O que é imagem hiper-espectral?

A imagem hiperespectral é uma das fontes mais ricas em informações de dados de sensoriamento remoto que existe. Ela pode capturar todo o espectro eletromagnético contínuo de cor e luz, e não apenas as faixas de luz vermelha, verde e azul que são geralmente visíveis ao olho humano. Desenvolvida inicialmente para uso militar e espacial, a imagem hiper-espectral está agora sendo aplicada para enfrentar uma miríade de oportunidades comerciais, inclusive na agricultura. Mas, isso tem um custo. Estas imagens são coletadas continuamente sobre um grande número de bandas estreitas, tornando os dados mais volumosos e complicados do que outros tipos de dados multiespectrais. Grandes volumes de dados combinados com hardware caro e complexidade operacional e de processamento de dados normalmente representam desafios significativos para o manuseio e análise de dados multiespectral.

A NASA desenvolveu a tecnologia de imagem hiperespectral para aplicações militares e a tecnologia é utilizada em sua maioria por organizações militares e de pesquisa. Atualmente, a imagem hiper-espectral não é amplamente adotada nos domínios comerciais, incluindo a agricultura.

Dados hiperespectrais coletados em um grande número de bandas estreitas em cobertura espectral contínua são volumosos e mais complexos que os dados multiespectrais, o que representa desafios significativos no manuseio e análise de dados.

Benefícios da imagem hiper-espectral sobre a imagem tradicional

• O benefício único da imagem hiper-espectral é a capacidade de caracterizar uma ampla gama de características químicas e biológicas das plantas e do solo através da análise de suas propriedades refletoras em uma gama de faixas espectrais estreitas. A imagem hiper-espectral amplia a visão humana e pode capturar questões que não são visíveis para os agrônomos.
• A alta resolução espectral fornece muito mais conteúdo informativo para descrever o objeto analisado. Como a agricultura é um ambiente biologicamente complexo e o mais diversificado, a espectroscopia é uma ferramenta poderosa para caracterizar a complexidade biológica e vários parâmetros de cultivo. A tecnologia de imagem hiperespectral permite capturar todos os tipos de variabilidade (variedades, clima, tipos de solo). Uma alta resolução espectral de imagem hiperespectral estende vários problemas potenciais que podem ser abordados usando a imagem espectral.
• Teoricamente, pode-se desenvolver uma câmera multiespectral, quando são conhecidas as bandas espectrais necessárias para tratar de um problema específico. Mesmo assim, ela não pode ser usada para geografias, condições climáticas, condições do solo drasticamente diferentes. É impossível saber antecipadamente se uma determinada câmera multiespectral com sua pequena seleção de bandas capturaria as informações relevantes sobre um fenômeno específico de interesse.

A posição única da Gamaya na imagem hiper-espectral

A Gamaya adota uma abordagem única para resolver estes problemas e tornar a imagem hiperespectral uma solução econômica e acessível para as operações agrícolas em todo o mundo.

Nossa câmera hiperespectral leve patenteada pode ser fixada facilmente a drones, aeronaves e outros dispositivos de detecção remota para medir as porções de luz visível, próxima e infravermelha do eletromagnético spectrum -_ providing mais profundo do que nunca foi possível obter sobre plantas e campos. A Gamaya desenvolveu e patenteou a menor e mais leve câmera HSI totalmente integrada do mundo para a implantação baseada em drones. A câmera é projetada especificamente para a agricultura. A compressão de dados de 20x no sensor permite aplicações economicamente viáveis na agricultura.

Sistema patenteado de calibração de sensores HSI. Os pesquisadores têm usado o HSI há anos para caracterizar questões específicas de cultivo e fisiologia de cultivo com base nas medidas do solo das propriedades do cultivo. A maioria deles conseguiu estabelecer uma correlação, desenvolveu modelos para diagnosticar um determinado problema de cultivo usando HSI, e publicou numerosas publicações e artigos de pesquisa. Entretanto, a maioria destes modelos falha quando são aplicados em um ambiente comercial e de larga escala, afetados por diversos fatores, tais como tipos de solo, condições climáticas, variedade de cultura, práticas de cultivo, etc. A calibração das câmeras HSI não foi levada em conta não apenas pelos pesquisadores, mas também por algumas empresas satélites e organizações bem estabelecidas.

Dados da HSI processing  –  auma peça muito desafiadora, abordada pela Gamaya ao integrar firmemente nosso hardware com o software de processamento de dados. A câmera é projetada especificamente para fornecer eficientemente uma quantidade máxima de informações quando emparelhada com nosso software analítico. O processamento de dados da HSI inclui várias etapas, incluindo a correção atmosférica, para contabilizar a interação da radiação solar com a atmosfera.

Interpretação de dados de imagem. Além disso, desenvolvemos algoritmos de aprendizagem de máquinas e de visão por computador que alimentam nossos modelos de cultura e os ajudam a lidar efetivamente com a complexidade dos dados ingeridos. Desta forma, podemos fornecer análises robustas e conselhos de gerenciamento de colheitas para todos os tipos de desafios apresentados pelas diversas condições das colheitas.

Nossa capacidade de calibrar uma ampla gama de sensores de imagem, incluindo os RGB e drones multiespectrais disponíveis e as fontes de dados de imagem aeroespacial. É importante notar que qualquer fonte de dados de imagem é tão boa quanto sua calibração. Na maioria dos cenários, um pequeno número de bandas bem calibradas é superior a um grande número de não calibradas. Este é um compromisso crucial que poucas empresas no mundo compreendem.

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Artigo escrito por: Igor Ivanov

Data do artigo: Bassel, Suíça – 9 de agosto de 2020

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