Imágenes espectrales

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La obtención de imágenes espectrales es una técnica que utiliza múltiples bandas en todo el espectro electromagnético . ^[1] Mientras que una cámara normal capta la luz en tres bandas de longitud de onda en el espectro visible, rojo, verde y azul (RGB), la obtención de imágenes espectrales abarca una amplia variedad de técnicas que van más allá del RGB. La obtención de imágenes espectrales puede utilizar el infrarrojo , el espectro visible, el ultravioleta , los rayos X o alguna combinación de los anteriores. Puede incluir la adquisición de datos de imagen en bandas visibles y no visibles simultáneamente, la iluminación desde fuera del rango visible o el uso de filtros ópticos para capturar un rango espectral específico. También es posible capturar cientos de bandas de longitud de onda para cada píxel de una imagen.

Las imágenes multiespectrales capturan una pequeña cantidad de bandas espectrales, por lo general de tres a quince, mediante el uso de distintos filtros e iluminación. Muchos sensores de cámara RGB disponibles comercialmente pueden detectar longitudes de onda de luz de entre 300 nm y 1200 nm. ^[2] Se puede iluminar una escena con luz infrarroja cercana y, al mismo tiempo, se puede utilizar un filtro de paso de infrarrojos en la cámara para garantizar que se bloquee la luz visible y solo se capture la luz infrarroja cercana en la imagen. Sin embargo, el trabajo industrial, militar y científico utiliza sensores diseñados para este propósito.

La obtención de imágenes hiperespectrales es otra subcategoría de la obtención de imágenes espectrales, que combina la espectroscopia y la fotografía digital . En la obtención de imágenes hiperespectrales , se recoge un espectro completo o alguna información espectral (como el desplazamiento Doppler o la división Zeeman de una línea espectral ) en cada píxel de un plano de imagen . Una cámara hiperespectral utiliza un hardware especial para capturar cientos de bandas de longitud de onda para cada píxel, lo que puede interpretarse como un espectro completo. En otras palabras, la cámara tiene una alta resolución espectral. La frase "obtención de imágenes espectrales" se utiliza a veces como una forma abreviada de referirse a esta técnica, pero es preferible utilizar el término "obtención de imágenes hiperespectrales" en lugares en los que pueda surgir ambigüedad. Las imágenes hiperespectrales se representan a menudo como un cubo de imágenes, que es un tipo de cubo de datos . ^[3]

Las aplicaciones de la imagen espectral ^[4] incluyen la conservación de arte , la astronomía , la física solar , la planetología y la teledetección terrestre . También se aplica a la reproducción digital e impresa y al diseño de iluminación de exposiciones para instituciones culturales pequeñas y medianas. ^[5]

Los sistemas de imágenes espectrales son los sistemas que a través de la adquisición de una o más imágenes de un sujeto son capaces de devolver un espectro para cada píxel de las imágenes originales.

Hay una serie de parámetros para caracterizar los datos obtenidos:

• Resolución espacial, que puede describirse en términos de número de píxeles de toda la imagen o en términos de área cuadrada mínima distinguible en la superficie. Normalmente depende del número de megapíxeles de la cámara fotográfica.
• Resolución espectral, que define la variación espectral más pequeña que el sistema es capaz de distinguir.
• Precisión radiométrica, que indica qué tan preciso es el sistema al medir el porcentaje de reflectancia espectral.

La forma más utilizada de obtener imágenes espectrales es tomar una imagen para cada banda deseada, utilizando filtros de banda estrecha. Esto da lugar a una enorme cantidad de imágenes y a un gran banco de filtros cuando se requiere una resolución espectral significativa.

Existe otra técnica, mucho más eficiente y basada en filtros multibanda, que permite obtener un número de bandas finales a partir de un número limitado de imágenes. Las imágenes tomadas construyen una base matemática con suficiente información para reconstruir datos para cada píxel con una alta resolución espectral. Este es el enfoque seguido por el Hypercolorimetric Multispectral Imaging ^[6] (HMI) de Profilocolore ^[7] SRL.

• Espectroscopia de imágenes
• Imágenes químicas
• gráfico Doppler
• Espectrómetro de imágenes
• Índice de vegetación