Ver lo invisible: Los fundamentos de las imágenes hiperespectrales

Los fundamentos de las imágenes hiperespectrales
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Nuestros ojos humanos son potentes detectores de ondas electromagnéticas que reaccionan a longitudes de onda entre los 400 nm (color violeta) y los 700 nm (color rojo). Sin embargo, el espectro de ondas es mucho mayor e invisible a nuestros ojos. La tecnología en la actualidad nos permite contar con cámaras especializadas en detectar un rango mayor de frecuencias, estas son las llamadas cámaras hiperespectrales, capaces de obtener una información completa de una banda del espectro.

Funcionamiento: Sensores y muchos colores

Una cámara hiperespectral opera de manera muy similar a la cámara que posee nuestro celular, pero de forma un poco más compleja y cara. Al igual que una cámara común, una cámara hiperespectral está compuesta por una matriz de sensores sensibles a un determinado rango del espectro electromagnético; por lo general, el rango comprende desde el ultravioleta hasta el infrarrojo.

Luego, cada pixel reacciona de manera distinta a las frecuencias que recibe, es decir, si en un pixel de nuestro celular la luz se descompone en tres niveles de “RGB” (siglas en inglés para Rojo, Verde y Azul), para el caso de hiperespectral un pixel está representado por cientos de componentes que corresponden a una longitud de onda distinta de esa banda del espectro. 🤯

Saber de qué está compuesto un objeto sin tocarlo

Bueno, ya sabemos un poco más sobre el funcionamiento del sensor, pero ¿cuál es el fenómeno físico que trata de representar esta cámara? Ocurre lo siguiente: cuando un objeto cualquiera en la naturaleza es expuesto a una fuente de fotones (o luz), estos reaccionan a un nivel atómico ante esa fuente, absorbiendo, devolviendo o dispersando parte de esa energía.

Es decir, una cámara hiperespectral da cuenta de este cambio en el objeto al momento de ser expuesto a la luz o fuente de energía, y aquí está la magia. Una piedra tiene una reacción completamente diferente a la de una hoja de un árbol, es decir, ambas devuelven cosas distintas, o dicho en lenguaje técnico, tienen una firma hiperespectral distinta, de manera que podemos saber cómo está compuesto un material sin tocarlo y sólo iluminándolo (al menos, superficialmente).

El requisito fundamental para que el sistema funcione, es iluminar el objeto de estudio con bastante energía, por lo que un satélite sólo puede capturar imágenes hiperespectrales de día, salvo que tenga un gran foco de luz artificial.

Finalmente, resulta interesante desde el punto de vista académico e industrial el extraer dicha información para su interpretación y mejorar la toma de decisiones. En Odd Industries utilizamos estas imágenes por ser extremadamente ricas en información y por tener aplicaciones innumerables para observar el mundo natural.

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