ひと目でわかるハイパースペクトル事例集（リモートセンシング）

航空リモートセンシングにおけるスペクトルデータの事例です。

土壌被覆分類

解説	スペクトル解析ソフトENVIによる河川敷の土地被覆分類の例です。教師有り分類ではSAM法や最尤法などが、教師なし分類ではK-means法が用いられることが多いです。 北海道大学様　ご提供　（H21年度 文科省 超小型衛星研究開発事業）
キーワード	分類,リモートセンシング

植生生育状況の推定

解説	波長半値幅の狭いハイパースペクトルカメラを使用し、吸収スペクトルから可視・近赤外域に存在する植物の生育を特徴づける物理量を推定することができます。右図は航空機に搭載したハイパースペクトルカメラで撮影したRGB画像と植生マップです。
キーワード	航空,リモートセンシング,植生

樹種分類

解説	森林の樹種分類を行うためにはマルチスペクトルよりもバンド数の多いハイパースペクトルカメラが不可欠となります。ここでは、正規化連続体除去スペクトルを用いてSAM分類で4種の樹種を分類しました。
キーワード	分類,樹種

ひと目でわかるハイパースペクトル事例集（防災）

防災分野におけるスペクトルデータの活用事例です。

海上罹災者のリアルタイム探索

解説	人命救助を目的とし、ハイパースペクトルカメラで撮影をしながらリアルタイムにターゲットを検出しました。1/60秒毎に演算して"海色スペクトル"以外の物体を異物として検出。主成分分析の逆演算である特異検出（RXD）の応用例です
キーワード	リアルタイム、検出,分類

人間の抽出

解説	衣服のスペクトルを用いて人間を抽出した研究事例です。頂点距離という計算式を用いて可視化を行いました。
キーワード	安全,抽出

 

リモセン

航空リモートセンシングにおけるスペクトルデータの事例です。

土壌被覆分類

解説	スペクトル解析ソフトENVIによる河川敷の土地被覆分類の例です。教師有り分類ではSAM法や最尤法などが、教師なし分類ではK-means法が用いられることが多いです。 北海道大学様　ご提供　（H21年度 文科省 超小型衛星研究開発事業）
キーワード	分類,リモートセンシング

植生生育状況の推定

解説	波長半値幅の狭いハイパースペクトルカメラを使用し、吸収スペクトルから可視・近赤外域に存在する植物の生育を特徴づける物理量を推定することができます。右図は航空機に搭載したハイパースペクトルカメラで撮影したRGB画像と植生マップです。
キーワード	航空,リモートセンシング,植生

樹種分類

解説	森林の樹種分類を行うためにはマルチスペクトルよりもバンド数の多いハイパースペクトルカメラが不可欠となります。ここでは、正規化連続体除去スペクトルを用いてSAM分類で4種の樹種を分類しました。
キーワード	分類,樹種

 

食品

食品分野におけるスペクトルデータの活用事例です。

牛肉の酸化の可視化

解説	ミオグロビンの酸化に伴う吸収から酸化（肉の劣化）を可視化した事例です。ハイパースペクトルデータからそれぞれ、ビオグロビンの酸化にかかわる波長を割り出し解析を行いました。
キーワード	#

魚肉の酸化の可視化

解説	牛肉同様、ミオグロビンの酸化に伴う吸収から酸化（肉の劣化）を可視化した事例です。ハイパースペクトルデータからそれぞれ、ビオグロビンの酸化にかかわる波長を割り出し解析を行いました。
キーワード	#

葉物野菜の鮮度

解説	ほうれん草にハロゲン光源を照射し続け、ほうれん草のスペクトルを計測しました。葉もの野菜の鮮度は、農業リモートセンシングの正規化植生指数（NDVI）と相関があります。時間経過と共に葉脈に沿って斑に（不均一に）劣化しているのがわかります。
キーワード	鮮度,野菜,

保鮮フィルムの評価

解説	鮮度を保持するフィルムの検証結果です。NDVI解析を使い、鮮度の低下度合いを観察しました。
キーワード	鮮度,評価,

植物細胞の顕微鏡撮影

解説	顕微鏡に接続し、ホウレン草の細胞に含まれる葉緑体の活性度を可視化した例です。。明るい領域が光合成能力が高いことを示しています。
キーワード	顕微鏡,細胞観察

 

美容

美容分野におけるスペクトルデータ活用事例です。

皮膚の水分量の可視化

解説	４０分間お湯に浸し、浸す前と浸した後を比較したデータです。青色は水分指数が高い領域を表しています。 実験後の方が水分指数の高い領域に広がりが見られます。
キーワード	水分,人体,

ファンデーション塗布の可視化

解説	素肌と数種類のファンデーションのスペクトルを比較しました。スペクトルグラフから素肌とファンデーションの種類によって形状がことなっていることがわかります。
キーワード	化粧品,比較,検証

 

医療

医療分野におけるスペクトルデータ活用事例です。

悪性腫瘍の可視化

解説	悪性腫瘍のスペクトルデータから悪性腫瘍と推測できる箇所を可視化しました。正常な部位と悪性腫瘍のスペクトルデータから複数の波長を割り出し解析を行いました。
キーワード	補助,医療,検出

血管の可視化

解説	照明に偏光をかけて体内に侵入した光と表面で反射した光を分離し、内部に侵入した成分を偏光板で選択してハイパースペクトルカメラで撮影ました。皮膚の表面反射を分離したことにより、皮膚の下にある血管を観測することがきます。
キーワード	偏光,人体

血流促進効果の可視化

解説	市販されている血管促進効果のある薬剤を塗布し、その変化を観測しました。酸素飽和度と関連があると思われます。
キーワード	血管,観測

 

異物検出

異物検出を行うためのスペクトルデータの活用事例です。

皮下の異物検出

解説	皮下に埋め込んだ異物を外側から透視できるかの計測です。 近赤外光を使うと数ミリならば皮膚の中まで透過しますので、その光の性質を利用しました。医療分野で役立つ技術になると期待しています。ハイパースペクトルの特徴として、全波長を用いて特徴を抽出するので、蛍光物質を注射したり飲ませたりする必要がありませんので、その場でリアルタイムな計測が可能となります。
キーワード	異物,検出,医療

IC基板のメッキ端子の抽出

解説	メッキ端子部のスペクトルを基準(教師データ)としスペクトル解析をおこないました。
キーワード	検査,工業

混合飼料中の異物(石灰石)

解説	混合試料から教師データ（スペクトル基準値）を用いて特定の物質（ここでは石灰石）を抽出しました。
キーワード	異物検出,

 

その他

その他、￥のスペクトルデータ活用事例です。

植物と造花の判別

解説	正規化植生指数(NDVI)を使い、造花と植物を判別しました。造花は、光合成を行っていないため、植物のみが解析結果で現れています。
キーワード	判別,植物,偽造判定

メタンの燃焼領域

解説	メタンガス流の先端の燃焼をハイパースペクトルカメラで撮影しました。ラジカル粒子のC２スワンバンド（505,535）が燃焼反応が大きい領域と考えられる。505nmの画像は燃焼が外気と気流の境界面で起こっていることを示しています。
キーワード

ひと目でわかるハイパースペクトル事例集（土木）

土木分野におけるスペクトルデータの事例です。

コンクリート劣化防止剤塗布の有無

解説	コンクリートに劣化防止剤を塗布したもの(左)、塗布していないもの(右)です。塗布したコンクリートのスペクトルデータを基準として解析した結果(ベクトル解析)が右図になります。
キーワード	コンクリート,劣化,評価

地質状態の分類

解説	同一成分ではあるが地質の固化状態の違いをスペクトル距離関数を定義することによって可視化した結果です。
キーワード	地質,性質,評価

ひと目でわかるハイパースペクトル事例集（農業２）

航空リモートセンシングのようなエリアによる評価ではなく、現場に赴き計測した場合の事例です。

病気の早期発見への基礎実験：いもち病

解説	いもち病が発症している圃場をハイパースペクトルカメラにて撮影したデータです。正規化植生指数(NDVI)解析を行った結果、いもち病が激発している箇所の光合成能力が低いことがわかります。 NDVIを利用することで、生育状況を把握、推測することが可能になります。
キーワード	農作物,病気,

病気の早期発見への基礎実験：うどんこ病

解説	うどん粉病を発症している野菜を撮影したデータから、うどんこ病特有のスペクトル情報を使い、正常部と病変部（うどんこ病）を２値化した解析結果です。
キーワード	病気,農作物

農薬の蛍光発光

解説	8種類の農薬に紫外線を照射して蛍光現象を計測しました。右図ではハイパースペクトルカメラで励起光を除去し蛍光だけを抽出し、数種類の農薬を検出した結果になります。また、解析結果に関しては20階調で等級化して表示しています。
キーワード	#
参考URL	#

富良野メロンの完熟期予測

解説	収穫５日前、収穫直前の富良野メロンを計測しました。収穫する際、農家の皆さんは、ヘタの状態と葉っぱの様子を見て収穫を見極めているとのことです。そこで、ヘタのハイパースペクトルデータを比較した結果、赤外波長域において違いがでていることがわかりました。
キーワード	収穫,予測,メロン

夕張メロンの収穫適期予測

解説	鮮度測定器(８バンドの分光器：北海道衛星株式会社製)を使い、夕張メロンを計測したデータです。収穫直後と収穫５日後おいて、データに違いが現れていることがわかります。
キーワード	メロン,成熟,農業

プラムの鮮度の研究

解説	プラムを９日間常温放置で計測しました。その結果、ハイパースペクトルデータから時間が経過することで相対的にスペクトル強度が変わっていく波長があり、その中から３つの波長を割り出し、数値化しました。
キーワード	#
参考URL	#

赤色食品の分類例

解説	色味が同じような食品を並べて撮影を行いました。ハイパースペクトルデータから各食品のスペクトルデータを使い分類を行った結果です。
キーワード	食品、色味、分類

ひと目でわかるハイパースペクトル事例集（農業１）

航空リモートセンシング視点での農業分野のスペクトルデータの活用事例です。

水稲のタンパクマップ

解説	２つの波長を使い求める正規化植性指数（NDVI）と米のタンパク含有量との相関を等級化したタンパクマップです。タンパクマップは土壌改良と施肥量を決めるために使われております。 提供：富士通北海道システムズ様
キーワード	農作物,生育,管理

小麦の生育マップ

解説	人工衛星データを使い、音更町周辺の圃場から小麦の生育状況を可視化したマップです。赤は、倒伏状態、成熟の早い順から黄、緑、青で示されています。 道立中央農試　安積大治氏　提供
キーワード	リモートセンシング,農業,生育状況,小麦

ハイパースペクトルカメラによる土壌成分分析

土壌成分分析結果簡易報告

http://www.hokkaido-sat.co.jp/about-collaboration/collaboration-report-remote-control.html　

昨年、２０１４年１１月に行った土壌成分分析の結果の一部を公開いたします。圃場を２４つにわけ、その箇所の土壌成分分析を行いました。

土壌成分の結果から「腐食」「硝酸態窒素」の紹介します。また、同時期に撮影したハイパースペクトルデータからNDVIを算出し、グラフによる比較をおこないました。比較結果は以下のとおりとなっております。

今日のニュース150511

■ＮＡＳＡ、一卵性双生児の遺伝子発現など宇宙滞在の影響調査－有人火星飛行を想定

米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）が、将来の有人火星飛行を想定し、長期の宇宙滞在が健康に与える影響について、一卵性双生児を使った実験を始める。国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）に１年間滞在する米国人飛行士と、地上に残る双子の兄との実験データを比較することで、体に及ぼす影響を調べる。

http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0720150508eaae.html

 

■赤方偏移7.730、もっとも遠い銀河の記録更新

うしかい座の方向に発見された銀河「EGS-zs8-1」は、2010年から2013年にハッブル宇宙望遠鏡（HST）を用いて行われたサーベイ観測により、特異な色合いを持つ銀河として確認された。赤外線天文衛星「スピッツァー」による観測も行われたほか、米・ハワイのケックＩ望遠鏡の分光観測から、遠方宇宙までの距離の目安である「赤方偏移」の値が7.730と求められた。

http://www.astroarts.co.jp/news/2015/05/08farthest/index-j.shtml

 

■超小型宇宙探査機「PROCYON」、故障で小惑星への軌道変更を断念

超小型探査機が、エンジン故障のため、小惑星への軌道変更を断念した。
東大などが開発した超小型宇宙探査機「PROCYON(プロキオン)」は、2014年12月に「はやぶさ2」とともに打ち上げられ、省電力技術を使った軌道のコントロールや、地球との通信による小惑星への接近を目指していたが、3月にイオンエンジンが故障して、加速できなくなったことから、小惑星への軌道変更を断念したという。

http://headlines.yahoo.co.jp/videonews/fnn?a=20150509-00000039-fnn-soci

 

■太陽系外惑星で初めて火山噴火を発見か

太陽系外惑星に関する最近の報告の中でも、今回、論文サーバー「arXiv」に投稿された論文は驚くべきものである。地球から40光年の彼方にある「かに座55番星e」という太陽系外惑星で、大規模な火山活動が起きているかもしれないというのだ。

彼らがスピッツァー宇宙望遠鏡を使って実際に観測したのは、この惑星の温度が約1000℃から約2800℃まで大きく変化しているということだ。

かに座55番星eは地球の約2倍の大きさで、質量は8倍近くある。今回観測された温度変化は、低温の場合でも約1000℃あるので、生物が生きることはできない。

http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/050700085/

 

ハイパースペクトルカメラの開発の歴史（改訂）

HPの「ハイパースペクトルカメラの開発の歴史」を改訂しましたので、ブログでも紹介します。

2003年～2004年3月	ハイパースペクトルカメラ実験室モデルHSC1.0の試作完成 佐鳥の考案した「多波長高分解能カメラ」の原理を道内ベンチャー企業が忠実にモノづくりとして再現してくれた功績が大きいです。 コアとなる光学ステージスキャン方式による撮影原理を佐鳥が発明し、その原理に基づいて、基礎研究と検証試験を道工大の佐鳥研究室が行いました。 製品化に至る役割分担は、北海道科学大学(旧・北海道工業大学)の佐鳥研究室が予備設計を行い、それを受けて道内の幾つかのベンチャー企業が回路設計、機械設計、プログラミングの詳細設計と製造を担当しました。 このような基礎研究から製造に至るものづくりをバックアップする体制が札幌近郊に集まっていたからこそ、ハイパースペクトルカメラが製品として完成したといえます。 HSC1.0は、後にHSC1700として製品化に成功し、2005年2月から十勝毎日新聞などメディアにも取り上げられた。（本格的な販売は2007年より）
2004年4月	「ハイパースペクトルカメラ」の命名 宇宙技術のスピンオフとしてのハイパースペクトル技術を普及させることを目的に、多波長高分解能カメラを「ハイパースペクトルカメラ」と命名しました。これ以後、多くの企業がこの名称を自社のHPやパンフレット等で一般的に使われるまでに普及しております。
2004年4月～12月	航空機搭載用ハイパースペクトルカメラ試作機[HSC1.51]完成 セスナにHSC1.5及びHSC1.0を搭載した航空機リモートセンシング実証実験を富士通の協力の下に行いました
2005年1月	ハイパースペクトルカメラの原型であるHSC1.7の改良を重ねながら道工大及び㈱ATFとの産学連携で(後にHSC1700以降の原型となる)開発
2005年5月	ハイパースペクトル応用学会設立 民生分野への実用化を体系化するために設立しました。数年はNPO法人宇宙空間産業研究会内の一部門として位置付け、利用分野には、農業、食品、医療、環境、半導体、監視、非破壊検査、建築・土木などを想定しております。
2005年度	産業技術総合研究所・中小企業産業技術研究開発事業「赤外用ハイパースペクトルカメラの開発」
2007年4月～10月	ハイパースペクトルカメラ「HSC1700」の次号機として「HSC1701」（後のHSC1701-H）を開発
2008年3月	青森県主催（三村知事）　基調講演「ハイパースペクトルの活用による農工ベストミックスの展開」
2009年11月～2011年3月	超小型衛星搭載用ハイパースペクトルカメラ「HSC」を開発。(文部科学省(超小型衛星研究開発事業)及び北海道大学他の協力による)
2011年	「超高解像度1000万画素（4K・2.5K）ハイパースペクトルカメラを新規開発」
2013年1月	超小型衛星搭載用ハイパースペクトルカメラのスピンオフとして高感度ハイパースペクトルカメラCosmosEyeHSC1702を新規開発
2013年4月	フォトニクス2013　アカデミックフォーラム　特別講演「超小型衛星搭載用ハイパースペクトルカメラの開発とその地上技術への応用」 高精度化した新製品「HSC1702」を発売。東京ビッグサイトに出展し、さらに日刊工業新聞・十勝毎日新聞に掲載されました。
2014年4月	フォトニクス2014　アカデミックフォーラム　特別講演「宇宙用ハイパースペクトルカメラの開発とそのスピンオフへの応用」 ハイパースペクトルによる特異検出（RX検出器）とリアルタイム処理を実装した人命救助システム「ビーム・アイ」の開発に成功しました。ハイパースペクトルによるリアルタイム処理の実装は国産初の成果です。東京ビッグサイトで紹介しました。
2014年	高速撮影が可能なハイパースペクトルカメラ「HSC1803-CL」を新規開発
2015年1月	北のブランド認証 「ハイパースペクトルカメラ Cosmos Eye HSC1702」、「宇宙用ハイパー・・・」他１
2015年1月	北の起業家表彰　特別賞 受賞理由は大学発ベンチャーとしての10年間のハイパースペクトルカメラ及びその応用に関する研究開発実績及び販売実績を高く評価して頂いただきました。
2015年3月	ものづくりスペシャリスト表彰　奨励賞 受賞理由は、北海道衛星㈱の研究員が「ハイパースペクトル技術のスペシャリスト」として札幌商工会議所から高い評価を受けました。

 

北海道衛星プロジェクト

1996年	超小型衛星の姿勢・軌道機動制御用スラスタとして「マイクロ波エンジン」を発明し、開発を開始
2003年	道民の力で人工衛星を打ち上げようというキャッチフレーズのもとに「北海道衛星プロジェクト」を立ち上げ
2003年	光通信実験「地上の星プロジェクト」。 札幌JRタワーの屋上を宇宙に、地上局を酪農学園大のビルの最上階に見立てた光通信実験を実施
2004年	道民の力で新しい宇宙産業を創造する超小型衛星を製造するために「北海道衛星株式会社」を設立。
2005年4月～2006年3月	札幌商工会議所での宇宙ビジネス勉強会（全5回） NASAの宇宙技術のスピンオフの事例紹介、ハイパースペクトルカメラの民生応用の提案とブレーンストーミング（農業、食品、環境、監視、非破壊検査、建築・土木他）、 超小型衛星からの動画を使った宇宙コンテンツ事業提案、通信分野、宇宙ロボットコンテスト。
2005年5月	オフィス・オートメーション学会第50回全国大会プログラム　基調講演「北海道衛星『大樹』」
2006年	北海道初の超小型衛星「HIT-SAT」を宇宙科学研究所(現・JAXA)のM-V型ロケット七号機の副衛星としての打ち上げに成功。 この成果により、北海道工業大学佐鳥研究室・三橋研究室の学生が学長賞を受賞
2007年1月	３協会合同講演会、（社）日本土木工業協会北海道支部、（社）日本電力建設業協会北海道支部、（社）日本鉄道建設業協会北海道支部　基調講演「宇宙産業創造プロジェクト」
2009年11月～2011年3月	文科省超小型衛星事業により「宇宙用ハイパースペクトルカメラ（HSC）」のプロトモデル（PM）の開発に成功
2014年	農業リモートセンシングの地上ネットワークの一環として香川高専村上研究室・西条市との連携により、北海道－愛媛県西条市間でハイパースペクトルカメラの遠隔運用を開始
2014年	超小型衛星「ほどよし3号機,4号機」（東大・中須賀真一教授）の衛星データを大樹町・Xバンド地上局（東大・超小型衛星センター及びNESTRA）にて受信に成功。日本の超小型衛星の実利用に大きく前進
2015年1月	JA道央青年部研修会　特別講演「農業リモートセンシングの展望－生育計測技術の最前線及び病害虫の早期発見」
2015年	「農業における衛星利

今日のニュース150322

■空飛ぶ車「エアロモービル」、２０１７年に発売

スポーツ車と小型機の中間のような位置付けで、数十万ユーロを見込んでいるという。

座席はパイロット１人と乗客１人の２人乗り。機体後部にプロペラが付いている。道路走行時の最高時速は約１６０キロ、飛行速度は時速約２００キロ以上。ガソリンがなくなるまでに飛行できる距離は７００キロ。機体は鉄鋼の骨組みをカーボンで覆い、オーストリアのＢＲＰ社の航空機用４ストロークエンジン「ロータックス９１２」を搭載する。

http://www.cnn.co.jp/business/35062077.html?tag=cbox;business

 

■世界最大の航空機、飛行実験へ

飛行船と飛行機とヘリコプターを組み合わせた世界最大のハイブリッド機「エアランダー１０」が英国で開発され、年内に初の飛行実験が行われる見通しになった

http://www.cnn.co.jp/photo/35061628.html

 

■2015-03-12 土星の衛星に熱水活動＝地下の海、生命生息可能？

東京大や海洋研究開発機構などの国際研究チームは、米欧共同の土星探査機「カッシーニ」による観測データから、衛星「エンケラドス」の海で、熱せられた海水が岩石と反応する「熱水活動」の証拠を発見した。地球の深海底にもある熱水活動は生命誕生の場と言われており、研究チームは「地球外生命の発見に向けた前進だ」としている。論文は１２日付の英科学誌ネイチャーに掲載された。

エンケラドスは表面を氷で覆われた直径約５００キロの衛星。カッシーニの観測で南半球の地下に海が存在し、氷の粒や塩分を含む水蒸気が地表の割れ目から噴出しているのが確認されている。

カッシーニが検出した微粒子の中に、岩石と熱水が反応してできる鉱物（シリカ）の微粒子「ナノシリカ」が確認され、東大大学院の関根康人准教授らは、地上実験でナノシリカが生成される条件を調べた。

カッシーニが採取したエンケラドスの海水成分を参考に、温度や圧力を変えるなどして反応を調べたところ、ナノシリカができるためには９０度以上の熱水環境が必要で、現在も活動が続いている可能性が高いことが分かった。

http://www.spaceref.co.jp/

 

今日のニュース150312

■土星の衛星に「生命が生息できる環境」見つかる　東大とJAMSTECなど、熱水環境の存在明らかに

土星の衛星エンケラドスの地下に広がる海に、地球生命が誕生した環境として有力視される「熱水噴出孔」と同様の熱水環境が存在することを東京大学と海洋開発研究機構（JAMSTEC）などが明らかにした。原始的な生物を育む環境が地球外の太陽系天体に現存することを初めて実証したもので、地球外生命の発見に大きく前進するとしている。

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20150312-00000090-zdn_n-sci

 

■太古の火星、広大な「海」　ＮＡＳＡ「表面の２割」

太古の火星には大量の水があり、地球の海のような水面が広がっていたとする分析を、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）が火星大気の観測から明らかにした。現在は岩石に覆われた荒野が広がるが、かつては生命が存在できる環境が長く続いていた可能性が強まった。

http://www.asahi.com/articles/ASH3825VJH38UHBI003.html

 

■三菱重工、ＵＡＥからロケット打ち上げ事業受注

三菱重工業は９日、アラブ首長国連邦（ＵＡＥ）のドバイからロケット打ち上げ事業を受注したと発表した。海外での受注は韓国、カナダに続いて３カ国目で、受注額は数十億円とみられる。三菱重工は同社の基幹ロケット「Ｈ２Ａ」の打ち上げを21回連続で成功させており、高い信頼性と予定時刻通りの発射という過去の実績が決め手となった。

http://www.spaceref.co.jp/

 

■無線送電実験にＪＡＸＡが成功　宇宙太陽光発電に一歩

宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）などは８日、電気を無線で飛ばす実験に成功した。宇宙空間に浮かべた太陽電池パネルから地上に送電する、「宇宙太陽光発電」の実現に不可欠な技術で、今後の研究開発につなげる。

http://www.asahi.com/articles/ASH376JM4H37PLBJ002.html