Imagen multiespectral: ¿para qué se utiliza?

Puede que te sorprenda saber que hay un tipo de fotografía que captura imágenes de cosas que no puedes ver. Se llama imágenes multiespectrales.

Las imágenes multiespectrales capturan la luz de un rango estrecho de longitudes de onda en todo el espectro electromagnético. Las imágenes multiespectrales se capturan con cámaras especiales que separan estas longitudes de onda utilizando filtros, o con instrumentos que son sensibles a longitudes de onda particulares, incluida la luz de frecuencias que son invisibles para el ojo humano (infrarrojos y ultravioleta, por ejemplo).

Su cámara digital tradicional captura la luz que incide sobre el sensor. El sensor captura imágenes de la misma manera que su ojo percibe el color. Para ello, su cámara utiliza filtros de banda ancha para dividir la luz en tres canales: rojo, verde y azul (RGB). Una cámara multiespectral, por otro lado, captura información que no está disponible para el observador humano ni para una cámara RGB típica.

Las imágenes multiespectrales fueron desarrolladas por la NASA para imágenes basadas en el espacio, pero ahora se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Entonces, ¿para qué se utilizan las imágenes multiespectrales? Vamos a ver.

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Imágenes basadas en el espacio

Si alguna vez ha visto una imagen infrarroja de la Tierra tomada desde el espacio, probablemente haya visto una imagen capturada con una cámara o instrumento de imágenes multiespectrales. Los satélites de observación de la Tierra llevan una serie de instrumentos para medir la radiación infrarroja y ultravioleta. Las imágenes multiespectrales combinan entre dos y cinco bandas de imágenes espectrales en un solo sistema óptico.

Los instrumentos de imágenes multiespectrales instalados en Terra de la NASA y Worldview-2 de Digital Globe han brindado a las investigaciones una nueva forma de observar la tierra, especialmente para la investigación agrícola y el mapeo de desastres naturales y provocados por el hombre.

Sensores remotos

Los satélites Landsat utilizan sensores multiespectrales que ayudan a los analistas a estudiar el uso de la tierra y los cambios en la cobertura de la tierra, las tendencias y los ciclos de la producción agrícola y de la vegetación, la calidad del agua y el medio ambiente, los suelos, la geología y otros problemas científicos y de recursos terrestres. De hecho, Landsat ha sido una de las fuentes más importantes de datos multiespectrales de resolución media a nivel mundial.

Seguimiento de objetivos militares

Muchas de las amenazas a las que se enfrentan los militares de hoy no son convencionales. Los enemigos suelen tener una ventaja en su terreno local, una ventaja que debe ser monitoreada desde la distancia. Las imágenes multiespectrales tienen una amplia variedad de aplicaciones militares, incluida la localización de explosivos improvisados, el descubrimiento de movimientos enemigos durante la noche y la medición de la profundidad de los búnkeres ocultos.

Las imágenes multiespectrales se utilizan para detectar y rastrear objetivos militares porque mide el infrarrojo de onda media y el infrarrojo de onda larga. Las imágenes multiespectrales miden la radiación inherente a un objeto, independientemente de la presencia de cualquier fuente de luz externa. Este tipo de detección también se conoce como imagen térmica.

Detección de minas terrestres

Las imágenes multiespectrales también se utilizan para detectar minas terrestres y misiles subterráneos mediante el análisis de la emisividad de las superficies terrestres. Los drones que vuelan sobre antiguos campos de batalla utilizan una cámara que adquiere imágenes registradas en seis bandas espectrales, que luego se analizan con un software que identifica las minas terrestres de metal y plástico.

El suelo en la superficie y el suelo debajo de la superficie poseen diferentes propiedades físicas y químicas que pueden detectarse con análisis multiespectral. El suelo perturbado presenta una mayor emisividad en una longitud de onda específica, y el análisis de imágenes de este suelo ayuda a los comandantes militares a identificar ubicaciones probables de minas terrestres. La detección de minas terrestres enterradas recientemente y dispositivos explosivos improvisados ​​que utilizan imágenes multiespectrales es un campo en crecimiento.

Detección de misiles balísticos

El componente más importante en la defensa de misiles balísticos no son los misiles tierra-aire que interceptan los misiles balísticos, sino los sensores multiespectrales que detectan los misiles balísticos.

Los sistemas de defensa de misiles balísticos detectan, rastrean e interceptan misiles balísticos enemigos. El sistema consta de un sistema de advertencia de misiles balísticos, un sistema de discriminación de objetivos, un sistema de guía de misiles antibalísticos y un sistema de comunicación de comando y control. Las imágenes multiespectrales se utilizan en la etapa de detección. Los misiles balísticos intercontinentales emiten radiación invisible durante su fase de impulso. Las imágenes multiespectrales detectan el cuerpo del misil (infrarrojo de onda media) así como las plumas del cohete (infrarrojo de onda larga).

Análisis de documentos y pinturas

Las imágenes multiespectrales también se utilizan para interpretar papiros antiguos y otros documentos de la antigüedad mediante imágenes de los documentos en el rango infrarrojo. Por lo general, escribir en documentos antiguos parece a simple vista como tinta negra sobre papel negro. Pero cuando se ve con una cámara de imágenes multiespectrales, la diferencia entre la tinta y el papel es más clara debido a la forma en que la tinta y el papel reflejan la luz infrarroja.

Agricultura

Las imágenes multiespectrales se utilizan en la agricultura para gestionar los cultivos, el suelo, la fertilización y el riego de forma más eficaz. Las cámaras multiespectrales montadas debajo de drones agrícolas detectan bandas de ondas verdes, rojas, rojas e infrarrojas cercanas para capturar imágenes visibles e invisibles de cultivos y vegetación. Las imágenes multiespectrales ayudan a los agricultores a minimizar el uso de aerosoles, fertilizantes e irrigación, al tiempo que aumentan el rendimiento de sus campos.

imagen multiespectral de una granja
Las imágenes multiespectrales ayudan a los agricultores

Los agricultores integran sus imágenes multiespectrales con software agrícola especializado que traduce las imágenes en datos significativos. Estos datos incluyen información sobre la telemetría de la tierra, la condición del suelo y el progreso del cultivo, y ayudan al agricultor a monitorear, planificar y administrar la finca de manera más efectiva, lo que ahorra tiempo y dinero y reduce el uso de pesticidas.

Cuidado de la salud

Los primeros y más exitosos usos de las imágenes multiespectrales fueron en la medicina diagnóstica. Las imágenes multiespectrales permiten a los proveedores de atención médica identificar la presencia de enfermedades que son difíciles de identificar con otros medios. Con el tiempo, las imágenes multiespectrales se combinaron con la nanotecnología para diagnosticar problemas de salud a nivel de células individuales.

Imágenes multiespectrales utilizadas en la asistencia sanitaria.
Imágenes multiespectrales en medicina diagnóstica.

La luz interactúa con el tejido biológico de diferentes formas, dependiendo de la longitud de onda de la luz. Esto hace que las imágenes espectrales multiespectrales sean una herramienta poderosa para aplicaciones biomédicas y químicas. Por ejemplo, las imágenes capturadas en la longitud de onda del infrarrojo cercano ayudan a los médicos a tomar medidas de profundidad en cromóforos de tejido y sangre, como oxihemoglobina, desoxihemoglobina y bilirrubina. Las imágenes espectrales tienen el beneficio adicional de no ser invasivas, lo que las hace útiles para evaluar quemaduras e inflamación de la piel.

Forense

Las imágenes multiespectrales también se utilizan para analizar pruebas forenses en la escena del crimen y también en el laboratorio. condiciones o directamente en la escena del crimen. Las imágenes multiespectrales son valiosas para los equipos forenses porque es una forma no destructiva y sin contacto de analizar la evidencia. Además, no requiere preparación de muestras, lo que garantiza la integridad de la evidencia. Las imágenes multiespectrales se utilizan para el análisis forense de huellas dactilares, manchas de sangre, tintas, residuos de polvo y documentos.

Monitoreo ambiental

Las imágenes multiespectrales se utilizan para recopilar datos de áreas peligrosas e inaccesibles. Las aplicaciones de detección remota incluyen monitoreo deforestación en áreas como la Cuenca del Amazonas, glacial características en las regiones ártica y antártica, y sonido de profundidad de las profundidades costeras y oceánicas.

Detección de floraciones de algas

Se están utilizando imágenes multiespectrales desde el espacio para mapear y monitorear las floraciones de algas en las aguas costeras. Las floraciones de algas son un crecimiento rápido de algas microscópicas o cianobacterias en el agua, que a menudo resultan en una espuma coloreada en la superficie. La ciencia de la detección de floraciones de algas con imágenes multiespectrales está en su infancia debido a la presencia de sedimentos en suspensión. y materia orgánica disuelta, que interfiere con las imágenes.

Topografía y cartografía

Los sistemas tradicionales de longitud de onda única son buenos para revelar dónde están las cosas en el suelo, son menos capaces de determinar cuáles son esas cosas. Las imágenes multiespectrales permiten a los topógrafos comparar la respuesta de reflectancia única de un objetivo para cada longitud de onda emitida, lo que proporciona un análisis más detallado y una mejor discriminación del objetivo.

Cámaras de imágenes multiespectrales

cámara multiespectral
Se pueden comprar varias cámaras multiespectrales en el mercado abierto.

Se pueden comprar varias cámaras multiespectrales en el mercado abierto. Estos incluyen unidades portátiles y las que se pueden conectar a un dron. Los precios van desde $ 2,400 en el extremo más bajo para cámaras de drones hasta $ 44,000 para unidades portátiles especializadas.

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