Procesamiento digital de imágenes hiperespectrales

Villalobos Pinzón, Andrés Alejandro (2017). Procesamiento digital de imágenes hiperespectrales. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Procesamiento digital de imágenes hiperespectrales
Autor/es:
  • Villalobos Pinzón, Andrés Alejandro
Director/es:
  • Díaz López, José Manuel
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Fecha: 22 Septiembre 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Departamento: Teoría de la Señal y Comunicaciones
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El avance de la tecnología ha permitido que la captura de una imagen no solo sea una simple captura del momento, ya que también es una fuente de información para el desarrollo y la investigación en todo tipo de ámbitos en los cuales se pueda realizar una toma o captura de imagen. A medida que ha aumentado la necesidad de capturar imágenes cada vez más sofisticada y de mayor calidad, se amplían los procesos para adquirir la información y características del entorno que nos ofrece. Ésta información varía según las características de la imagen, por ejemplo, la representación de una imagen común, se realiza mediante su dimensión espacial, el cual se compone de coordenadas x e y sobre un plano, pero si hablamos de una imagen hiperespectral tendremos que sumar a su representación una dimensión más, por tanto, tenemos una dimensión espacial y otra dimensión espectral en donde nos enfocaremos para entender el proceso de adquirir la información espectral de la imagen. La representación gráfica de una imagen hiperespectral se realiza mediante un cubo de imágenes donde una imagen ocupa un determinado rango de frecuencia. Para cada rango de frecuencia existe un valor determinado de reflectancia o reflejo de la luz sobre un cuerpo y su resultado es una gráfica que nos muestra las características de los elementos fijados en la imagen, es una huella digital de la misma, llamado de otra forma, como firma espectral. La firma espectral de una imagen hiperespectral nos ayuda a detectar algunos componentes de los elementos captados en esa imagen, ya sean minerales, agua, vegetación, climatología, temperatura de la superficie hasta problemas de la piel. La mezcla de pixeles en la imagen puede llegar a ser un problema para adquisición correcta de los datos, debido a que son tomadas a una gran distancia respecto a la superficie. Para corregir este problema se realiza un desmezclado espectral que consiste en separar los pixeles puros de los pixeles mezcla y éstos últimos tratarlos para poder conseguir su correcta información, a éste proceso se le llama Extracción de Endmembers. Existen varias técnicas que realizan la extracción de Endmembers, cada una con distintas características para el procesamiento de los pixeles de una imagen hiperespectral. Estas técnicas requieren de distintos procesamientos de imágenes mediante varios software que hacen que la obtención de información sea menos compleja aunque en ciertos casos se tenga mayor complejidad en el almacenamiento de la información, en el mercado existen varios tipos de software con programas que permiten desde la visualización en 3D hasta el procesamiento in situ de la imagen. La toma o captura de las imágenes se realizan desde varios puntos, a nivel satelital, terrestre o de superficie, en las que se destacan las imágenes obtenidas mediante la espectroscopia, técnica que nos permite tener una información más clara y precisa sobre los elementos capturados en la imagen, ésta información es obtenida mediante la firma espectral de esos elementos. Las cámaras hiperespectrales son el elemento principal por el cual son generadas éstas imágenes y hoy en día existe una gran variedad de cámaras que permiten obtener cada vez mejores resultados. ABSTRACT. The progress of technology has allowed that the capture of an image is not only a simple screenshot of the moment, but it is also a source of information for the development and research in all kinds of areas in which an outlet or image capture can be performed. As long as the need to capture more and more sophisticated and higher-quality images has increased; the processes to acquire the information and features, that the environment is offering us, are expanded. This information varies according to the image characteristics; for example, the representation of a common image, is performed through its spatial dimension, which is made up of coordinates X, Y, and on a plane, but, if we speak of a hyperspectral image we have to add an additional dimension to its representation, therefore, we will have a spatial dimension and other spectral dimension where we will focus to understand the process of acquiring the spectral information of the image. The graphic representation of a hyperspectral image is performed using an image cube where an image occupies a specific frequency range. For each frequency range, there is a certain value of reflectance or reflection of light on a body and its result is a graph that shows the characteristics of the elements set out in the image; it is a fingerprint of it, otherwise called as spectral signature. The spectral signature of an hyperspectral image helps us to detect some components of the items captured in that image, whether mineral, water, vegetation, climate, surface temperature and even skin problems. The mixture of pixels in the image might become a problem for proper data acquisition, since they are taken at a great distance from the surface. To correct this problem a spectral unmixing is performed, which consists of separating pure pixels from blend pixels and, to treat the latter to get their correct information, this process is called Endmembers extraction. There are several techniques that perform the extraction of Endmembers, each one with different characteristics for the pixels processing of an hyperspectral image. These techniques require different image processing using various software that make information extraction less complex; although in some cases, there is a greater complexity in the information storage; in the market there are several types of software programs that allow visualization from 3D to on-site processing of the image. The image taking or capture are made from various points; at satellite, terrestrial or surface levels, where images obtained by means of spectroscopy are highlighted; this technique allows us to have more clear and precise information of the elements captured in the image; this information is obtained through the spectral signature of those elements. Hyperspectral cameras are the main element by which these images are generated and today there is a wide variety of cameras enabling increasingly better results.

Más información

ID de Registro: 48425
Identificador DC: http://oa.upm.es/48425/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48425
Depositado por: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Depositado el: 17 Nov 2017 08:36
Ultima Modificación: 17 Nov 2017 08:36
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