Sistemas digitais de aquisição de imagens visíveis, infravermelhos e hiperespectrais - 2ª parte

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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.

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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.

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INFORMAĂ‡ĂƒO TÉCNICO - COMERCIAL

necessidade de arquivamento e divulgação de imagens de obras de arte tornam esta tecnologia numa necessidade imprescindĂ­vel. As novas metodologias de trabalho sĂŁo cada vez mais multidisciplinares e podem ser utilizadas em diferentes ĂĄreas da ciĂŞncia, da indĂşstria e da cultura. Uma destas novas tecnologias consiste na espectrograďŹ a de imagens hiperespectrais. Foi descrito o seu mĂŠtodo de funcionamento e as bases utilizadas e foram enumeradas as diferentes aplicaçþes em vĂĄrias ĂĄreas da ciĂŞncia e da tĂŠcnica, que podem servir como ponto de partida para a investigação de aplicaçþes semelhantes no mundo da arte. As aplicaçþes da espectrograďŹ a de imagens hiperespectrais na ĂĄrea da arte ainda nĂŁo sĂŁo muito numerosas mas estĂŁo a começar a ser utilizadas pelos principais museus e pelos mais prestigiados centros de restauração a nĂ­vel mundial. É possĂ­vel concluir, portanto, que esta ĂŠ uma tecnologia de aplicação recente mas com um futuro espectacular.

AGRADECIMENTOS Quero agradecer especialmente aos meus colegas da empresa INFAIMON as suas sugestĂľes e contribuição de material relacionado com as aplicaçþes hiperespectrais, tanto a nĂ­vel geral, como em relação ao mundo da arte em particular. AlĂŠm disso, quero agradecer muito sinceramente a Araceli GabaldĂłn por tudo o que aprendi acerca da restauração de obras de arte, acredito sinceramente que seja um poço de conhecimento cientĂ­ďŹ co e uma das especialistas mais destacadas no nosso paĂ­s. Foi um prazer e uma honra colaborar com ela durante todos estes anos e, em especial, no desenvolvimento do projecto VARIM. Finalmente, quero agradecer a Marian del Egido pela oportunidade que me deu de poder colocar esta nova tecnologia ao alcance de todos os proďŹ ssionais na ĂĄrea da arte que possam estar interessados nestes novos mĂŠtodos de trabalho.

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