首頁 利泓專欄 高光譜應用文章(Hyperspectral imaging) 你的視界真的所見即所得嗎?高光譜無人機也許看的更多。
每個人能見到電磁波的範圍並不同,通常是由380nm到700nm的範圍,我們把它稱為可見光。但科學家往往想要看到更多,包含了短於可見光波長的紫外光與長於可見光波長的紅外光。譬如蜜蜂,可以看到紫外光波段。又比如響尾蛇,可以看到紅外光波段。很顯然(或者很幸運的)我們並不是以上兩種生物,但如果想要看到可見光波段,我們就需要一點幫助。也許,你更好奇的問題是,為什麼科學家在意我們肉眼看不到的波段?
讓我們來舉精準農業的例子,精準農業指的是農夫藉由科學技術,針對特定的作物跟區域作適當的更做決策與處理。比如說,傳統的農田是固定時間犁耕、播種、施肥、噴藥及灌溉。然而實際上,每顆植株的生長狀況並不相似,所以有的時候可能會造成噴灑藥劑不足或者藥劑過多的狀況。最主要的原因是當植株發育不良,或者染病的時候,往往沒有技術觀測到並針對這個植株去進行更適當的處理。精準農業便是希望改善這個部分,能夠對每一個植株「對症下藥」。可是農田的範圍又廣,植株成千上萬,該怎麼解決呢?這時候有人發現,植株的健康與否,可以藉由偵測葉綠素的螢光光譜觀察到。稻米受到外在環境壓力跟本身的健康狀況,會有不同的葉綠素螢光光譜,光譜告訴我們稻米的品質就比肉眼所見的還要來的更多了。
所以雖然我們不是蜜蜂跟響尾蛇,但借助一些特殊的工具仍然可以幫助我們看到可見光以外的「視界」。高光譜偵測器雖然不是我們的眼睛,但他相當有用,他收集了每個區域、每個畫素的全光譜信息。無人機將高光譜載往高處環繞著農田,就告訴農夫很有用的信息:稻米是不是正在生病我卻看不到?土壤的營養素含量豐富嗎?有沒有外來物種我要去擔心?科學家在高光譜的資料裡面找到了答案。
無人機技術,可以將高光譜帶往過去很難觀測到的區域,譬如海洋上的油汙染量測。然而很多人以為無人機跟高光譜偵測器只要能夠鎖在一起,就一定可以使用。遺憾的是,經驗告訴我們這樣的嘗試很容易失敗。無人機電池的壽命、整體機器跟光譜的平衡、飛行速度跟光譜掃描速度能否匹配都會影響到最後的分析結果。幸運的是,現在Headwall以及提供了整合性的解決方案,他們了解這絕對不是一加一等於二這麼簡單,因此會提供適當的建議給使用者,比如無人機的尺寸/重量/電池都會列入考慮,同時也是整合LiDAR跟後續軟體的分析建議。Headwall隨時準備讓你的視界更加寬廣,甚至連蜜蜂跟響尾蛇也都很羨慕你呢?
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