Российские исследователи создали гиперспектральное телевизионное устройство, которое может фиксировать световое излучение с точностью, сопоставимой с лабораторным оборудованием.
Устройство, по размеру сопоставимое с обычной видеокамерой, позволит выявлять зараженные посевы с беспилотников, а также анализировать состав красок на картинах и диагностировать кожные заболевания. Кроме того, данная технология сможет быть использована в космосе для мониторинга поверхности Земли. Это первое в стране устройство подобного рода, которое можно будет серийно производить. Фермеры выражают интерес к подобным технологиям, однако площадь, требующая обследования, может достигать тысяч гектаров, что делает стоимость мониторинга решающим фактором.
Гиперспектральная телесъемка
Специалисты Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого разработали и запатентовали гиперспектральное телевизионное устройство, позволяющее анализировать изображения с точностью, ранее доступной только сложному лабораторному оборудованию. В ближайших планах создателей — уменьшение размеров устройства, чтобы оно стало сопоставимо по габаритам с обычной видеокамерой. Это даст возможность внедрять технологию в различных сферах — от контроля за распространением сельскохозяйственных вредителей и проверки качества зерна до медицинской диагностики, оценки подлинности картин и сохранности архивных документов.
— Аппарат позволяет сканировать спектр, в том числе выявлять спектральные признаки патогенов на сельскохозяйственных полях. Это значит, что посевы можно обследовать с беспилотника. Устройство также поможет в обнаружении грибка на зерне. В настоящее время для подобных задач используют интерферометр Фабри-Перо, который в стране практически не производится: такие устройства выпускаются лишь единичными предприятиями, и их стоимость очень высока. Наша разработка позволит сделать подобный анализ доступнее для широкого круга аграриев и других заказчиков, — отметил аспирант НовГУ Дмитрий Серебряков.
При исследовании произведений искусства данное устройство поможет определить состав красок, а при работе с архивными документами — выявлять грибковые поражения. В медицине технологию можно использовать для диагностики кожных заболеваний. В дальнейшем она также может помочь в обнаружении внутренних опухолей, однако для этого требуется пройти доклинические и клинические испытания, добавил специалист.
Интерферометр Фабри-Перо — это оптический прибор, предназначенный для анализа спектра с высокой разрешающей способностью. Он состоит из двух параллельных полупрозрачных зеркал, между которыми многократно отражается свет. Устройство позволяет анализировать излучение в различных диапазонах электромагнитного спектра, включая видимый свет, ультрафиолет и радиоволны.
Внедрение технологии
По мнению эксперта НТИ по новым материалам и технологиям Евгения Вишневского, данная разработка может стать шагом к созданию более простых и доступных гиперспектральных камер. Такие системы позволяют получать информацию, недоступную человеческому глазу и обычным камерам: анализируя отражение света в узких участках спектра, можно судить о составе и состоянии объектов. Основные трудности при создании подобных устройств — обеспечение высокой точности измерений и снижение стоимости. — Областей применения у гиперспектральной съемки много. В сельском хозяйстве она позволяет заметить болезни растений и нехватку удобрений на более раннем этапе. В экологии с её помощью отслеживают разливы нефти, качество воды и состояние лесов. В промышленности такие камеры применяют для контроля качества продукции и сортировки сырья, в пищевой отрасли — для проверки свежести продуктов, в медицине — для неинвазивной диагностики тканей. Компактное и недорогое устройство будет особенно востребовано в связке с беспилотниками, которые смогут обследовать поля, леса и промышленные объекты на больших площадях, — отметил он.
Фермеры утверждают, что аграрии заинтересованы в современных методах выявления вредителей на посевах. Однако востребованность спектральной съемки для этих целей будет во многом зависеть от стоимости мониторинга.
— Важно не просто визуально заметить вредителей, например на пшенице, а достоверно установить их наличие. Поэтому съемка с беспилотника может быть весьма удобной. Посевные площади могут занимать тысячи гектаров, и решающим фактором станет стоимость мониторинга, — добавил фермер Александр Почепцов.
Адаптация лабораторных методов исследования для практического применения открывает большие перспективы для российской экономики, считает ведущий инженер лаборатории волновых процессов и систем управления МФТИ Андрей Новиков. С развитием беспилотных технологий растет потребность в компактных устройствах, которые можно устанавливать на дроны для обследования полей, водоемов и других поверхностей.
Гиперспектральную съемку можно осуществлять не только с беспилотников, но и с борта космических аппаратов, отметил Геннадий Себекин, руководитель направления Центра разработки и испытаний технических систем МАС «Снежинка» и ведущий инженер лаборатории радиофотоники МФТИ.
— Можно адаптировать такую систему с учетом расстояний на орбитах. Это даст возможность получать исследовательские данные для многофакторного анализа, которые имеют множество преимуществ по сравнению с классической оптической камерой. Это будет востребовано прежде всего для мониторинга крупных площадей, так как идентифицировать отдельные объекты таким способом значительно сложнее, — добавил он.
По его словам, подобные устройства российского производства устанавливались на обитаемые и необитаемые космические аппараты, но это было единичное производство. Для применения на орбите главной задачей является то, чтобы оптическая система могла выдерживать значительные перегрузки.
Фото: hi-tech.mail.ru