La principal diferencia entre multiespectral e hiperespectral es el número de bandas y cuán estrechas son las bandas.
Las imágenes multiespectrales generalmente se refieren a 3 a 10 bandas. Cada banda tiene un título descriptivo.
Hoy, exploraremos las diferencias entre este tipo de imágenes.
También esperamos proporcionarle una intuición sobre el espectro EM y los diferentes tipos de sensores con estas capacidades.
¿Cuáles son las diferencias entre las imágenes multiespectrales e hiperespectrales?
La principal diferencia entre multiespectral e hiperespectral es el número y los espectros de radiación electromagnética que contiene cada banda.
Por ejemplo, los canales a continuación incluyen infrarrojos rojos, verdes, azules, de infrarrojo cercano e onda corta.
Las imágenes hiperespectrales consisten en bandas mucho más estrechas (10-20 nm). Una imagen hiperespectral podría tener cientos o miles de bandas. En general, no tienen nombres de canales descriptivos.
¿Qué son las imágenes multiespectrales?
Un ejemplo de un sensor multiespectral es Landsat-8. Por ejemplo, Landsat-8 produce 11 imágenes con las siguientes bandas:
- Aerosol costero en la banda 1 (0.43-0.45 um)
- Azul en la banda 2 (0.45-0.51 um)
- Verde en la banda 3 (0.53-0.59 um)
- Rojo en la banda 4 (0.64-0.67 um)
- Cerca de infrarrojo (NIR) en la banda 5 (0.85-0.88 um)
- Infrarrojo de onda corta (SWIR 1) en la banda 6 (1.57-1.65 um)
- Infrarrojo de onda corta (SWIR 2) en la banda 7 (2.11-2.29 um)
- Panchromatic en la banda 8 (0.50-0.68 um)
- Cirrus en la banda 9 (1.36-1.38 um)
- Infrarrojo térmico (TIRS 1) en la banda 10 (10.60-11.19 um)
- Infrarrojo térmico (TIRS 2) en la banda 11 (11.50-12.51 um)
Cada banda tiene una resolución espacial de 30 metros excepto las bandas 8, 10 y 11. Mientras que la banda 8 tiene una resolución espacial de 15 metros, las bandas 10 y 11 tienen un tamaño de píxel de 100 metros. Debido a que la atmósfera absorbe las luces en estas longitudes de onda, no hay banda en el rango de 0.88-1.36.
¿Qué son las imágenes hiperespectrales?
En 1994, la NASA planeó el primer satélite hiperespectral llamado TRW Lewis. Desafortunadamente, la NASA perdió contacto con él poco después de su lanzamiento.
Pero más tarde, la NASA tuvo una exitosa misión de lanzamiento. En 2000, la NASA lanzó el satélite EO-1 que transportaba el sensor hiperespectral Hyperion. De hecho, el espectrómetro de imagen Hyperion (parte del satélite EO-1) fue el primer sensor hiperespectral del espacio.
Hyperion produce imágenes de resolución de 30 metros en 242 bandas espectrales (0.4-2.5 um). Si desea probar imágenes de Hyperion para usted, puede descargar los datos de forma gratuita en el USGS Earth Explorer.
Hyperion realmente inició el inicio de la imagen hiperespectral desde el espacio. Por ejemplo, otras misiones de imágenes hiperespectrales desde el espacio incluyen:
- Proba-1 (ESA) en 2001
- Prisma (Italia) en 2019
- Enmap (Alemania) en 2020
- Hisui (Japón) en 2020
- Hyspiri (Estados Unidos) en 2024
Una intuición para multiespectral e hiperespectral
Cuando lees esta publicación, tus ojos ven la energía reflejada. Pero una computadora lo ve en tres canales: rojo, verde y azul.
- Si fueras un pez dorado, verías luz de manera diferente. Un pez dorado puede ver radiación infrarroja que es invisible para el ojo humano.
- Las abejas pueden ver la luz ultravioleta. Nuevamente, los humanos no pueden ver la radiación ultravioleta de nuestros ojos, pero UV-B nos perjudica.
Ahora, ¿imagina si pudiéramos ver el mundo a los ojos de un humano, pez dorado y abejorros? En realidad, podemos. Hacemos esto con sensores multiespectrales e hiperespectrales.
Imágenes multiespectrales vs hiperespectrales
- Multispectral: 3-10 bandas más amplias.
- Hiperespectral: cientos de bandas estrechas.
El espectro electromagnético
Visible (rojo, verde y azul), infrarrojos y ultravioleta son regiones descriptivas en el espectro electromagnético. Nosotros, los humanos, inventamos estas regiones con nuestro propósito de clasificarlas convenientemente. Cada región se clasifica en función de su frecuencia (V).
- Los humanos ven la luz visible (380 nm a 700 nm)
- Y peces dorados ver infrarrojo (700 nm a 1 mm)
- Abejorros ver ultravioleta (10 nm a 380 nm)
Las imágenes multiespectrales e hiperespectrales otorgan el poder de ver como los humanos (rojo, verde y azul), los peces dorados (infrarrojos) y los abejorros (ultravioleta). En realidad, podemos ver aún más que esto como la radiación EM reflejada en el sensor.
Resumen: multiespectral vs hiperespectral
Tener un mayor nivel de detalle espectral en imágenes hiperespectrales da la mejor capacidad de ver a los invisibles . Por ejemplo, la teleal remota hiperespectral distinguía entre 3 minerales debido a su alta resolución espectral. Pero el mapeador temático Landsat multiespectral no pudo distinguir entre los 3 minerales.
Pero una de las caídas es que agrega un nivel de complejidad. Si tiene 200 bandas estrechas para trabajar, ¿cómo puede reducir la redundancia entre los canales?
Las imágenes hiperespectrales y multiespectrales tienen muchas aplicaciones del mundo real. Por ejemplo, utilizamos imágenes hiperespectrales para mapear especies invasoras y ayudar en la exploración mineral.
Hay cientos de aplicaciones más en las que multiespectral e hiperespectral nos permiten comprender el mundo. Por ejemplo, lo usamos en los campos de la agricultura, la ecología, el petróleo y el gas, los estudios atmosféricos y más.
¿Qué es la imagen hiperespectral?
La imagen hiperespectral (HSI) es una técnica que analiza un amplio espectro de luz en lugar de simplemente asignar colores primarios (rojo, verde, azul) a cada píxel. La luz que golpea cada píxel se divide en muchas bandas espectrales diferentes para proporcionar más información sobre lo que se fotografió.
¿Para qué se usa la cámara hiperespectral?
Las imágenes hiperespectrales, también conocidas como espectroscopia de imágenes, se pueden usar para detectar si la vegetación está viva o muriendo, incluso si la vegetación parece verde y saludable a simple vista. Las imágenes hiperespectrales también se pueden usar para clasificar diferentes tipos de rocas en imágenes aéreas y mucho más.
¿Cuál es la diferencia entre la imagen multiespectral e hiperespectral?
Las imágenes hiperespectrales involucran bandas espectrales estrechas, generalmente contiguas, que incluyen posiblemente cientos o miles de espectros, mientras que las imágenes multiespectrales involucran bandas espectrales de diferentes anchos de banda, no necesariamente contiguas.
Qué sensor se usa para imágenes hiperespectrales
Escaneo de la sala de empuje
Los sensores HYPERSPEC® son cámaras hiperespectrales de barrido lineal (a veces llamadas sensores de escoba) que recogen la luz reflejada a través de una rendija de imagen.