В качестве аппаратного средства работы для гиперспектральной съёмки растительных образцов использована камера FS-13. Работа с гиперспектральной камерой сканирующего типа FS-13 начинается с этапа подготовки образцов и съёмочной платформы к процессу работы. Образцы растений, которые будут использованы для съёмки, размещаются на ровной, матовой поверхности, исключающей отражение, при этом важным является обеспечение достаточного расстояния между исследуемыми растительными образцами с целью минимизации вероятности их перекрытия. Это необходимо для облегчения процесса последующей сегментации. Важным условием также является расположение калибровочных панелей (белой и чёрной) в пределах кадра: белая панель служит эталоном для нормализации яркости изображения, а чёрная – для компенсации тёмных участков и устранения влияния постороннего фона. С целью реализации корректного учёта освещения, калибровочные панели должны быть размещены рядом с образцами и, по возможности, на одинаковом расстоянии от камеры.

Обеспечение корректного спектрального измерения реализуется за счет рассеянного равномерного освещения. В связи с этим, наиболее предпочтительными источниками света являются галогенные или другие лампы с непрерывным спектром. Минимизации бликов можно достичь за счет расположения камер под углом 45 градусов к поверхности. После завершения этапа подготовки платформы, камера FS-13 подключается к персональному компьютеру через USB-кабель с последующим запуском специализированного программного обеспечения FigSpec Scan, поставляемого вместе с камерой (рисунок 7). Далее в программной среде выполняется подключение к камере и платформе с проведением валидации устройств: необходимо убедиться, что камера и платформа отображаются в интерфейсе программного обеспечения и подключены.

Также в программной среде при настройке и подключении к оборудованию задаются параметры сканирования: диапазон длин волн (например, 400–1000 нм), значения пространственного разрешения и скорости сканирования, автофокусировка (при необходимости). Настройка параметров сканирования осуществляется также с помощью загружаемых калибровочных файлов: тёмный сигнал (dark reference) и белый эталон (white reference) (рисунок 8). Они используются с целью радиометрической коррекции снимков. Для оценки четкости изображения можно выполнить предварительный просмотр образцов в режиме реального времени, кликнув на кнопку «Preview». Также имеется возможность настройки четкости камеры вручную.

Рисунок 7 – Камера FS-13, подключенная к персональному компьютеру в процессе съёмки

После подготовки камеры и платформы к работе выполняется построчное сканирование исследуемого образца, в результате чего формируется многомерное изображение, содержащее пространственные и спектральные характеристики образца (рисунок 9).

Рисунок 8 – Белый и темный калибровочные эталоны

Рисунок 9 – Многомерное гиперспектральное изображение, полученное в результате построчного сканирования

Полученное изображение сохраняется в стандартных форматах, например, «.hdr.» (совместим с программами ENVI или Breeze) и «.spe». После съёмки гиперспектральные изображения загружаются в специализированное программное обеспечение Breeze от Prediktera для обработки и анализа.

Таким образом, гиперспектральная съёмка с использованием камеры FigSpec требует тщательной подготовки образцов, настройки оборудования и соблюдения условий освещения. Важно учитывать, что корректная калибровка и правильно настроенные параметры сканирования помогают получить качественные спектральные данные, которые можно использовать для дальнейшего анализа, что открывает широкие возможности для исследования растительных образцов, в том числе с целью выявления фитопатологий.