Все гиперспектральные системы условно можно классифицировать на несколько категорий:

- спутниковые;

- авиационные (в том числе беспилотные летательные аппараты);

- наземные.

В сфере сельского хозяйства наиболее широко применяются наземные и ближние аэросъёмки, поскольку позволяют обеспечивать высокое пространственное и спектральное разрешение, необходимое для диагностики заболеваний, оценки уровня стресса и влияния соответствующих факторов на растения, а также реализации точного земледелия [9].

Среди применяемых в аграрной практике наземных камер рассмотрим три модели: FS-13, FS-23 и FS-60.

Камера Figspec FS-13 имеет диапазон длин волн от 400 до 1000 нанометров, что позволяет камере видеть свет от видимого до ближнего инфракрасного диапазона. Спектральное разрешение данной камеры составляет 2,5 нанометра, благодаря чему она с высокой точностью различает варьирование длин волн света в широком диапазоне. Имея 1200 каналов, система измеряет отражение света в таком количестве узких спектральных участков. Пространственное разрешение составляет около 0,3 миллиметра на один пиксель, что позволяет получать изображение с детализированными данными. Принцип работы камеры основан на использовании технологии линейного сканирования. Данную систему часто используют в лабораториях для съёмки образцов растений с целью проведения их анализа для выявления фитопатологий, а также для создания обучающих выборок данных [12] (рисунок 4) [13].

Диапазон длин волн камеры Figspec FS-23 составляет 400-1000 нанометров, спектральное разрешение позволяет камере различать длины волн с шагом в 5 нанометров. У камеры имеется около 120 каналов. При этом, она отличается компактностью, что делает её оптимальным техническим решением для мобильной съёмки, в связи с чем она часто используется для диагностики прямо на местах, то есть в полевых условиях. Камера помогает быстро оценить состояние растений, а также может быть использована для работы с образцами на специальных стендах [14] (рисунок 5) [15].

Диапазон длин волн камеры Figspec FS-60 шире чем у предыдущих двух моделей – 400–1700 нм, что позволяет ей охватывать видимый и ближний инфракрасный диапазоны. Спектральное разрешение камеры составляет 5 нанометров, количество каналов для съёмки достигает 300. Данная гиперспектральная система используется для расширенной спектральной диагностики с целью выявления болезней растений, дефицита элементов питания, влияния стрессовых факторов и возникающего в результате этого состояния [16] (рисунок 6) [17].

Рисунок 4 – Камера FS-13 [13]

Рисунок 5 – Камера FS-23 [15]

Рисунок 6 – Камера FS-60 на дроне [17]

При выборе камеры важно исходить из основной задачи исследования:

- модель FS-13 является инструментом для лабораторных исследований;

- модель FS-23 представляет собой компактную и мобильную камеру для быстрой локальной диагностики;

- модель FS-60 – мощная платформа для более сложного и продвинутого анализа [12, 14, 16].

Процесс съёмки является только первым этапом работы, за которым следует обработка гиперспектральных данных, состоящая из: калибровки, нормализации, извлечения спектров, построения моделей классификации [18, 19]. Для этого используются профессиональные среды, такие как: ENVI, HypPy [20], Specim IQ Studio [21], MATLAB с гиперспектральными пакетами [20], QGIS с плагинами обработки гиперкубов [22].

Для работы с гиперспектральными снимками в рамках данного учебного пособия используется удобная и интуитивно понятная платформа для визуализации гиперкубов, обработки спектров, построения моделей на основе машинного обучения, автоматического определения патологий и стрессов растений – Breeze от Prediktera. Данное программное обеспечение хорошо интегрируется с камерами Figspec и позволяет быстро перейти от данных к готовым решениям.