ULTRISシリーズは、ライトフィールド技術をハイパースペクトルカメラに応用した革新的な製品です。
リニアに波長が変化するバンドパスフィルタとマイクロレンズアレイの組合せで、リアルタイムに高解像度の分光画像が取得できるようになりました。
一般的なライトフィールドカメラは、イメージセンサの前にマイクロレンズアレイを配置しており、少しずつ角度の異なる画像を生成し、その角度の違いから光の方向を計算することができます。 一方、ライトフィールド・ハイパースペクトルカメラでは、更にフィルタを加えることによってカメラに波長という別次元の情報を付与した。
これにより、画像毎に異なる波長が記録され、解像度を犠牲にせずに分光情報として利用することができます。

FireflEYE V185 は、2012年の発売当時、ワンショットの撮影でハイパースペクトルデータキューブ（x、y、λ）を取得できる世界で初めてのハイパースペクトルカメラでした。プリズムを用いたセンサー技術により、最大70％の光効率を実現しており、125バンド（450-950nm）を分光画像解像度50×50ピクセルで記録することが可能です。50×50ピクセルの解像度では、撮影対象物の細部を確認するためには十分でなく、１バンド（パンクロマチック）のみの２つ目のイメージセンサーを組み込み、1000×1000ピクセルの同軸画像を取得することで、分光画像のパンシャープン処理に対応しました。最終的には最大1000×1000ピクセル×125バンドのサイズに解像度を向上させることができます。

新たに開発されたCubert社のULTRISシリーズは、他にはないライトフィールド技術に基づくHIS（ハイパースペクトルイメージング）カメラです。ULTRIS X20 は、20MP（2000万画素）のUltra HD CMOSセンサーを搭載し、2021年の発売当時、世界最大の解像度を持つイメージングスペクトロメーターとなりました。撮影の際、対象物は中心波長の異なる複数の画像として記録されます。

ULTRISシリーズはモデルによって、レンズレットアレイとモザイクバンドパスフィルター（ULTRIS X20）または連続可変バンドパスフィルター（ULTRIS S5）を組み合わせによって構成されています。ULTRIS X20 は解像度410×410ピクセル、164バンド、350nmから1000nmの波長域を連続的にカバーしており、従来にない168,000スペクトル/枚の同時取得を実現しています。ULTRIS S5 は、解像度290×275ピクセル、51バンドで450nmから850nmの波長域をカバーしています。12ビットセンサーを使用しているため、ノイズレベルを非常に低く抑えながら、波長の微小な差も検出することができます。GigEインターフェースによって、それぞれ最大８Hzと15Hzのフレームレートで撮影可能です。

３つのモデル（FireflEYE V185 , ULTRIS X20 , ULTRIS S5）を同じセットアップに設置し、画像比較を行いました。露光時間は、ホワイトリファレンスを使用して、レンジを最大限利用できるように最適化しました。照明にはタングステン光源（100W）を使用しており、露光時間はそれぞれ12ms（FireflEYE V185）、３ms（ULTRIS X20）、47ms（ULTRIS S5）となりました。サンプルの反射率は、取得画像から暗電流画像を差し引き、 反射率95 %の校正済み白色基準（Zenith Lite）の画像で割ることによって算出しました。暗電流測定と白色リファレンスは、ノイズの少ないデータとなるよう20枚を平均化処理しています。

測定画像は、データを直接比較するため、平均化や後処理を行わずに取得しています。また、各モデルのスペクトル品質を比較するため、シャープニングや平滑化などの後処理は行わずにそのままのデータを表示しています。

右の比較表は、各モデルのハイパースペクトルデータキューブから得られた画像です。最初と２番目は、典型的なRGB（トゥルーカラー）とCIR（カラー赤外）を示しており、下段は植生解析に使用される代表的な指標を示しています。各画像のピクセル毎に、スペクトルカーブの情報を持っています。

FireflEYE V185 では、空間分解能の低さが明らかです。一方、色表現は非常に明瞭で、これは植生指標のノイズがない画像でも確認することができます。ULTRIS S5は空間分解能が比較的低く、バンド数も少ないですが、同等の分光品質と小型・軽量化を実現しています。ULTRIS X20は、高い空間解像度と色のばらつきの少なさ（低い標準偏差）を併せ持っています。画質と分光特性の両方が優れており、画像ノイズについては、FireflEYE V185と比較しても引けを取りません。

ハイパースペクトルイメージングカメラ３つのモデル（FireflEYE V185 , ULTRIS X20 , ULTRIS S5）のスペクトル品質の比較データです。各カメラで取得した、赤、緑、黄のサンプルのスペクトルと、エラーバーによってバラつき（ノイズ）が示されています。

ULTRIS X20では紫外線域にも対応しており、特定のアプリケーションで活用することができます。今回の比較ではハロゲン光源のみを使用したため、ULTRIS X20のプロットでは紫外域をグレーアウトしています。

グラフは、３色の紙をサンプルとして各カメラで取得したスペクトルの特徴を示しています。均一な色を持つ設定エリアにおいて、全画素のスペクトルを平均化しています。標準偏差はセンサーのノイズ量を表しており、波長バンド毎にエラーバーとして表示しています。この結果から、ULTRIS X20は空間分解能が圧倒的に高いにもかかわらず、FireflEYE V185と同等のスペクトル品質を持っていることが明らかになりました。

ドローン技術の発展に伴い、農業や林業において広いエリア全体の情報を短時間で取得することへの要求が高まってきています。最新のドローンとハイパースペクトルカメラ技術を組み合わせることで、農地、森林、生態系などの高解像度スペクトル情報が取得できるようになり、土地の現状分析や経年変化の観測がより効率的かつ生産的に行えるようになっています。

Flight-Proは、最新産業用ドローンのDJI Matrice 300/350 RTK向けに設計されたリモートセンシング用パッケージです。X20/X20Pを搭載することができ、ジンバルとミニPCがセットになっています。ジンバルはDJI Skyport経由で接続できるシンプルな設計で、プラグアンドプレイで簡単なにご利用いただけます。ジンバルは、ドローンの動きや傾きに関係なくブレを抑えて安定した撮影を可能にします。ジンバルにはミニPCが搭載されており、ハイパースペクトルデータ（データキューブ）と併せてM300/350からの画像やGPSデータを取得することができます。PC内にはCUVISソフトウェアがインストールされており、DJIコントローラーからアクセスすることで、カメラの制御や設定調整も可能です。

ドイツのウルムにあるcubert社近くの農業地帯にて、X20PとUXGジンバルをDJI Matrice 300 RTKに搭載して撮影を行いました。当日、天候は安定しており（雲はなく、風がやや強い）、テストに適していました。Flight –Proはシンプルなプラグアンドプレイシステムが特徴で、セットアップ、調整や操作が迅速かつ簡単に行えます。

飛行ルート計画はDJIソフトウェア（DJI Pilot 2）を使用して行い、飛行中のハイパースペクトルデータは、GPS座標や飛行方向等の情報と共に自動的に記録されます。取得されたハイパースペクトルデータは、サードパーティの地理情報システムソフトウェア（AgiSoft Metashapeなど）を使用することで、座標情報と画像間の共通ピクセルを用いて歪みを除去したオルソモザイク画像ににつなぎ合わせることができます。