MiDAR da NASA Ames: Tecnologia Avançada de Imagem Multiespectral e Reflectância Ativa

A NASA Ames desenvolveu um novo instrumento de sensoriamento remoto com capacidades científicas avançadas para Imagem Multiespectral, Detecção e Reflectância Ativa (MiDAR). O transmissor e receptor MiDAR demonstram uma solução custo-efetiva para imagem multiespectral simultânea de alta taxa de quadros e alta relação sinal-ruído (SNR), com potencial hiperspectral, comunicação simplex de alta largura de banda e calibração radiométrica em fase. O uso de imagem computacional permite ainda que dados multiespectrais sejam fundidos usando algoritmos de Structure from Motion (SfM) e fluid lensing para produzir cenas 3D multiespectrais e imagens subaquáticas de alta resolução de sistemas bentônicos como parte de futuras campanhas de campo aerotransportadas científicas.

Iluminação Estruturada Codificada de Banda Estreita

O transmissor MiDAR emite iluminação estruturada codificada de banda estreita para gerar vídeo multiespectral de alta taxa de quadros, realizar calibração radiométrica em tempo real e fornecer um enlace de dados óptico simplex de alta largura de banda sob uma gama de condições de irradiância ambiente, incluindo escuridão. Um framework teórico, baseado em assinaturas únicas de bandas de cor, é desenvolvido para reconstrução de vídeo multiespectral e algoritmos de comunicações ópticas usados em transmissores e receptores MiDAR.

Testes Experimentais Demonstram Alto Desempenho

Testes experimentais demonstram imagem multiespectral ativa eficiente, radiometricamente calibrada, com alto SNR em sete canais de 405-940 nm a 2048 × 2048 pixels e 30 Hz. O protótipo MiDAR consiste em um array ativo de diodos emissores de luz (LEDs) multiespectrais de alta intensidade (transmissor MiDAR) acoplado a um imageador computacional NIR de alta taxa de quadros de última geração (o NASA FluidCam NIR) que funciona como receptor MiDAR. Os testes demonstram uma modalidade de sensoriamento custo-efetiva e adaptativa com capacidade de mudar bandas de cor e intensidades relativas em tempo real em resposta a requisitos científicos cambiantes ou cenas dinâmicas.

Aplicações Potenciais

Aplicações potenciais do MiDAR incluem imagem multiespectral de alta resolução noturna e diurna a partir de ambientes aéreos, espaciais e subaquáticos, bem como comunicação óptica de longa distância, caracterização de função de distribuição de reflectância bidirecional, identificação de minerais, correção atmosférica, imagem UV/fluorescente, reconstrução 3D usando SfM, e imagem subaquática usando fluid lensing. Sensores multipropósito, como o MiDAR, que fundem capacidades de sensoriamento ativo e comunicações, podem ser particularmente adequados para exploração robótica de massa limitada da Terra e do sistema solar e representam uma possível nova geração de instrumentos para sensoriamento remoto óptico ativo.

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