Imágenes multiespectrales

Las longitudes de onda son aproximadas; los valores exactos dependen de los instrumentos específicos (por ejemplo, las características de los sensores del satélite para la observación de la Tierra, las características de la iluminación y los sensores para el análisis de documentos):

• La luz azul , de 450 a 515/520  nm, se utiliza para la obtención de imágenes de la atmósfera y de aguas profundas, y puede alcanzar profundidades de hasta 50 metros (150 pies ) en aguas claras. 
• El espectro verde , de 515/520–590/600  nm, se utiliza para obtener imágenes de vegetación y estructuras de aguas profundas, hasta 90 pies (30 m) en aguas claras. 
• La luz roja , de 600/630 a 680/690  nm, se utiliza para obtener imágenes de objetos artificiales, en agua de hasta 9 metros (30 pies) de profundidad, suelo y vegetación. 
• El infrarrojo cercano (NIR), de 750 a 900  nm, se utiliza principalmente para obtener imágenes de la vegetación.
• La luz infrarroja media (MIR), de 1550 a 1750  nm, se utiliza para obtener imágenes de la vegetación, el contenido de humedad del suelo y algunos incendios forestales .
• La luz infrarroja lejana (FIR), de 2080 a 2350  nm, se utiliza para obtener imágenes del suelo, la humedad, las características geológicas, los silicatos, las arcillas y los incendios.
• La termografía infrarroja , de 10.400 a 12.500 nm, utiliza la radiación emitida en lugar de la reflejada para obtener imágenes de estructuras geológicas, diferencias térmicas en las corrientes de agua, incendios y para estudios nocturnos.
• El radar y las tecnologías relacionadas son útiles para cartografiar el terreno y detectar diversos objetos.

• MicroMSI cuenta con el respaldo de la NGA .
• Opticks es una aplicación de teledetección de código abierto.
• Multispec es un software gratuito de análisis multiespectral. ^{[ 8 ]}
• Gerbil es un software de visualización y análisis multiespectral de código abierto. ^{[ 9 ]}

La imagen multiespectral mide la emisión de luz y se utiliza a menudo para detectar o rastrear objetivos militares. En 2003, investigadores del Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos y de la Alianza Tecnológica Colaborativa de Laboratorios Federales informaron sobre una matriz de plano focal (FPA) de imagen multiespectral de doble banda. Esta FPA permitió a los investigadores observar dos planos infrarrojos (IR) al mismo tiempo. ^{[ 10 ]} Debido a que las tecnologías de infrarrojo de onda media (MWIR) e infrarrojo de onda larga (LWIR) miden la radiación inherente al objeto y no requieren una fuente de luz externa, también se las conoce como métodos de imagen térmica .

El brillo de la imagen producida por una cámara termográfica depende de la emisividad y la temperatura del objeto. ^{[ 11 ]}  Cada material tiene una firma infrarroja que ayuda a identificar el objeto. ^{[ 12 ]} Estas firmas son menos pronunciadas en los sistemas hiperespectrales (que capturan imágenes en muchas más bandas que los sistemas multiespectrales) y cuando se exponen al viento y, de forma más drástica, a la lluvia. ^{[ 12 ]} A veces, la superficie del objetivo puede reflejar energía infrarroja. Esta reflexión puede distorsionar la lectura real de la radiación inherente del objeto. ^{[ 13 ]} Los sistemas de imágenes que utilizan tecnología MWIR funcionan mejor con las reflexiones solares en la superficie del objetivo y producen imágenes más nítidas de objetos calientes, como motores, en comparación con la tecnología LWIR. ^{[ 14 ]} Sin embargo, LWIR funciona mejor en entornos brumosos como humo o niebla porque se produce menos dispersión en las longitudes de onda más largas. ^{[ 11 ]} Los investigadores afirman que las tecnologías de doble banda combinan estas ventajas para proporcionar más información de una imagen, particularmente en el ámbito del seguimiento de objetivos. ^{[ 10 ]}

Para la detección de objetivos nocturnos, la imagen térmica superó a la imagen multiespectral de banda única. La tecnología de doble banda MWIR y LWIR resultó en una mejor visualización durante la noche que la MWIR sola. Cita. El Ejército de los EE. UU. informa que su FPA de doble banda LWIR/MWIR demostró una mejor visualización de vehículos tácticos que la MWIR sola después de rastrearlos tanto de día como de noche.

La mayoría de los radiómetros para teledetección (RS) adquieren imágenes multiespectrales. Al dividir el espectro en muchas bandas, la multiespectral es lo opuesto a la pancromática , que registra solo la intensidad total de la radiación que incide en cada píxel . ^{[ 15 ]} Por lo general, los satélites de observación de la Tierra tienen tres o más radiómetros . Cada uno adquiere una imagen digital (en teledetección, llamada "escena") en una pequeña banda espectral. Las bandas se agrupan en regiones de longitud de onda según el origen de la luz y los intereses de los investigadores.

Los satélites meteorológicos modernos producen imágenes en una variedad de espectros. ^{[ 16 ]}

La imagen multiespectral combina de dos a cinco bandas de imagen espectral de ancho de banda relativamente grande en un único sistema óptico. Un sistema multiespectral generalmente proporciona una combinación de bandas visibles (0,4 a 0,7 µm), infrarrojas cercanas (NIR; 0,7 a 1 µm), infrarrojas de onda corta (SWIR; 1 a 1,7 µm), infrarrojas de onda media (MWIR; 3,5 a 5 µm) o infrarrojas de onda larga (LWIR; 8 a 12 µm) en un solo sistema. — Valerie C. Coffey ^{[ 17 ]}

En el caso de los satélites Landsat , se han utilizado varias designaciones de bandas diferentes, llegando a haber hasta 11 bandas ( Landsat 8 ) que componen una imagen multiespectral. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Las imágenes espectrales con una resolución radiométrica más alta (que involucra cientos o miles de bandas), una resolución espectral más fina (que involucra bandas más pequeñas) o una cobertura espectral más amplia pueden denominarse hiperespectrales o ultraespectrales. ^{[ 20 ]}

La imagen multiespectral puede emplearse para la investigación de pinturas y otras obras de arte. ^{[ 4 ]} La pintura se irradia con rayos ultravioleta , visible e infrarrojo , y la radiación reflejada se registra en una cámara sensible a esta región del espectro. La imagen también puede registrarse utilizando la radiación transmitida en lugar de la reflejada. En casos especiales, la pintura puede irradiarse con rayos UV , VIS o IR, y se puede registrar la fluorescencia de pigmentos o barnices . ^{[ 21 ]}

El análisis multiespectral ha ayudado en la interpretación de papiros antiguos , como los encontrados en Herculano , al obtener imágenes de los fragmentos en el rango infrarrojo (1000  nm). A menudo, el texto de los documentos aparece a simple vista como tinta negra sobre papel negro. A 1000  nm, la diferencia en cómo el papel y la tinta reflejan la luz infrarroja hace que el texto sea claramente legible. También se ha utilizado para obtener imágenes del palimpsesto de Arquímedes , capturando imágenes de las hojas de pergamino en anchos de banda de 365 a 870  nm y luego utilizando técnicas avanzadas de procesamiento digital de imágenes para revelar el texto subyacente con la obra de Arquímedes. ^{[ 22 ]} La imagen multiespectral se ha utilizado en un proyecto de la Fundación Mellon en la Universidad de Yale para comparar tintas en manuscritos ingleses medievales. ^{[ 5 ]}

La imagen multiespectral también se ha utilizado para examinar decoloraciones y manchas en libros y manuscritos antiguos. Comparar la "huella espectral" de una mancha con las características de sustancias químicas conocidas permite identificarla. Esta técnica se ha empleado para examinar textos médicos y alquímicos , buscando indicios sobre las actividades de los primeros químicos y las posibles sustancias químicas que pudieron haber utilizado en sus experimentos. Al igual que un cocinero derrama harina o vinagre sobre un libro de cocina, un químico primitivo podría haber dejado evidencia tangible en las páginas de los ingredientes utilizados para elaborar medicamentos. ^{[ 23 ]}