vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2023.5(134).658-670vestnovsu-258Research ArticleСтатьиДвухканальная гиперспектральная системаTwo-channel hyperspectral systemhttps://orcid.org/0009-0003-1585-6792ГареевВ. М.GareevV. M.

Гареев Владимир Михайлович – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией «Техническое зрение»

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Vladimir.Gareev@novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0007-1392-2169ГареевМ. В.GareevM. V.

Гареев Михаил Владимирович – ведущий инженер лаборатории «Техническое зрение»

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Mikhail.Gareev@novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0005-3177-2040КорнышевН. П.KornyshevN. P.

Корнышев Николай Петрович – доктор технических наук, доцент, профессор, инженер лаборатории «Техническое зрение» 

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Nikolai.Kornishev@novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0000-5994-5090СеребряковД. А.SerebriakovD. A.

Серебряков Дмитрий Александрович – инженер лаборатории «Техническое зрение»,Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого (Великий Новгород, Россия),ORCID:  

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

s231099@std.novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9252-2233КарачиновВ. А.KarachinovV. A.

Карачинов Владимир Александрович – доктор технических наук, профессор, профессор, ведущий научный сотрудник

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Vladimir.Karachinov@novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8704-6751ГаврушкоВ. В.GavrushkoV. V.

Гаврушко Валерий Владимирович – доктор технических наук, профессор

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Valery.Gavrushko@novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0009-1998-8868БыстровН. Е.BystrovN. E.

Быстров Николай Егорович – доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник, профессор

 Великий Новгород 

 Veliky Novgorod 

Nikolay.Bystrov@novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian Federation20230502202405(134)658670Copyright © Гареев В.М., Гареев М.В., Корнышев Н.П., Серебряков Д.А., Карачинов В.А., Гаврушко В.В., Быстров Н.Е., 20242024Гареев В.М., Гареев М.В., Корнышев Н.П., Серебряков Д.А., Карачинов В.А., Гаврушко В.В., Быстров Н.Е.Gareev V.M., Gareev M.V., Kornyshev N.P., Serebriakov D.A., Karachinov V.A., Gavrushko V.V., Bystrov N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/258

В статье обсуждаются вопросы построения систем телевизионной гиперспектральной визуализации. Приводятся примеры практического использования разномасштабных изображений. Рассматривается комбинированная гиперспектральная система, имеющая два канала: первый для наблюдения в мелком масштабе, выполняемый на базе интерферометра Фабри-Перо, и второй для наблюдения в крупном масштабе, выполняемый на базе призмы. Рассматриваются принципы построения каналов комбинированной гиперспектральной системы, основанных на сканировании по пространственной и спектральной координате. Предлагается вариант построения многоракурсной (многощелевой) гиперспектральной системы для призменного варианта на основе принципа сканирования по пространственной координате. Анализируется возможность реализации многоракурсного канала при использовании мегапиксельного фотоприемника с повышенной чувствительностью. Приводятся исходные и расчетные данные. Рассматриваются структурные электрические и оптические схемы, анализируются достигаемые технические характеристики.

 The article discusses the construction of television hyperspectral imaging systems. Examples of practical use of multi-scale images are given. A combined hyperspectral system with two channels is considered: the first one performed on the basis of the Fabry-Perot interferometer is for small-scale observation, and the second one performed on the basis of a prism is for large-scale observation. The principles of constructing channels of a combined hyperspectral system based on scanning by spatial and spectral coordinates are considered. A variant of constructing a multi-angle (multi-slit) hyperspectral system for the prism variant based on the principle of scanning by spatial coordinate is proposed. The possibility of implementing a multi-angle channel using a megapixel photodetector with increased sensitivity is analyzed. The initial and calculated data are given. Structural electrical and optical circuits are considered, and resulting technical characteristics are analyzed. 

дистанционный мониторинггиперспектральные системыгиперспектральные изображенияremote monitoringhyperspectral systemshyperspectral imagesReferencesGitelson A. Remote sensing estimation of crop biophysical characteristics at various scales // Hyperspectral Remote Sensing of Vegetation / P. S. Thenkabail, J. G. Lyon, A. Huete and eds. Boca Raton, FL, USA, 2011. P. 329-358. DOI: 10.1201/b11222-21Gitelson A. Remote sensing estimation of crop biophysical characteristics at various scales // Hyperspectral Remote Sensing of Vegetation / P. S. Thenkabail, J. G. Lyon, A. Huete and eds. Boca Raton, FL, USA, 2011. P. 329-358. DOI: 10.1201/b11222-21Hunt E. R., Daughtry, C. S. T. What good are unmanned aircraft systems for agricultural remote sensing and precision agriculture? // International Journal of Remote Sensing. 2017. 39(4). 1-32. DOI: 10.1080/01431161.2017.1410300Hunt E. R., Daughtry, C. S. T. What good are unmanned aircraft systems for agricultural remote sensing and precision agriculture? // International Journal of Remote Sensing. 2017. 39(4). 1-32. DOI: 10.1080/01431161.2017.1410300Aasen H., Honkavaara E., Lucieer A., Zarco-Tejada P. J. Quantitative remote sensing at ultra-high resolution with UAV spectroscopy: A review of sensor technology, measurement procedures, and data correction workflows // Remote Sensing. 2018. 10(7). 1091. DOI: 10.3390/rs10071091Aasen H., Honkavaara E., Lucieer A., Zarco-Tejada P. J. Quantitative remote sensing at ultra-high resolution with UAV spectroscopy: A review of sensor technology, measurement procedures, and data correction workflows // Remote Sensing. 2018. 10(7). 1091. DOI: 10.3390/rs10071091Kanning M., Kühling I., Trautz D., Thomas Jarmer T. High-Resolution UAVBased Hyperspectral Imagery for LAI and Chlorophyll Estimations from Wheat for Yield Prediction // Remote Sensing. 2018. 10(2). 2000. DOI: 10.3390/rs10122000Kanning M., Kühling I., Trautz D., Thomas Jarmer T. High-Resolution UAVBased Hyperspectral Imagery for LAI and Chlorophyll Estimations from Wheat for Yield Prediction // Remote Sensing. 2018. 10(2). 2000. DOI: 10.3390/rs10122000Грушко Г. В., Линченко С. Н., Хан В. В. Характеристики и условия распространения фузариоза колоса на посевах озимой пшеницы южных регионов России // Современные проблемы науки и образования. 2005. 2. 70-73. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6214 (Дата обращения: 27.10.2023).Grushko G. V., Linchenko S. N., Khan V. V. Kharakteristiki i usloviia rasprostraneniia fuzarioza kolosa na posevakh ozimoi pshenitsy iuzhnykh regionov Rossii [Characteristics and conditions of distribution of the head blight of winter wheat in the southern regions of Russia] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniia. 2005. 2. 70-73. Available at: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6214 (Accessed: 27.10.2023).Yang B., Wang M., Sha Z., Wang B., Chen J., Yao X., Cheng T., Cao W., Zhu Y. Evaluation of Aboveground Nitrogen Content of Winter Wheat Using Digital Imagery Unmanned Aerial Vehicles // Sensors. 2019. 16(20). 4416. DOI: 10.3390/s19204416Yang B., Wang M., Sha Z., Wang B., Chen J., Yao X., Cheng T., Cao W., Zhu Y. Evaluation of Aboveground Nitrogen Content of Winter Wheat Using Digital Imagery Unmanned Aerial Vehicles // Sensors. 2019. 16(20). 4416. DOI: 10.3390/s19204416Yue J., Yang G., Tian Q., Feng H., Xu K., Zhou C. Estimate of winter-wheat above-ground biomass based on UAV ultrahigh-ground-resolution image textures and vegetation indices // ISPRSJ. Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2019. 150. 226-244. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2019.02.022Yue J., Yang G., Tian Q., Feng H., Xu K., Zhou C. Estimate of winter-wheat above-ground biomass based on UAV ultrahigh-ground-resolution image textures and vegetation indices // ISPRSJ. Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2019. 150. 226-244. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2019.02.022Гареев В. М., Гареев М. В., Лебединский Н. И., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А. Гиперспектральная система видимого диапазона на базе интерферометра Фабри-Перо // Вестник НовГУ. 2022. 3(128). 78-83. DOI: 10.34680/2076-8052.2022.3(128).78-83Gareev V. M., Gareev M. V., Lebedinskii N. I., Kornyshev N. P., Serebriakov D. A. Giperspektral'naia sistema vidimogo diapazona na baze interferometra Fabri – Pero [Hyperspectral visible range system based on the Fabry-Pérot interferometer] // Vestnik NovSU. 2022. 3(128). 78-83. DOI: 10.34680/2076-8052.2022.3(128).78-83Гареев В. М., Гареев М. В., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А. Особенности формирования изображений в гиперспектральной системе на базе интерферометра Фабри-Перо // Вопросы радиоэлектроники Серия. Техника телевидения. 2023. 1. 128-132.Gareev V. M., Gareev M. V., Kornyshev N. P., Serebriakov D. A. Osobennosti formirovaniia izobrazhenii v giperspektral'noi sisteme na baze interferometra Fabri-Pero [Features of image formation in a hyperspectral system based on the Fabry-Perot interferometer] // Voprosy radioelektroniki. Seriia: Tekhnika televideniia. 2023. 1. 128-132.Калинина А. П., Орлов А. Г., Родионов И. Д. Авиационный гиперспектрометр // Вестник Московского государственного технического университета им. Баумана. Серия: Приборостроение. 2006. 3(64). 11-24.Кalinin A.P., Orlov A. G., Rodionov I. D. Aviatsionnyi giperspektrometr [Aviation hyper-spectrometer] // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2006. 3(64). 11-24.Гареев В. М., Гареев М. В., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А. Методы повышения четкости цифровых телевизионных спектральных изображений // Вопросы радиоэлектроники. Серия. Техника телевидения. 2023. Вып. 2. 19-24.Gareev V. M., Gareev M. V., Kornyshev N. P., Serebriakov D. A. Metody povysheniia chetkosti tsifrovykh televizionnykh spektral'nykh izobrazhenii [Methods of increasing the clarity of digital television spectral images] // Voprosy radioelektroniki. Seriia: Tekhnika televideniia. 2023. 2. 19-24.GSESE Series // Gpixel: официальный сайт. URL: https://www.gpixel.com/en/pro_details_1193.html (Дата обращения: 31.10.2023).GSESE Series // Gpixel: official website. Available at: https://www.gpixel.com/en/pro_details_1193.html (Accessed: 31.10.2023).Гоголева Е. М., Фарафонтова Е. П. Прикладная оптика. Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2016. 184 с.Gogoleva E. M., Farafontova E. P. Prikladnaia optika [Applied optics]. Ekaterinburg, Izd-vo Ural. Un-ta, 2016. 184 p.Виноградов А. Н., Егоров В. В., Калинин А. П., Мельникова Е. М., Родионов А. И., Родионов И. Д., Сысоева Е. Я. Многоракурсный гиперспектрометр для аэрокосмического дистанционного зондирования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. 10(2). 316-326.Vinogradov A. N., Egorov V. V., Kalinin A. P., Mel'nikova E. M., Rodionov A. I., Rodionov I. D., Sysoeva E. Ia. Mnogorakursnyi giperspektrometr dlia aerokosmicheskogo distantsionnogo zondirovaniia Zemli [Multi-angle push-broom hyperspectrometer for Earth remote sensing] // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2013. 10. 2. 316-326.Ильин Р. С., Федотов Г. И., Федин Л. А. Лабораторные оптические приборы. Москва: Машиностроение, 1966. 496 с.Il'in R. S., Fedotov G. I., Fedin L. A. Laboratornye opticheskie pribory [Laboratory optical instruments]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1966. 496 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.