Make multisprectrum camera with Raspberry Pi

1. エンヤヒロカズです。

2. 自己紹介
• エンヤヒロカズはペンネーム。
• 本職は某電機メーカーエンジニア。
• 技術領域は仕事と被っているが、あくまで「業
務外の自己啓発活動」。

3. カメラネタ執筆しています。
が、最近はラズパイおじさんと化しています。

4. 本日のお題
ラズパイでマルチスペクトルカメラの
製作
＆
分光計の製作

5. マルチスペクトルカメラ
可視領域光で４バ
ンド、赤外領域で1
バンド
350 450 550 650 750 850 950 1050
波長[nm]

6. CMOSセンサの分光感度特性
Micron MT9V111仕様書より
650nm以降の近赤
外領域でも感度を
持っている

7. PiNoir
IRCFが搭載されて
いない
イメージセンサは
IMX219

8. IRCFの有無
• IRCF有り
• IRCF無し
IR成分の多く含む植物の
色再現が悪くなる

9. セラテックジャパンのwebサイト

10. RGBフィルターの特性

11. 市販カメラの波長
カメラA カメラB
中心波長
[nm]
半値幅
[nm]
中心波長
[nm]
半値幅
[nm]
ブルー 475 20 - -
グリーン 560 20 500 40
レッド 668 10 660 40
レッドエッジ 717 10 735 10
近赤外線 840 40 790 40

12. 赤外線バンドパスフィルターの特性
700nm
740nm
810nm
半値幅は約30nm

14. カメラ構造

15. フィルター搬送部の構造
モーター
ギア
フィルタ
PiNoir

16. フィルター

17. フィルタ改良案

18. 撮影風景

19. 写真6-1 filterなし

20. 写真6-2 IRCFのみ

21. 写真6-4 G+IRCF

22. 写真6-5 R+IRCF

23. 写真6-6 IR BPF 700nm

24. 写真6-7 IR BPF 7４0nm

25. 写真6-8 IR BPF 810nm

26. 表１ 撮影画像のISO感度とシャッター速
ISO感度 シャッター速度
Blue+IRCF 50 1/674sec
Green+IRCF 50 1/730sec
Red+IRCF 50 1/665sec
IR 700nm 50 1/634sec
IR 740nm 50 1/243sec
IR 810nm 50 1/196sec
フィルタ無し 50 1/1923sec
IRCFのみ 50 1/1114sec

27. 図7 QGISのラスタ計算機
NDVIの計算式をそのまま
入力すると、画像間の演算
を行うことができる。

29. 分光計の製作

31. 市販のフィルタ
Arduinoの拡張基
板上に分光器を
作成した。

32. 測定風景
露光時間がマイコンの動作速度で律速されているので
NDフィルタで減光して測定した

33. Arduino IDEシリアルプロッタ画面
クロックに対する波長の
関係（線形ではない）
実際の測定結果

34. 0
200
400
600
800
1000
1200
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
グラフ タイトル 太陽光＋ND
太陽光＋ND＋赤
フィルタ
測定結果

35. C12880 MAの分光感度特性

36. 0
200
400
600
800
1000
1200
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
グラフ タイトル 太陽光＋ND
太陽光＋ND＋赤
フィルタ
測定結果と分光特性を重ねると