Precisielandbouw zal nog nauwkeuriger worden met een nieuwe camera die gebruikmaakt van satellietbeelden.

Dankzij onderzoek met ESA naar nieuwe camera's, hyperspectrale camera's die op drones vliegen, zijn nu in staat om details zo klein als 4-5 cm te zien.

Drie klanten gebruiken de eerste versie van de ButterflEYE LS-camera al:in Denemarken voor biologische diversiteitsstudies, in Australië voor landbouwonderzoek, en in Italië voor het verstrekken van commerciële gegevens aan boeren.

De ervaringen worden teruggekoppeld naar de uiteindelijke commerciële versie.

"Onze eerste klanten waren erg enthousiast over de hoge resolutie, wat het beste is dat u momenteel kunt krijgen van een hyperspectraal product, " merkt René Michels op, CEO van de Duitse luchtlandingsspecialist Cubert, die samenwerkte met het Belgische VITO Remote Sensing en imec voor de camera-ontwikkeling.

De camera benut het potentieel van een nieuwe hyperspectrale beeldvormingschip van imec door deze te combineren met VITO's beeldverwerking die is aangescherpt door samen te werken met ESA aan teledetectiesatellieten.

Met een gewicht van slechts 400 gram, de krachtige camera past gemakkelijk op een klein onbemand vliegtuig om gedetailleerde metingen te leveren voor precisielandbouw, maar heeft ook potentieel in de bosbouw, monitoring van biomassa, afval- en vervuilingsbeheer.

De kracht van kleur benutten

"Hyperspectrale beeldvorming legt veel zeer smalle golflengtebanden vast in het zichtbare en nabij-infrarood in plaats van de meer typische drie of vier brede spectrale banden:rood, groente, blauw en, soms, infrarood."

"Door de wereld in meer kleuren af ​​te beelden, je kunt bepaalde verschijnselen sneller en nauwkeuriger detecteren, " legt Bavo Delauré van VITO Remote Sensing uit.

"Met een camera die gevoeliger is voor subtiele kleurverschillen, kun je problemen identificeren die je met het blote oog of een normale camera niet kunt zien, totdat het te laat is om er iets aan te doen."

historisch, er is een prisma gebruikt om de kleuren te scheiden, maar dit resulteert in complexe optica en grotere camera's. Na het werk van VITO aan de Proba-V-satelliet, Luca Maresi van ESA stelde het bedrijf voor de uitdaging om een ​​lichtgewicht hyperspectrale camera te produceren op basis van een andere technologie.

De initiële benadering maakt gebruik van een variabel filter voor de detector, het creëren van een instrument dat zo compact is als een standaard kleurencamera en daarom geschikt is voor gebruik op kleine satellieten en drones. Een daarvan wordt gebruikt door Dutch Cosine Research in hun HyperScout-camera voor de GomX-4B CubeSat, dit jaar gelanceerd worden.

Ruimte-spin-off helpt op aarde

Om de camera nog veelzijdiger en geschikt te maken voor massaproductie, imec creëerde een ultrakleine sensor met het hyperspectrale filter ingebouwd. Cubert gebruikte deze filter-in-chip-sensor in hun nieuwe ButterflEYE LS-camera.

Hyperspectrale camera's produceren enorme hoeveelheden gegevens die moeten worden gedownload naar VITO's cloud computing-omgeving om te worden verwerkt om de vereiste informatie te produceren, inclusief actiekaarten om de klant te helpen.

"Je moet weten waar in het kleurenspectrum je moet kijken om de gewenste veranderingen te identificeren en de vereiste informatie te verkrijgen, ’, legt Bavo uit.

"In aanvulling, op drones gebaseerde beeldvorming is, in sommige opzichten, ingewikkelder omdat satellieten in een vloeiende baan vliegen, overwegende dat systemen met roterende en vaste vleugels gevoeliger zijn voor luchtbewegingen en minder stabiel zijn dan satellieten, ", voegt René van Cubert toe.

"Het produceert een enorme hoeveelheid data die complex is om mee te werken, en we hadden dit niet kunnen bereiken zonder de competentie van VITO in beeldverwerking."

Aardobservatie is meer dan alleen beeldverwerking

"Veel mensen vliegen met drones en denken dat ze nu aardobservatie kunnen doen, maar het is veel ingewikkelder dan dat, " wijst Sam Waes van het Belgische bedrijf Verhaert aan, onderdeel van ESA's netwerk van programma's voor technologieoverdracht.

“VITO heeft een gedetailleerde kennis van hoe je informatie uit hyperspectrale data haalt en had al een prototype camera ontwikkeld. Daarom hebben we samen met hen enkele marketinghaalbaarheidsstudies gedaan om kansen te identificeren om dit op de markt te brengen.

"Het eindresultaat is erg spannend. Nu hebben we een extreem kleine en efficiënte camera voor lokale landbouwobservaties door hergebruik van ruimtetechnologie, een camera die meer gedetailleerde en exacte metingen kan leveren in vergelijking met wat tot nu toe beschikbaar was."

Verdere vorderingen gaande met ESA

De volgende stap is het toevoegen van zelfstandige verwerking, wat VITO en Cubert hopen te doen tegen de tijd dat de ButterflEYE LS in 2018 naar een volledig commercieel aanbod gaat. Dan kunnen de gebruikers de verwerking zelf doen, in plaats van nu met de steun van VITO.

Een consortium met VITO werkt al samen met ESA om de software voor satellieten te optimaliseren, met als resultaat dat het HyperScout-instrument nu een eigen verwerking aan boord heeft.

"Dit is een grote revolutie in de manier waarop we satellieten bedienen. Nu hebben we een heel klein systeem dat realtime informatie kan leveren, klaar voor gebruik, bijvoorbeeld bij bosbranden of natuurrampen, " legt Luca Maresi uit.

Andere geplande ontwikkelingen zijn onder meer een veel gevoeligere chip – 12 megapixels in plaats van de huidige 2 megapixels – die nu in het kader van een ESA-contract wordt ontwikkeld door een door VITO geleid consortium.