Hyperspectral Data Conversion in the Case of Military Surveillance

Conversión de datos hiperespectrales en el caso de vigilancia militar

El artículo aborda el análisis de la conversión de datos hiperespectrales en bruto. Se mencionan algunas formas posibles de conversión de datos y su comparación. La comparación se basa tanto en la calidad de la conversión como en la usabilidad en el uso militar. El análisis se realiza sobre los datos reales tomados de la medición experimental. La calidad de la conversión se evalúa haciendo coincidir los datos convertidos con los datos tomados en el laboratorio.

1. Introducción

La ciencia [1] de las imágenes multiespectrales (MS) e hiperespectrales (HS) se basa en tomar una parte del espectro electromagnético y romperlo en pedazos con el propósito de realizar cálculos analíticos. Generalmente, se pueden utilizar múltiples bandas espectrales para la formación de imágenes (ver Fig. 1). Esta forma de crear la imagen se llama tubo de datos multivariante o multiespectral de dimensión MNK. MN es una resolución espacial del tubo de datos y K es el número de bandas espectrales. Cada capa del datacubo representa una imagen de banda estrecha en cierta banda espectral i. Otra interpretación del datacubo es que es un conjunto de vectores de imagen, en el que cualquier vector de imagen se reconoce como un espectro perteneciente a un elemento espacial de un píxel. Expresado de manera sencilla, toda la reflectancia espectral del objeto en el elemento espacial del píxel se conoce en el caso de las imágenes HS o MS, en contraposición al único color o intensidad en el caso de las imágenes tradicionales.

El datacubo se denomina multiespectral hasta 100 capas, sobre 100 capas hasta 1000 capas hiperespectral y sobre 1000 capas ultraespectral. Si el datacubo está formado por las capas con diferente significado físico, como la imagen visible de banda estrecha, la imagen térmica y la imagen en luz polarizada, el datacubo se denomina multiespectral y el vector de la imagen no representa el espectro.

A pesar de las diferencias entre el tubo de datos de MS y HS, ambos tienen una utilización significativa en los sistemas militares. Además de los sistemas de imágenes MS centrados en zonas espectrales específicas, los sistemas MS pueden utilizarse para la guía de misiles así como para la protección contra ellos [2]. Por otra parte, la imagen hiperespectral, que es más rica en información espectral, se utiliza ampliamente en muchas zonas; por ejemplo, en el ámbito militar está destinada a la adquisición y vigilancia de objetivos ocultos o camuflados.

2. Métodos de conversión de la radiación

Debido a la rica información espectral contenida en el tubo de datos HS, el procesamiento de datos está dirigido al procesamiento de las características espectrales de los objetos dentro del escenario imaginado. Por el contrario, las técnicas de reconocimiento de patrones espaciales comunes en la EM o el procesamiento de imágenes se asumen como una subsidiaria en las imágenes de HS. Así pues, el procesamiento de imágenes de la SA se centra en el reconocimiento de los espectros de reflectancia de los objetos en la imagen de la SA.