¿Qué son las imágenes hiperespectrales?
La imagen hiperespectral, o espectroscopia de imagen, combina el poder de la imagen digital y la espectroscopía. Para cada píxel en una imagen, una cámara hiperespectral adquiere la intensidad de la luz (resplandor) para un gran número (típicamente de unas pocas decenas a varios cientos) de bandas espectrales contiguas. Cada píxel en la imagen contiene un espectro continuo (en resplandor o reflectancia) y se puede utilizar para caracterizar los objetos en la escena con gran precisión y detalle.
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Ilustración del cubo de datos hiperespectrales
Las imágenes hiperespectrales obviamente proporcionan información mucho más detallada sobre la escena que una cámara de color normal, que solo adquiere tres canales espectrales diferentes correspondientes a los colores primarios visuales rojo, verde y azul. Por lo tanto, las imágenes hiperespectrales conducen a una capacidad enormemente mejorada para clasificar los objetos en la escena en función de sus propiedades espectrales.
Los recientes avances en el diseño del sensor y la velocidad de procesamiento han despejado el camino para una amplia gama de aplicaciones que emplean imágenes hiperespectrales, que van desde la detección remota de satélites / a bordo y la detección de objetivos militares hasta el control de calidad industrial y aplicaciones de laboratorio en medicina y biofísica. Debido al rico contenido de información en las imágenes hiperespectrales, son especialmente adecuadas para el procesamiento automatizado de imágenes, ya sea para monitoreo industrial en línea o para teledetección.
Escaneo de escoba
La cámara toma imágenes de la escena línea por línea utilizando el llamado modo de exploración “escoba”. Se toma una imagen de una línea espacial estrecha en la escena a la vez, y esta línea se divide en sus componentes espectrales antes de llegar al conjunto de sensores. En la matriz de sensores 2D, una dimensión se usa para la separación espectral y la segunda dimensión se usa para obtener imágenes en una dirección espacial. La segunda dimensión espacial en la escena surge del escaneo de la cámara sobre la escena (movimiento del avión). El resultado puede verse como una imagen 2D para cada canal espectral, o alternativamente, cada píxel en la imagen contiene un espectro completo.
Principio de operación
Brevemente, la cámara funciona internamente de la siguiente manera: la cámara muestra imágenes ópticas de la escena en una ranura que solo pasa la luz desde una línea estrecha en la escena. Después de la colimación, un elemento dispersivo (en nuestro caso, una rejilla de transmisión) separa las diferentes longitudes de onda, y la luz se enfoca en una matriz de detectores. El efecto neto de la óptica es que para cada intervalo de píxeles a lo largo de la línea definida por la ranura, se proyecta un espectro correspondiente en una columna de detectores en la matriz. Los datos leídos de la matriz contienen, por lo tanto, una porción de una imagen hiperespectral, con información espectral en una dirección e información espacial (imagen) en la otra. Al escanear la escena, la cámara HySpex recoge cortes de líneas adyacentes, formando una imagen hiperespectral o “cubo”, con dos dimensiones espaciales y una dimensión espectral. Tenga en cuenta que el escaneo a menudo es intrínseco a la aplicación: en la teledetección, el escaneo es proporcionado por el movimiento de un avión o satélite. Además, en muchas aplicaciones de control de calidad industrial, los productos pasan convenientemente el sensor en su cinta transportadora.
Principio de funcionamiento de HySpex
Fuente: Imágenes Hiperespectrales
