Мультиспектральная камера Yusense MS600 Pro

Yusense MS600 Pro — 6-диапазонная камера для мультиспектральной съемки

Мультиспектральная камера Yusense MS600 Pro — это 6-канальный оптический подвес, устанавливаемый на промышленные БПЛА DJI через стандартизированный интерфейс DJI X-Port. Камера при стандартных настройках фиксирует излучение в шести спектральных полосах: cиний (450 нм), зеленый (555 нм), красный (660 нм), красный край 1 (720 нм), красный край 2 (750 нм), ближний ИК (840 нм). Установлен 12-битный глобальный затвор с синхронизацией на уровне миллисекунд для устранения “смаза”. MS600 Pro также выполняет расчет коэффициента отражательной способности в реальном времени с коррекцией по данным датчика освещенности DLS — это позволяет получать радиометрически калиброванные данные непосредственно в полете. 

Камера разработана для специалистов точного земледелия, лесного мониторинга, экологического контроля водных объектов и промышленной инспекции, где требуется точный анализ отражательной способности поверхности в видимом и ближнем ИК-диапазонах. MS600 Pro совместима с дронами DJI Matrice 350 RTK и Matrice 400 через интерфейс X-Port. Управление съемкой производится через приложение DJI Pilot. 

В качестве основных сфер применения можно выделить: расчет индекса NDVI и NDRE в сельском хозяйстве, мониторинг стресса растений, выявление болезней и сухостоя в лесном хозяйстве, обнаружение эвтрофикации водоемов и загрязнений рек и озер, классификация растительных покровов, распознавание объектов по спектральным признакам.

Технические особенности мультиспектральной камеры Yusense MS600 Pro

Съемка и режимы съемки

12-битный глобальный затвор обеспечивает одновременную экспозицию всех пикселей матрицы в каждом из шести каналов. Синхронная визуализация на уровне миллисекунд по всем каналам исключает рассогласование спектральных данных при движении БПЛА со скоростью до 25 м/с. Камера поддерживает три режима запуска, интегрированных в DJI Pilot:

Триггер частоты перекрытия — съемка по расчету перекрытия между кадрами; подходит для площадных маршрутов.
Триггер по времени — фиксированный интервал между снимками; применяется при равномерной скорости полета.
Триггер управления полетом — запуск по команде из приложения; для точечной съемки объектов. 

Расчет отражательной способности и хранение данных

Вычисление коэффициента отражения поверхности выполняется на борту камеры в реальном времени с использованием данных DLS и встроенных калибровочных таблиц. Оператор получает JPEG-изображения с внедренными значениями отражательной способности, GPS-координатами и данными об освещенности,  готовые для предварительного анализа без постобработки. Для количественных измерений требуется дополнительная калибровка по серой пластине перед вылетом.

RAW TIFF сохраняет полный 12-битный радиометрический сигнал для последующей дополнительной обработки, анализа и создания отчетов. JPEG содержит расчетные значения отражательной способности и используется лишь для быстрого предварительного просмотра: выявления ошибок, аномалий и искажений. 

Спектральные каналы и кастомизация

Стандартная конфигурация включает шесть каналов, перекрывающих видимый спектр и ближний ИК-диапазон. Доступна индивидуальная настройка с выбором из 19 комбинаций длин волн: 410, 490, 530, 570, 610, 650, 680, 720 (узкополосный), 780, 800, 900, 940 нм. Допуск ±5 нм. 

Таблица спектральных каналов MS600 Pro

Условия эксплуатации и технические параметры

Камера MS600 Pro рассчитана на работу в диапазоне температур от 0 до +45°C при скорости ветра не менее 1 м/с. Минимальное ограничение по ветру связано с необходимостью поддержания стабильной траектории полета для обеспечения заданного перекрытия кадров. Температура хранения камеры от −20 до +55°C. Допустимая влажность окружающей среды составляет 20–80% относительной влажности без конденсации. При появлении конденсата на сапфировом оптическом окне спектральные данные искажаются, поэтому перед вылетом в условиях повышенной влажности рекомендуется выдержать камеру при рабочей температуре не менее 15 минут для предотвращения образования росы на оптике. 

Основной блок камеры имеет габариты не более 130 × 160 × 150 мм и вес до 650 грамм, включая модуль питания X-Port. Корпус изготовлен из алюминиевого сплава, который обеспечивает отвод тепла от шести сенсоров при непрерывной съемке и сохраняет структурную жесткость при вибрационных нагрузках БПЛА. Цельностеклянная линза с большой апертурой и низким уровнем искажений сохраняет стабильную геометрию кадра по всем спектральным каналам и минимизирует хроматические аберрации в широком диапазоне длин волн от 450 до 840 нм. 

Сапфировое оптическое окно, закрывающее линзы, обладает высокой твердостью и устойчивостью к абразивному износу, химическому воздействию и царапинам, что необходимо при эксплуатации в полевых условиях и частой транспортировке. Интеллектуальное затемнение с расширенным динамическим диапазоном автоматически корректирует экспозицию в сценах с высоким контрастом, например, при съемке участков с частичной тенью от облаков или границ леса и открытого поля. Продукт сертифицирован по стандартам CE, FCC и RoHS. 

Применение MS600 Pro в ключевых сферах

Точное земледелие, индексы NDVI, NDRE и LAI

MS600 Pro снимает в шести узкополосных спектральных каналах — эти диапазоны подобраны так, чтобы по отражению хлорофилла рассчитывать вегетационные индексы NDVI, NDRE и LAI, которые напрямую указывают на состояние посевов. Бортовой процессор камеры считает отражательную способность с поправкой на окружающую освещенность через датчик DLS, поэтому значения индексов не искажаются переменной облачностью в течение вылета. На высоте 120 метров камера захватывает полосу 110 × 83 метров с разрешением 8,65 см на пиксель — этого достаточно, чтобы на ортофотоплане поля различать растения пропашных культур и строить карты дифференцированного внесения удобрений с привязкой к конкретным зонам. 

Частота съемки один кадр в секунду по всем шести каналам одновременно, что при скорости дрона 10–15 м/с дает продольное перекрытие 60–70% и позволяет собирать бесшовные карты на площади в десятки гектаров за один вылет. Результатом, например, становится карта проблемных участков, где NDVI падает из-за переувлажнения, уплотнения почвы или дефицита азота, с точностью, достаточной для точечной обработки, а не сплошного опрыскивания.

Лесной мониторинг

Два канала красного края особенно чувствительны к изменениям пигментного состава хвои. Когда здоровая сосна теряет хлорофилл из-за болезни или стресса, ее спектральный «отпечаток» сдвигается в красном крае раньше, чем изменение окраски становится заметно глазу. MS600 Pro фиксирует этот сдвиг и позволяет выделить обесцвеченные деревья на фоне почвы, сухой травы и здоровой растительности, используя совместную спектральную и текстурную информацию. 

Камера и дрон облетают лесной массив по запланированному маршруту, формируя карту расположения пораженных деревьев с привязкой координат. Это дает лесохозяйственным службам точные данные о площади и плотности очага поражения для санитарных рубок, а не выборочный обход по квадратам.

Мониторинг качества водной поверхности

В синем и зеленом каналах вода имеет характерный коэффициент отражения, который меняется при эвтрофикации или загрязнении органикой. MS600 Pro строит классификационный индекс на основе этих спектральных признаков и выполняет инверсию степени загрязнения — от нормальной воды к эвтрофной и далее к черно-зловонной.

Поскольку камера снимает с воздуха, она охватывает всю поверхность водоема целиком, а не отдельные точки пробоотбора. Результатом работы является карта пространственного распределения загрязнения, на которой видны зоны влияния сбросов и границы распространения загрязненной массы, что помогает отследить источники: бытовые стоки, промышленный выпуск, дренаж с сельхозполей или аквакультурные стоки.

Экологический мониторинг растительного покрова

Шесть каналов MS600 Pro охватывают 80% типичных применений мультиспектрального дистанционного зондирования: от оценки плотности растительного полога до классификации типов растительности по спектральным подписям. Камера различает культурные и сорные виды по соотношению отражений в красном и ближнем инфракрасном диапазонах, что позволяет строить карты засоренности полей до применения гербицидов и корректировать карты обработок.

Сравнительная таблица MS600 Pro на БПЛА и ручной мультиспектральной камеры

Сценарий применения мультиспектральной камеры MS600 Pro