O que é imagem hiperespectral?

Imagem hiperespectral é uma técnica que adiciona uma terceira dimensão colorida a uma imagem refletida que contém os dados espectrais do alvo. Pode ser usado em aplicações como análise topográfica de depósitos ou fazendas minerais, vigilância militar, análise de tecidos médicos e mapeamento arqueológico. A imagem hiperespectral fornece uma riqueza de dados de luz e composição dos sensores de imagem no campo, no laboratório e até no espaço.

A imagem espectral analisa espectros de refletância ou dados de comprimento de onda de luz. Pode usar tecnologia como refletir espelhos, prismas, lentes e sensores de luz, assim como os componentes e os chips de dispositivo acoplado a carga (CCD) dentro de uma câmera digital. Combinada com a tecnologia de imagem remota, a imagem espectral é usada para medir os comprimentos de onda do espectro eletromagnético espalhado por um material alvo. Dispositivos chamados espectrômetros e espectrorradiômetros observam variações no comprimento de onda de energia da luz refletida em um alvo e permitem que os observadores dãoA composição da composição etermina do material ou paisagem. Esse conjunto de dados é empilhado em um "cubo hiperespectral", como uma pilha de instantâneos, na qual cada pixel contém seus dados espectrais. A imagem multiespectral combina dados de dezenas ou centenas de bandas eletromagnéticas (EM), mas os cubos hiperespectrais podem processar dados de milhares de bandas.

Imagem multiespectral normalmente utiliza dados de vários sensores, enquanto os dados hiperespectrais são frequentemente coletados como um conjunto de bandas contíguas de um único sensor. Quanto mais dados, mais claro a imagem. Quanto mais clara a imagem, mais fácil de determinar a partir de que substância ou substâncias o sujeito é feito.

Algumas aplicações de imagem hiperespectral incluem análise química, micro de fluorescênciaScopy, imagem térmica, descoberta arqueológica e investigação forense. Os extratos de imagem hiperespectral médica extraem comprimentos de onda visuais de uma região espacial e sintetizam as fatias em um "mapa topográfico" pronto para uma análise médica clara das propriedades teciduais para vários diagnósticos ou fins de pesquisa. Essa tecnologia de imagem pode capturar mais a banda EM do que a luz visível, incluindo comprimentos de onda infravermelho e ultravioleta, para que possa aprimorar informações que, de outra forma, poderiam ser invisíveis a olho nu. Todos os materiais contêm assinaturas espectrais que podem fornecer pistas vitais para uma infinidade de aplicações em muitos campos.

Por exemplo, ao entender as diferenças na composição química do crescimento do solo e das plantas, os investigadores forenses são capazes de identificar sepulturas desconhecidas. Isso ocorre porque a decomposição diferencia os espectros de refletância do crescimento das plantas do ambiente. Simplificando, a clorofila extra contida nas plantas fertilizada pela decomposição mAkes -lhes se destacam muito mais visivelmente em dados hiperespectrais do que nos olhos nus.

sensoriamento remoto e imagem digital encontram novos aplicativos continuamente. Bibliotecas especiais que habitam dados espectrais conhecidos de materiais foram cada vez mais disponibilizados a pesquisadores e civis por organizações como a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos (NASA). Novas aplicações para esta técnica foram continuamente desenvolvidas em muitos setores. Os usos agrícolas podem incluir a determinação de variedades de plantas, condições de água e nutrientes e a detecção precoce de doenças. À medida que a tecnologia se torna mais disponível ao público, novos aplicativos devem ser desenvolvidos continuamente para obter grande vantagem sobre o poder analítico relativamente limitado da espectroscopia de ponto único.

A tecnologia de imagem térmica tem sido usada há muito tempo em vigilância militar ou aérea. Por esse motivo, técnicas especiais projetadas para frustrar essa tecnologia foram desenvolvidas,Para mascarar as assinaturas de calor das forças terrestres do ar. A imagem hiperespectral pode derrotar essas contramedidas com sua multidão de medições de banda espectral, oferecendo análise de precisão que pode descobrir as “impressões digitais” espectrais do alvo.

Todo o espectro é coletado para cada pixel de informação, portanto o observador não requer conhecimento prévio de um material para fazer uma análise. O processamento de computador pode incluir todos os dados disponíveis para uma análise completa de uma amostra. Isso requer recursos de computação dedicados, incluindo equipamentos sensíveis caros e uma grande capacidade de armazenamento de dados. Um cubo hiperespectral representa conjuntos de dados multidimensionais que exigem centenas de megabytes cada um para processar.