(1)가 안정적으로 정지비행되고 있는 것으로 하여 노광시간의 재설정은 하지 않고, 최적노광시간 설정부(622)에 의하여 설정된 노광시간을 상기 스펙트럼 카메라(3)가 노광시간으로 한다.
한편 자세위치변화 판별부(624)가 스펙트럼 카메라(3)의 각속도가 각속도 임계값을 넘고 있는 것으로 판별하였을 경우(스텝S4 : YES)에 노광시간 재설정부(625)가, 현노광시간보다 짧은 시간으로 이루어지는 새로운 노광시간으로 상기 스펙트럼 카메라(3)의 노광시간을 재설정한다(스텝S5). 이에 따라 스펙트럼 화상에 흔들림이 생기지 않을 정도로 노광시간이 자동적으로 조정되기 때문에, 공간분해능의 저하가 억제된다.
이상과 같이 본 실시형태의 스펙트럼 카메라 제어장치(6)에서는, 노광시간과 공간분해능을 독립적으로 설정하는 것이 가능하다. 이 때문에 높은 공간분해능을 확보하면서, 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량이나 위치변화량에 따라 상기 노광시간을 리얼타임으로 조정하여, 스펙트럼 화상의 흔들림을 억제한다.
다음에 스펙트럼 화상취득부(626)가, 스펙트럼 카메라(3)에 촬영명령신호를 송신하여 스펙트럼 화상을 취득한다(스텝S6). 이때에 취득한 스펙트럼 화상은 촬영시각, 위치정보, 고도정보 및 자세정보와 함께 스펙트럼 화상기억부(615)에 기억된다. 이 때문에 최종적으로 시야(視野)를 일치시키기 위한 기하보정 등의 화상처리가 용이하게 된다.
계속하여 SN비 판별부(627)가, 취득된 스펙트럼 화상의 SN비가 SN비 임계값 미만인지 아닌지를 판별한다(스텝S7). 이에 따라 최적노광시간 설정부(622)에 의하여 설정된 최적의 노광시간이, 그 후에 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량이나 위치변화량에 따라 재설정된 경우에도 SN비의 적부가 판별된다.
상기 판별의 결과, 취득된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 SN비 임계값 미만인 것으로 판별되었을 경우(스텝S7 : YES)에 연속촬영매수 산출부(628)가, 상기 식(2)에 의거하여 포개져야 할 스펙트럼 화상의 촬영매수를 산출한다(스텝S8).
그리고 추가 스펙트럼 화상취득부(629)가, 연속촬영매수 산출부(628)에 의하여 산출된 촬영매수에 의거하여 촬영명령신호를 송신하여, 도7에 나타내는 바와 같이 동일한 투과파장의 스펙트럼 화상을 연속적으로 취득한다(스텝S9). 이에 따라 단일의 스펙트럼 화상에서는, 소정의 SN비를 확보할 수 없는 촬영조건하에 있어서도, 포갬으로써 상기 SN비를 확보할 수 있는 매수의 스펙트럼 화상이 취득된다.
한편 SN비 판별부(627)가, 취득된 스펙트럼 화상의 SN비가 상기 SN비 임계값 이상인 것으로 판별하였을 경우(스텝S7 : NO)에, 추가하여 스펙트럼 화상을 취득하지 않고 다음의 처리로 진행한다(스텝S10).
필요 수의 스펙트럼 화상이 취득되면, 촬영종료 판별부(630)가 스펙트럼 화상의 촬영이 종료된 것인지 아닌지를 판별한다(스텝S10). 그리고 판별의 결과, 스펙트럼 화상의 촬영이 종료되지 않은 것으로 판별되었을 경우에(스텝S10 : NO), 파장특정신호 송신부(631)가 미촬영의 파장특정신호를 액정파장 가변필터 제어회로(5)로 송신한다(스텝S11).
이에 따라 액정파장 가변필터 제어회로(5)가, 수신한 파장특정신호에 따른 인가전압을 스펙트럼 카메라(3)의 액정파장 가변필터(33)에 공급한다. 그리고 상기 액정파장 가변필터(33)에서는, 인가전압에 따라 액정소자의 배향상태가 제어되어, 파장특정신호에 의하여 특정되어 있는 투과파장으로의 절환이 실시된다.
그리고 파장특정신호가 송신되면(스텝S11), 상기 스텝S3으로 되돌아가서, 각 투과파장에서의 스펙트럼 화상이 취득될 때마다 반복하여 실행된다. 이에 따라 목적에 따라 필요 최소한의 투과파장만의 스펙트럼 화상을 취득함으로써, 일련의 스펙트럼 화상의 촬영에 관한 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있고, 비행체(1)의 이동가능범위도 넓어지게 된다. 그리고 모든 투과파장에 의한 스펙트럼 화상이 취득되면 촬영이 종료된다(스텝S10 : YES).
스펙트럼 카메라(3)에 의한 촬영종료 후에, 비행체(1)는 정지비행상태로부터 자율비행으로 변하여 다음의 촬영지점까지 비행한다. 스펙트럼 카메라 제어장치(6)는, 다음 촬영지점에 있어서 그곳까지의 촬영지점에서 촬영한 투과파장과 동일한 투과파장 또는 다른 투과파장의 스펙트럼 화상을 촬영한다. 그리고 비행체(1)는, 모든 촬영지점에 의한 촬영종료 후에 소정의 장소로 귀환 또는 착륙한다.
이상과 같은 본 실시형태에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
1.액정파장 가변필터(33)를 구비한 스펙트럼 카메라(3)를, 정지비행을 할 수 있는 비행체(1)에 탑재하여 스냅숏 방식으로 촬영시키기 때문에, 스펙트럼 화상의 공간분해능을 촬영고도에 따라 임의로 설정할 수 있다.
2.스펙트럼 카메라(3)의 노광시간은, 스펙트럼 카메라(3)의 공간분해능에 대하여 독립하여 설정할 수 있어, 스펙트럼 카메라(3)의 자세변화량 또는 위치변화량에 의거하여 리얼타임으로 재설정되기 때문에 스펙트럼 화상의 공간적인 변형이나 흔들림을 억제할 수 있다.
3.공간분해능의 제어기능과, 비행체(1)에 기인하는 흔들림의 억제기능이 독립적으로 제어될 수 있기 때문에, 공간해상도가 높은 스펙트럼 화상을 촬영할 수 있다.
4.스펙트럼 화상으로서 촬영대상으로 하는 모든 파장에서 소정의 SN비를 확보할 수 있다.
5.소정의 SN비를 확보하기 위하여 필요한 촬영매수를 자동적으로 산출할 수 있다.
6.스냅숏 방식의 이미지 센서(34)나 액정파장 가변필터(33)는, 비교적 경량이고 또한 저렴하여, 시판되는 정지비행을 할 수 있는 비행체(1)에 탑재할 수 있기 때문에, 제조비용을 억제할 수 있어 일반적으로도 널리 보급할 수 있다.
7.스냅숏 방식의 액정파장 가변필터(33)를 정지비행을 할 수 있는 비행체(1)에 탑재함으로써, 지정시각에 지정위치에서 스펙트럼 화상을 자동적으로 촬영할 수 있다.
다음에 본 발명에 관한 스펙트럼 카메라 제어장치(6), 스펙트럼 카메라 제어프로그램(6a), 스펙트럼 카메라 제어시스템(2), 이 시스템을 탑재한 비행체(1) 및 스펙트럼 화상 촬영방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 또 본 발명의 기술적 범위는, 이하의 실시예에서 나타내는 특징에 한정되는 것은 아니다.
실시예1
실시예1에서는, 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라를 멀티콥터형의 드론에 탑재하여 스펙트럼 화상을 촬영하였다.
스펙트럼 카메라는, 도10에 나타내는 바와 같이 대각시야각(對角視野角)이 약 90도인 렌즈를 구비하고 있다. 이미지 센서는, CCD 이미지 센서로서 659×494의 화소수를 갖고 있다. 비행체는, 고도가 약 120m에서 정지비행시켰다. 이때에 지상에 투영된 시야의 크기는 192m×144m이다. 또한 이미지 센서의 1화소는 1변이 약 0.22m에 상당한다. 즉 본 실시예1에 있어서의 스펙트럼 카메라의 공간분해능은 약 0.22m이다.
본 실시예1에 있어서의 촬영은 460nm로부터 780nm까지, 10nm 간격으로 33투과파장에 대하여 실시하였다. 촬영에 관한 제원은 하기 표1과 같다.
Figure 112018107166879-pct00001
다음에 촬영된 스펙트럼 화상의 응용예로서, 취득된 33개의 투과파장의 스펙트럼 화상 중에서, 2개 투과파장의 스펙트럼 화상으로부터 정규화 식생지수(NDVI)를 산출하였다. 도11은 정규화 식생지수의 수치를 색의 농담(濃淡)으로 나타낸 컬러맵이다. 이 도11에 있어서, 지수의 값이 1에 가까울수록(색의 농담이 희게 될수록) 식생(植生)이 짙은 것을 나타내고 있다. 이와 같이 스펙트럼 화상에 의하여 식생의 육성상태를 정량적으로 평가할 수 있다.
이상에서 본 실시예1에 의하면, 약 100m의 고도로부터 스펙트럼 화상을 촬영함으로써, 약 20cm의 공간분해능으로 상세한 스펙트럼 정보가 얻어지는 것이 나타나 있다.
실시예2
실시예2에서는, 본 발명에 의하여 스펙트럼 화상의 흔들림이 억제되는 것을 확인하는 실험을 하였다. 구체적으로는, 노광시간을 20ms와 50ms로 설정하여 스펙트럼 화상을 촬영함과 아울러, 자세센서에 의하여 스펙트럼 카메라의 각속도를 측정하였다. 그 밖의 촬영에 관한 제원은 실시예1과 동일하다.
도12는 노광시간을 20ms로 한 경우에 얻어진 스펙트럼 화상이다. 이 도12에 나타내는 바와 같이 취득된 스펙트럼 화상에서는, 중앙이나 좌측에 촬영된 건물 및 무성한 식물을 분명하게 육안으로 확인할 수 있다.
한편 도13은 노광시간을 50ms로 한 경우에 얻어진 스펙트럼 화상이지만, 도12와는 달리 건물 및 식물이 희미하게 되어 있어 스펙트럼 화상의 흔들림이 생기고 있는 것을 알 수 있다.
여기에서 각각의 노광시간에 의거하여, 흔들림을 발생시키지 않고 공간분해능을 유지하는 각속도에 대하여 산출하였다. 구체적으로는 노광시간을 T, 공간분해능을 X, 스펙트럼 화상을 촬영하였을 때에 있어서의 스펙트럼 카메라의 고도를 H로 하여, 각속도 Ω＝X/(H×T)를 산출하였다. 그 결과, 노광시간 20ms에 있어서의 흔들림이 생기지 않는 각속도 Ω는,
Ω＝0.22/(120×0.02)＝0.092rad/sec이었다.
마찬가지로 노광시간 50ms에 있어서의 흔들림이 생기지 않는 각속도 Ω는,
Ω＝0.22/(120×0.05)＝0.037rad/sec이었다.
한편 자세센서에 의하여 계측된 스펙트럼 카메라의 각속도는 바람의 영향에 의하여 약 0.087rad/sec이었다.
즉 스펙트럼 카메라의 각속도 약 0.087rad/sec는, 노광시간 20ms에 있어서의 흔들림이 생기지 않는 각속도 Ω＝0.092rad/sec보다 느렸다. 따라서 노광시간 20ms로 촬영된 스펙트럼 화상에는 흔들림이 생기지 않았다.
그에 대하여 스펙트럼 카메라의 각속도 약 0.087rad/sec는, 노광시간 50ms에 있어서의 흔들림이 생기지 않는 각속도 Ω＝0.037rad/sec보다 빨랐다. 따라서 노광시간 50ms로 촬영된 스펙트럼 화상에는 흔들림이 생긴 것으로 생각할 수 있다.
이상에서 본 실시예2에 의하면, 스펙트럼 화상의 흔들림이 억제되는 것 및 스펙트럼 화상의 흔들림을 억제하기 위해서는, 스펙트럼 카메라의 각속도에 의거하여 흔들림이 생기지 않도록 노광시간을 설정함으로써 스펙트럼 카메라를 제어하는 것이 유효한 것을 나타내고 있다.
실시예3
실시예3에서는, 촬영된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 SN비 임계값 미만인 경우에, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영하고, 그들의 스펙트럼 화상을 포갬으로써 상기 SN비 임계값 이상의 SN비의 스펙트럼 화상이 얻어지는 것을 확인하는 실험을 하였다.
스펙트럼 화상은, 실시예1에서 사용한 멀티콥터형의 드론에 탑재된 스펙트럼 카메라에 의하여 촬영하였다. 이때에 촬영 시의 노광시간은 10ms이고, 액정파장 가변필터에 의한 투과파장은 650nm이었다.
도14는 상기 조건에 의하여 촬영된 1매째의 스펙트럼 화상의 일부를 확대한 것이다. 이 1매째의 스펙트럼 화상에 있어서의 SN비는 SN1＝27.3이었다. 여기에서 SN비 임계값을 SNt＝40으로 하고, 상기 식(2)를 사용하여 동일한 투과파장으로 연속하여 촬영되는 스펙트럼 화상의 매수를 산출하였다. 그 결과, 식(2)는 N>2.2가 되어, 필요한 스펙트럼 화상의 매수는 3매인 것이 산출되었다.
여기에서 1매째의 스펙트럼 화상을 포함하는 연속하여 촬영된 3매의 스펙트럼 화상의 포갬을 실시하였다. 도15는 연속하는 3매의 스펙트럼 화상을 포갠 스펙트럼 화상이다.
도14의 스펙트럼 화상은 전체적으로 번쩍이고 있는 것 같이 보인다. 한편 도15의 스펙트럼 화상은, 번쩍임이 줄어들어 콘트라스트(contrast)가 더 명료하게 보이고 있어, 노이즈가 적어지게 된 것을 알 수 있다. 또한 도15에 나타내는 스펙트럼 화상의 SN비는 40.5이고, 연속하는 3매의 스펙트럼 화상을 포갬으로써 SN비 임계값 40을 넘는 SN비의 스펙트럼 화상을 얻을 수 있었다.
이상에서, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영하고, 그들의 스펙트럼 화상을 포갬으로써 스펙트럼 화상의 SN비를 향상시킬 수 있었다. 또한 상기 식(2)가, 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비로부터 SN비 임계값을 넘는 SN비의 스펙트럼 화상을 얻기 위하여 필요하게 되는 촬영매수를 산출하는 수단으로서 유효한 것이 나타나 있다.
또 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며 적절하게 변경할 수 있다. 예를 들면 노광시간 재설정부(625)에 있어서, 식(1)에 의하여 산출할 때에 사용되는 비행체의 고도값은, 위치자세검출기에 의하여 실측된 값을 사용하여도 좋다. 또한 각종 임계값의 설정, 각 신호의 송신 등은 통신장치로부터 무선통신수단(63)을 통하여 하여도 좋다.
1 : 비행체
2 : 스펙트럼 카메라 제어시스템
3 : 스펙트럼 카메라
4 : 자세위치검출기
5 : 액정파장 가변필터 제어회로
6 : 스펙트럼 카메라 제어장치
6a : 스펙트럼 카메라 제어프로그램
7 : 배터리
31 : 렌즈군
32 : 편광해소판
33 : 액정파장 가변필터
34 : 이미지 센서
41 : GPS 수신기
42 : 자세센서
61 : 기억수단
62 : 연산처리수단
63 : 무선통신수단
311 : 입광렌즈
312 : 집광렌즈
611 : 프로그램 기억부
612 : 촬영시작조건 기억부
613 : 촬영조건 기억부
614 : 임계값 기억부
615 : 스펙트럼 화상기억부
621 : 촬영시작조건 판별부
622 : 최적노광시간 설정부
623 : 자세위치정보 취득부
624 : 자세위치변화 판별부
625 : 노광시간 재설정부
626 : 스펙트럼 화상취득부
627 : SN비 판별부
628 : 연속촬영매수 산출부
629 : 추가 스펙트럼 화상취득부
630 : 촬영종료 판별부
631 : 파장특정신호 송신부

Claims (13)

  1. 정지비행(靜止飛行)을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터(液晶波長 可變filter)를 구비한 스펙트럼 카메라(spectral camera)와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환(切換)할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식(snapshot 方式)으로 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치로서,
    상기 스펙트럼 카메라에 있어서의 노광시간(露光時間)당 상기 스펙트럼 카메라의 자세변화량 또는 위치변화량 중 적어도 어느 하나가, 상기 스펙트럼 카메라의 공간분해능(空間分解能)에 의거하는 소정의 임계값을 넘은 경우에, 상기 스펙트럼 카메라의 노광시간을 현노광시간보다 짧은 시간으로 설정하는 스펙트럼 카메라 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    자세센서로부터 상기 스펙트럼 카메라의 각속도를 취득하여, 상기 노광시간을 하기의 식(1)에 의하여 산출하는 스펙트럼 카메라 제어장치；
    T<X/(H×Ω) …… 식(1)
    단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
    T : 노광시간(sec)
    X : 공간분해능(m)
    H : 비행체의 고도(m)
    Ω : 스펙트럼 카메라의 각속도(rad/sec)
  3. 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치로서,
    촬영된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 임계값 미만인 경우에, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    동일한 투과파장으로 연속하여 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수를 하기 식(2)에 의하여 산출하는 스펙트럼 카메라 제어장치；
    N>(SNt/SN1)2 …… 식(2)
    단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
    N : 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수
    SN1 : 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비
    SNt : SN비 임계값
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 스펙트럼 카메라 제어장치와, 이 스펙트럼 카메라 제어장치에 의하여 제어되는 스펙트럼 카메라를 구비한 스펙트럼 카메라 제어시스템.
  6. 제5항의 스펙트럼 카메라 제어시스템을 탑재한, 정지비행을 할 수 있는 비행체.
  7. 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는 스펙트럼 카메라 제어프로그램으로서,
    상기 스펙트럼 카메라에 있어서의 노광시간당 상기 스펙트럼 카메라의 자세변화량 또는 위치변화량 중 적어도 어느 하나가, 상기 스펙트럼 카메라의 공간분해능에 의거하는 소정의 임계값을 넘은 경우에, 상기 스펙트럼 카메라의 노광시간을 현노광시간보다 짧은 시간으로 설정하는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 스펙트럼 카메라 제어프로그램.
  8. 제7항에 있어서,
    자세센서로부터 상기 스펙트럼 카메라의 각속도를 취득하여, 상기 노광시간을 하기의 식(1)에 의하여 산출하는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 스펙트럼 카메라 제어프로그램；
    T<X/(H×Ω) …… 식(1)
    단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
    T : 노광시간(sec)
    X : 공간분해능(m)
    H : 비행체의 고도(m)
    Ω : 스펙트럼 카메라의 각속도(rad/sec)
  9. 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재되어 있고, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는 스펙트럼 카메라 제어프로그램으로서,
    촬영된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 임계값 미만인 경우에, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영시키는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 스펙트럼 카메라 제어프로그램.
  10. 제9항에 있어서,
    동일한 투과파장으로 연속하여 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수를 하기 식(2)에 의하여 산출하는 스펙트럼 카메라 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 스펙트럼 카메라 제어프로그램；
    N>(SNt/SN1)2 …… 식(2)
    단, 각 부호는 이하를 나타낸다.
    N : 촬영하는 스펙트럼 화상의 매수
    SN1 : 최초의 1매째의 스펙트럼 화상의 SN비
    SNt : SN비 임계값
  11. 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재된 스펙트럼 카메라 제어장치를 사용하여, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시키는 스펙트럼 화상 촬영방법으로서,
    상기 스펙트럼 카메라에 있어서의 노광시간당 상기 스펙트럼 카메라의 자세변화량 또는 위치변화량 중 적어도 어느 하나가, 상기 스펙트럼 카메라의 공간분해능에 의거하는 소정의 임계값을 넘은 경우에, 상기 스펙트럼 카메라의 노광시간을 현노광시간보다 짧은 시간으로 설정하는 스펙트럼 화상 촬영방법.
  12. 정지비행을 할 수 있는 비행체에 액정파장 가변필터를 구비한 스펙트럼 카메라와 함께 탑재된 스펙트럼 카메라 제어장치를 사용하여, 상기 비행체의 정지비행 중에 있어서 상기 액정파장 가변필터의 투과파장을 절환할 때마다 상기 스펙트럼 카메라에 스냅숏 방식으로 촬영시키는 스펙트럼 화상 촬영방법으로서,
    촬영된 스펙트럼 화상의 SN비가 소정의 임계값 미만인 경우에, 동일한 투과파장으로 복수 매의 스펙트럼 화상을 연속하여 촬영시키는 스펙트럼 화상 촬영방법.
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