Avances del proyecto de Investigacion "Superresolución de imágenes térmicas: fusión térmico+visible" en el que esta trabajando el Doctorando Javier Raimundo, con los tutores Serafín López-Cuervo y Juan Prieto
Las imágenes termográficas están lejos de igualar la resolución de las imágenes tomadas con otros sensores, como cámaras fotográficas comunes. Analizamos el uso de pansharpening en imágenes térmicas
El empleo de imágenes en el infrarrojo térmico es cada vez más usual en el campo científico y técnico. Sin embargo, a día de hoy, la resolución de los sensores termográficos todavía no llega a igualar a la obtenida con otros sensores de uso común como las cámaras fotográficas convencionales. Esto se debe a limitaciones físicas en el tipo de sensores empleados (microbolómetros), sensibles a la parte del espectro electromagnético correspondiente al infrarrojo térmico.
Los fabricantes de cámaras termográficas han seguido distintas aproximaciones al problema. En su mayoría, fusionan varias imágenes térmicas entre sí con el objeto de mejorar la resolución de la imagen final mediante las mínimas diferencias entre ellas.
En Teledetección existen, desde los años 70 del siglo pasado, una serie de algoritmos denominados Pansharpening que fusionan imágenes, correspondientes a la misma escena, tomados en el mismo instante con distintos sensores, unas de alta resolución procedentes de una parte del espectro electromagnético, con otras imágenes de sensores sensibles a otra parte del espectro de menor resolución. En origen, estos algoritmos se diseñaron para imágenes procedentes de satélites.
La fusión de imágenes térmicas con imágenes “comunes”, del espectro visible, mediante pansharpening se había investigado en primera aproximación, pero nunca se había analizado en profundidad. En este trabajo de investigación, se han analizado más de una docena de algoritmos de pansharpening, contrastando la calidad de los productos resultantes de la fusión.
Se diseñó una metodología por la cual la misma imagen térmica expresada en falso color (colores fríos, temperaturas menores; colores cálidos, temperaturas mayores) y expresada en escala de grises forman una imagen multiespectral de cuatro bandas. Esta imagen multiespectral es fusionada con una imagen de alta resolución (una banda) procedente de una cámara convencional.
Para poner a prueba la metodología diseñada, se procedió a tomar una serie de imágenes propias desde una plataforma aérea pilotada remotamente, RPAS, que montaba ambos sensores: una cámara termográfica y una cámara “normal” de espectro visible. Las imágenes térmicas originales tienen una resolución de 640 x 512 pixeles, mientras que las fotografías de espectro visible son de 3840 x 2160 pixeles. Ambas muestran la misma escena, en el mismo instante.
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| Figure 1 Imagen térmica a resolución original en escala de grises, tomada por el dron. Autor: Serafín López-Cuervo | Figure 2 Imagen térmica a resolución original, en falso color. Autor: Serafín López-Cuervo | Figure 3 Imagen de cámara convencional, en escala de grises. Autor: Serafín López-Cuervo |
Una vez fusionadas las imágenes térmicas y visuales, es necesario analizar la calidad de la mejora de resolución. Para ello, se han calculado una serie de índices de calidad basados en medidas estadísticas, que permiten conocer qué tan bueno ha sido el resultado desde varios puntos de vista. Los distintos índices miden la calidad desde un punto de vista de reconstrucción espacial (definición de detalles) o desde un punto de vista radiométrico (información espectral).
Figure 4 Imagen térmica de resolución mejorada mediante pansharpening. Autor: Javier Raimundo
En conclusión, el empleo de técnicas de pansharpening para la mejora de la resolución de imágenes térmicas ha quedado validado. Las imágenes termográficas se han aumentado de resolución en una ratio de 4x. A su vez, se ha determinado qué algoritmo de pansharpening es el más adecuado desde el punto de visto espacial y radiométrico.
Para un desarrollo más extenso de esta investigación, animamos al lector a acceder al artículo publicado: http://www.mdpi.com/1424-8220/21/4/1265
Palabras clave
Imagen térmica; infrarrojo térmico; termografía; fusión de imágenes; pansharpening; superresolución; RPAS
Área de conocimiento
Teledetección
Enlaces de interés
http://www.mdpi.com/1424-8220/21/4/1265