Aisa Fenixin kalibrointi ja validointi

Abstract

Tämän opinnäytetyön pääasiallisena tarkoituksena oli hyperspektraalisen mittalaitteen, Aisa Fenixin, kalibrointi ja validointi. Lisäksi opinnäytetyössä perehdyttiin mittalaitteiden kuvantamisen ongelmakohtiin sekä niiden ratkaisuihin teoreettisella tasolla. Mittalaitteen rakennetta ei käsitellä opinnäytetyössä tarkemmin.

Keskeisimmät ongelmakohdat hyperspektraalisessa kuvantamisessa liittyvät radiometrisiin ja geometrisiin vääristymiin. Osa vääristymistä aiheutuu mittalaitteesta itsestään ja osa kuvantamisesta. Mittalaitteesta aiheutuvia vääristymiä korjataan optiikan huolellisella kollimoinnilla ja käyttämällä laadukkaita komponentteja. Kuvantamisesta johtuvia geometrisia ja radiometrisia vääristymiä korjataan erilaisilla korjauskertoimilla. Korjauskertoimet saadaan tekemällä mittalaitteelle ennen kuvantamista neljä erilaista kalibrointia, joita ovat spektraalinen, geometrinen ja radiometrinen kalibrointi sekä puoliarvomittaus.

Mittalaitteelle tehtiin referenssimittaus ulkona skannaamalla kuva maisemasta valkoista täysin heijastavaa referenssitaulua vasten. Referenssimittauksesta saatuja tuloksia verrattiin standardiin ilmakehän irradianssimalliin, jonka perusteella todettiin mittalaitteen täyttävän sille asetetut laatukriteerit. Referenssimittauksen haasteena on sen riippuvuus sääolosuhteista. Tällä hetkellä mittauksesta saatavia tuloksia verrataan standardiin ilmakehän irradianssimalliin, joka on tehty aurinkoisella säällä. Tuloksiin vaikuttaa kuitenkin useampi parametri, joista tärkein on auringon säteilyn määrä. Muita parametrejä ovat esimerkiksi lämpötila, ilmankosteus ja ilman aerosolit sekä kaasut. Jatkotutkimuksena referenssimittaukseen liittyen olisi hyödyllistä kehittää erilaisia ilmakehämalleja, jotka vastaisivat vaihtuvia sääolosuhteita.

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Specim Oy, joka on erikoistunut hyperspektraaliseen kuvantamiseen tarvittavien mittalaitteiden valmistamiseen ja kehittämiseen