Мультиспектральная камера Yusense AQ600 Pro

Мультиспектральная 5-диапазаонная фото-, видеокамера AQ600 Pro для точного земледелия

Yusense AQ600 Pro — оптико-электронный камерный подвес для воздушной съемки с БПЛА, совмещающий 5 узкополосных мультиспектральных сенсоров и одну камеру видимого диапазона в одном корпусе. AQ600 Pro устанавливается на промышленные дроны DJI через стандартизированный порт DJI X-Port. Камера фиксирует отраженное излучение поверхности в пяти спектральных полосах от 450 до 840 нм с разрешением 3,2 Мп на канал, параллельно записывая RGB-изображения разрешением 12,3 Мп. 

Встроенный вычислительный блок выполняет спектральную инверсию в реальном времени и передает результаты на пульт оператора в формате видеопотока. В отличие от фоторежимных мультиспектральных камер, AQ600 Pro поддерживает видеосъемку с частотой 20 Гц, что расширяет область применения до задач непрерывного мониторинга динамичных объектов

Модуль разработан для организаций, выполняющих регулярный мониторинг растительных покровов и водных объектов на площадях от десятков до тысяч гектаров. Сферы применения охватывают точное земледелие, лесное хозяйство, экологический контроль водоемов и промышленную инспекцию. Встроенный вычислительный блок выполняет спектральную инверсию в реальном времени и передает результаты на пульт оператора в виде видеопотока. Камера позволяет принимать решения по результатам съемки непосредственно в полете, а не после постобработки на рабочей станции.

Технические особенности мультиспектральной 5-диапазонной фото-, видеокамеры AQ600 Pro

Гибридная конфигурация: 5 мультиспектральных + 1 RGB

AQ600 Pro объединяет два типа сенсоров в одном корпусе, работающих синхронно. Пять мультиспектральных каналов с матрицами 1/1,8″ и разрешением 3,2 Мп каждый обеспечивают радиометрические данные для расчета индексов растительности и классификационных индексов. RGB-канал с матрицей 1/2,3″ и разрешением 12,3 Мп фиксирует визуальное изображение с GSD 2,60 см при высоте 120 метров. За один пролет оператор получает аналитический материал и документальную RGB-съемку без необходимости установки второй камеры или повторного вылета.

Кастомизация спектральных каналов

Стандартная конфигурация включает каналы 450, 555, 660, 720 и 840 нм. Для специализированных задач доступна индивидуальная сборка из 18 доступных длин волн: от 410 до 940 нм с допуском ±5 нм — это позволяет адаптировать камеру под конкретные исследования от оценки влажности почвы до фиксации пигментации водорослей.

Видеорежим 20 Гц и спектральная инверсия в реальном времени

Камера записывает мультиспектральный видеопоток в формате MP4 с частотой 20 кадров в секунду. Встроенный процессор выполняет спектральную инверсию на борту и передает обработанный видеопоток на пульт оператора через канал связи БПЛА. Оператор видит результаты классификации, например, зоны эвтрофикации или участки стресса растений, непосредственно во время полета. Это сокращает цикл принятия решения с часов до минут и позволяет корректировать маршрут на месте, не планируя повторный вылет.

Глобальный затвор мультиспектральных каналов

12-битный глобальный затвор экспонирует все пиксели матрицы одновременно в каждом из пяти мультиспектральных каналов. При движении БПЛА со скоростью до 15 м/с отсутствует геометрический «смаз», а пространственное совмещение каналов выполняется с субпиксельной точностью. Разрядность 12 бит обеспечивает динамический диапазон, достаточный для фиксации деталей в тенях и на ярких участках, например, на границе леса и открытого поля.

Датчик освещенности DLS

В комплект входит датчик нисходящего освещения, регистрирующий падающее излучение в спектральных полосах камеры. Данные DLS записываются в метаданные каждого кадра и используются для радиометрической коррекции при переменной облачности. Сочетание DLS и калибровки по серой пластине перед вылетом обеспечивает точность измерения отражательной способности в пределах 10%.

Управление и технические параметры

Интерфейс X-Port объединяет питание, передачу данных и крепление к БПЛА. После установки на DJI Matrice 300, Matrice 350 RTK или Matrice 400 камера распознается в приложении DJI Pilot автоматически. Потребляемая мощность: 10 Вт в режиме ожидания и 15 Вт при активной съемке. Вес модуля не более 780 грамм — это минимально влияет на время полета БПЛА и позволяет установить дополнительный подвес. 

Сапфировое стекло, закрывающее оптические элементы всех шести каналов, имеет твердость 9 по шкале Мооса, уступает только алмазу. Это необходимый параметр для эксплуатации в условиях абразивной пыли, песка и частой транспортировке. Алюминиевый сплав корпуса отводит тепло от сенсоров при непрерывной видеосъемке и сохраняет жесткость конструкции при вибрациях БПЛА.

Рабочий диапазон от −10 до +50°C шире, чем у многих других мультиспектральных камер — это позволяет выполнять съемку в переходные сезоны, например, ранней весной или поздней осенью при температурах до −10°C. Температура хранения камеры от −30 до +70м°C.

Сферы применения мультиспектральной 5-диапазонной фото-, видеокамеры AQ600 Pro

Точное земледелие

Камера AQ600 Pro рассчитывает вегетационные индексы NDVI и NDRE по каналам 660/840 нм и 720/840 нм соответственно. Расчет NDVI с БПЛА на высоте 120 метров дает разрешение 5,28 см/пиксель — этого достаточно для локализации проблемных зон на уровне рядков посева. NDRE, рассчитанный по красному краю 720 нм, чувствителен к содержанию хлорофилла и азота в листовой ткани и применяется на поздних стадиях вегетации, когда NDVI теряет чувствительность из-за насыщения при сомкнутом пологе.

Индекс листовой поверхности LAI количественно описывает площадь листьев на единицу площади почвы и служит входным параметром для моделей прогноза урожайности. RGB-канал 12,3 Мп обеспечивает документальную съемку полей с разрешением 2,60 см для визуальной верификации данных. Мониторинг растительных покровов проводится по фазам вегетации: всходы — оценка густоты, кущение — выявление зон дефицита питания, колошение — прогноз урожайности, а перед уборкой — контроль полегания.

Лесное хозяйство

Мультиспектральная съемка лесных массивов направлена на выявление усыхающих и обесцвеченных деревьев. Здоровая хвоя сосны поглощает излучение в красном 660 нм и красном краю 720 нм, отражая в ближнем ИК 840 нм. При усыхании поглощение хлорофилла падает, отражение в красном краю растет — это фиксируется как снижение NDRE и изменение спектральной кривой. 

Алгоритм подавляет фоновое влияние почвы, сухой травы и теней методом сочетания спектральных и текстурных признаков, выделяя кроны измененных деревьев на ортофотоплане. Точность определения на уровне кроны отдельного дерева. RGB-канал обеспечивает визуальную верификацию, поэтому оператор может сопоставить спектральную классификацию с цветной RGB-съемкой 2,60 см/пиксель для подтверждения диагноза. 

Мониторинг эвтрофикации водоемов

Эвтрофикация водоемов фиксируется по повышенному отражению хлорофилла в зеленом 555 нм и красном 660 нм каналах. Классификационные индексы на их основе обеспечивают иерархическую инверсию от олиготрофного до гипертрофного состояния. Пять каналов AQ600 Pro разделяют типы цветения по спектральным признакам: зеленые водоросли дают пик в 555 нм, цианобактерии смещают максимум в 660 нм, взвешенные частицы повышают отражение в ближнем ИК. 

За один пролет на высоте 120 метров камера покрывает полосу 109 метров непрерывным спектральным полем, а видеорежим 20 Гц с бортовой инверсией позволяет оператору видеть зоны эвтрофикации на экране пульта в реальном времени и корректировать маршрут для детальной съемки очагов. Пространственный паттерн на карте индексов указывает на источник биогенной нагрузки: антропогенная эвтрофикация локализована вокруг точек сброса стоков, природная распределена равномерно по акватории.

Черные и пахучие воды

Черные и пахучие воды отличаются низким отражением во всех видимых каналах и повышенным в ближнем ИК из-за растворенного органического вещества и сульфидов. Классификационный индекс по этому профилю разделяет воды на категории качества. Видеорежим позволяет отследить перемещение загрязненной зоны по течению и зафиксировать точку сброса в реальном времени. Координаты передаются на пульт и служат основой для расследования источников загрязнения. 

RGB-канал 12,3 Мп документирует визуальные признаки: темную окраску воды, поверхностную пленку, плавающий мусор. Разрешение в 2,60 см достаточно для идентификации типа загрязнения без отбора проб. Регулярный мониторинг между вылетами, разнесенными на недели, фиксирует динамику цветения, эффективность мероприятий по снижению биогенной нагрузки и появление новых очагов.

Промышленная инспекция и распознавание объектов

NDVI на объектах промышленности применяется для мониторинга состояния защитных лесополос вокруг промзон, контроля состояния растительности вдоль трасс трубопроводов и ЛЭП. Изменение вегетационного индекса NDVI вдоль трассы трубопровода может указывать на утечку, влияющую на корневую систему растений. Мультиспектральный диапазон позволяет распознавать материалы по спектральным признакам — отличать масляную пленку от водной поверхности, разделять типы грунтов по отражательной способности.

Сравнительная таблица камеры AQ600 Pro на БПЛА и ручной камеры

Сценарий применения мультиспектральной 5-диапазонной фото-, видеокамеры AQ600 Pro