En un nuevo estudio, los investigadores utilizaron la impresión 3D y piezas de bajo costo para crear un generador de imágenes hiperespectrales de bajo costo que sea lo suficientemente ligero como para usar drones a bordo. Ofrecen una receta para crear estos generadores de imágenes, lo que podría hacer que la técnica analítica tradicionalmente costosa sea más ampliaaccesible.
Las imágenes hiperespectrales producen imágenes como una cámara de color tradicional pero detectan varios cientos de colores en lugar de los tres detectados por las cámaras normales. Cada píxel de una imagen hiperespectral contiene información que cubre todo el espectro visible, proporcionando datos que pueden utilizarse, por ejemplo, paradetecta y clasifica automáticamente objetos o mide el color del océano para mapear las floraciones de algas dañinas. Las imágenes hiperespectrales tradicionales pueden costar decenas de miles de dólares y son muy voluminosas y pesadas.
En la revista The Optical Society OSA Óptica Express , los investigadores detallan cómo hacer imágenes hiperespectrales de longitud de onda visible que pesen menos de media libra por tan solo $ 700 USD. También demuestran que estas imágenes pueden adquirir datos espectrales desde un avión no tripulado.
"Los instrumentos que fabricamos se pueden usar de manera muy efectiva en un avión no tripulado o un vehículo no tripulado para adquirir imágenes espectrales", dijo el líder del equipo de investigación Fred Sigernes del Centro Universitario de Svalbard UNIS, Noruega. "Esto significa que se podrían usar imágenes hiperespectrales".para mapear grandes áreas de terreno, por ejemplo, sin la necesidad de contratar un avión o helicóptero para transportar un instrumento costoso y grande ".
Imprimiendo las partes correctas
Una impresora 3D de escritorio facilitó enormemente el proceso de fabricación de los soportes ópticos personalizados necesarios para las imágenes. "Hacer artículos en metal lleva mucho tiempo y puede ser muy costoso", dijo Sigernes. "Sin embargo, la impresión 3D con plástico es económica y muy costosa".eficaz para hacer incluso piezas complejas, como la pieza necesaria para sostener la rejilla que dispersa la luz. Pude imprimir varias versiones y probarlas ".
Los generadores de imágenes hiperespectrales creados por los investigadores emplean lo que se conoce como la técnica de escoba de empuje, que utiliza un escaneo de líneas preciso para construir una imagen espectral. Los investigadores agregaron un sistema de estabilización a la configuración para que el movimiento de un dron no distorsionarala imagen tal como se estaba generando
"Los generadores de imágenes hiperespectrales con escoba de empuje generalmente requieren una costosa estabilización de orientación", explicó Sigernes. "Sin embargo, ahora puede comprar sistemas de estabilización electrónica basados en giroscopios muy económicos. La llegada de estos nuevos sistemas es posible para que podamos hacer hiperespectrales económicos"lectores de imágenes "
pruebas en vuelo
Los investigadores hicieron varios prototipos mediante el uso de la impresión 3D para crear soportes de plástico que colocan con precisión cámaras y componentes ópticos pequeños y livianos disponibles en el mercado. Probaron uno de los instrumentos a bordo de un dron octocopter equipado con un sistema electrónico de estabilización de dos ejes. El hiperespectralEl generador de imágenes funcionó bien y pudo detectar características del paisaje como la vegetación y los cuerpos de agua.
Los investigadores también realizaron pruebas manuales con los generadores de imágenes hiperespectrales y los sistemas electrónicos de estabilización de tres ejes. Para un experimento, barrieron la cámara a través de una pantalla de computadora que muestra una colección de frutas, adquiriendo 571 espectrogramas en 22 segundos.
Estas pruebas de factibilidad mostraron que la impresión 3D es lo suficientemente precisa como para producir piezas prototipo para sistemas ópticos. Las piezas de plástico impresas eran livianas y lo suficientemente fuertes como para mantener el sistema en general ligero y pequeño, lo cual es importante para usar con drones. Después de la prueba,Si lo desea, se pueden pedir versiones metálicas de piezas impresas en 3D para crear imágenes que sean más duraderas.
Mejora de la sensibilidad
Aunque las nuevas imágenes no proporcionan la sensibilidad de las imágenes hiperespectrales tradicionales, su rendimiento es suficiente para mapear el terreno o detectar el color del océano a la luz del día. Los investigadores ahora están trabajando para mejorar la sensibilidad al hacer versiones un poco más grandes de los instrumentos que aúnser lo suficientemente pequeño y ligero como para usarlo en drones. Mejorar la sensibilidad de las imágenes proporcionará datos de mayor calidad.
"Hay muchas formas de usar los datos adquiridos por los lectores de imágenes hiperespectrales", dijo Sigernes. "Al reducir el costo de estos instrumentos, esperamos que más personas puedan usar esta técnica analítica y desarrollarla más".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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