Sistema de Adquisión de Imágenes Ópticas Multiespectrales
El uso de las imágenes ópticas multiespectrales (IMEs) brinda amplia información para la caracterización y extracción de información de objetos de naturaleza variada. El origen de las imágenes multiespectrales (IMEs) se remonta a la Segunda Guerra Mundial, la guerra de Vietnam y la de Korea. Por ejemplo, durante la guerra de Vietnam en la década del 60, las IMEs se emplearon con el objetivo de realizar el reconocimiento aéreo de zonas estratégicas y discriminar la vegetación natural de la simulada mediante camuflajes [1].
Esta técnica consiste en registrar la fracción de la radiación electromagnética reflejada por los objetos en determinados zonas del espectro electromagnético. Cuando particularmente la región del espectro es la visible por el ojo humano, se le conoce como imágenes ópticas, y en general comprende a las longitudes de onda desde 380 a 780 nm conocida como zona visible e infrarroja cercana (Vis-NIR).
Debido a que cada objeto en particular tiene su propia firma espectral se puede identificar los elementos que los componen. Por ejemplo: el agua, las plantas, la sangre, entre otros, tienen una forma típica en un intervalo de longitudes de ondas.
Las aplicaciones actuales de las IMEs son innumerables y constituyen un campo activo de investigación, que abarca desde las tradicionales aplicaciones de reconocimiento del terreno con fines militares, agrícolas, mineros, hasta el uso en aplicaciones médicas con enfoque diagnóstico y terapéutico [2-3].
En este artículo se presenta una propuesta de arreglo óptico para realizar la adquisición de IMEs en la región espectral contenida en el intervalo de 400-720 nm siendo además caracterizada cada una de sus partes. El sistema se basa esencialmente en: 1) un filtro de cristal líquido (VariSpec Vis) con el cual se le establece vía puerto USB la longitud de onda de iluminación, 2) la fuente de luz, 3) una fibra óptica para conducir la luz de iluminación hasta la muestra, 4) lentes convergentes para producir el acoplamiento entre partes del sistema y 5) una cámara CMOS (greatPoint) para el sensado de las imágenes ópticas. El sistema se controla mediante un programa desarrollado en MATLAB que realiza la adquisición de las IMEs a la longitud de onda especificada.
Las especificaciones técnicas fundamentales de los diferentes dispositivos que forman parte del arreglo óptico propuesto se resumen en la tabla 1.
Tabla 1. Principales características técnicas de los dispositivos usados en el arreglo óptico: cámara Point Gray, lente Computar y filtro óptico VariSpec.
De acuerdo con la caracterización de cada una de estas partes se pudo concluir que el perfil espectral que se alcanza para el sistema de iluminación y adquisición de IMEs es el apropiado para generar espectros de reflexión difusa cuando se emplea como fuente de luz una lámpara de halógeno de 50 W, mientras que al usar una fuente de luz Fiber Lite MH-100 se observó que es más adecuada para extraer imágenes a longitudes de ondas específicas.
El único inconveniente de que con la lámpara de halógeno se alcancen niveles de iluminación inferiores a los obtenidos con esta última se puede solucionar seleccionando una de potencia mayor (100 o 150 W), que también están disponibles en el mercado especializado. La medición de espectros de reflexión difusa en objetos de prueba con espectros conocidos mediante el arreglo propuesto son alentadores, aunque se debe continuar la comparación cuantitativa de los mismos cuando sean obtenidos con un espectrómetro comercial validado por el productor.
Estos resultados formaron parte del proyecto de tesis concluido de un estudiante del programa de estudio de la Maestría en Computación Óptica dentro del Grupo de Óptica Biomédica de la Universidad Politécnica de Tulancingo (UPT). Las investigaciones en este sentido continúan con el desarrollo de tesis de Maestría de dos estudiantes las cuales están enfocadas a resolver problemas en la región del Estado de Hidalgo. Referencias
[1] Chapter 12 Multispectral Imagery http://space.au.af.mil/primer/multispectral_imagery.pdf
[2] M.L. Askoura, F. Vaudelle and J.P. L’Huillier, Experimental Study of Light Propagation in Apple Tissues Using a Multispectral Imaging System, 3, 50 2016.
[3]. A. Vogel, et al. Using noninvasive multispectral imaging to quantitatively assess tissue vasculature, J Biomed Opt. 2007; 12(5): 051604.