INFORMAÇÃO TÉCNICO - COMERCIAL Salvador Giró Infaimon Tel.: +351 234 312 034 · Fax: +351 234 312 035 infaimon.pt@infaimon.com · www.infaimon.com
SISTEMAS DIGITAIS DE AQUISIÇÃO DE IMAGENS VISÍVEIS, INFRAVERMELHOS E HIPERESPECTRAIS 2.a PARTE
PRINCÍPIOS DE UM ESPECTRÓGRAFO DE IMAGEM HIPERESPECTRAL Um espectrógrafo é um sistema que proporciona várias linhas de diferentes comprimentos de onda, correspondentes à linha da imagem de entrada. Os elementos básicos de um espectrógrafo de imagem hiperespectral são apresentados na Figura 7. Uma fonte de luz que ilumina o objecto a medir, uma lente de entrada (que neste caso será normalmente uma lente de câmara, mas que também pode ser uma objectiva de microscópio) que capta a radiação do objecto e forma uma imagem no plano da imagem, onde se encontra a fenda de entrada do espectrógrafo de imagem. Esta fenda apenas deixa passar uma linha da imagem, a sua abertura de entrada determinará o tamanho desta linha, com um comprimento e uma largura determinada. Cada ponto da imagem na direcção X tem a sua imagem na fenda de entrada. A radiação proveniente da fenda é bem colimada por uma lente ou por um espelho e dispersa-se através de um elemento de dispersão, que normalmente é um prisma ou uma fenda, de forma que a direcção de propagação da radiação depende de cada comprimento de onda. Posteriormente, através de uma lente de focagem, projecta-se o plano da imagem, onde se encontra o sensor da câmara. Cada ponto da imagem de entrada é representado no plano de imagem (sensor) por uma série de imagens monocromáticas que formam um espectro contínuo na direcção do eixo espectral. Assim, cada linha no sensor corresponderá à representação da resposta espectral da imagem da linha de entrada captada.
[Continuação da última edição]
O espectrógrafo de imagem permite, portanto, ao sensor 2D da câmara apresentar uma dimensão espacial de uma linha com o número de pixéis que o sensor tenha. Consequentemente, os pixéis na dimensão “X” corresponderão à dimensão espacial da linha captada e as linhas na direcção “Y” corresponderão a cada um dos comprimentos de onda. A imagem formada tem a área espacial do tamanho do CCD da câmara hiperespectral (Figura 8) (Mao et al. 1997). Portanto, uma imagem real será uma série de linhas de diferentes comprimentos de onda. A construção de uma série de imagens de diferentes comprimentos de onda deverá efectuar-se de acordo com o método mencionado anteriormente na descrição da utilização de câmaras lineares. Uma vez obtidas todas as imagens dos diferentes comprimentos de onda, podem realizar-se diferentes avaliações do seu conteúdo.
Figura 10 · Selecção de diversas bandas espectrais e construção de uma imagem por combinação. Neste caso, imagem de cor RGB, composta pelas bandas espectrais, de 650, 550, e 450 nm. Figura 8 · Câmara hiperespectral para trabalhar em espectro SWIR entre 900 e 2.500 nm (Imagem cedida por Xenics - www.xenics.com).
Figura 9 · Cubo espectral e selecção da imagem pertencente ao comprimento de onda de 550 nm.
[62]
robótica
Assim, como se pode ver na Figura 9, a partir da série de imagens obtidas é possível obter a imagem de um determinado comprimento de onda para ver o aspecto que apresenta nesse comprimento de onda. No caso desta Figura, foi obtida a imagem correspondente ao comprimento de onda verde de 550 nm. Além disso, e com os programas adequados, é possível fazer combinações de imagens. Da mesma forma que é obtida uma imagem a cores a partir do espectro RGB, é possível construir uma imagem a cores mas apenas seleccionando uma banda espectral concreta, como neste caso, onde se obtém a banda de 650 nm para o vermelho, a de 550 nm para o verde e a de 450 nm para o azul (Figura 10). Desta forma seria criada uma imagem a cores parecida à obtida por uma câmara a cores convencional. No entanto, podem ser feitas várias combinações de imagens, que permita destacar elementos de uma obra de arte, de acordo com as necessidades exigidas pelo investigador. Os programas mais avançados de análise de imagem permitem construir imagens por sobreposição de mais de três bandas espectrais.