Tratamiento de imágenes aéreas

Tratamiento de imágenes aéreas

Ya os habréis dado cuenta de que los drones son cada vez más utilizados hoy en día. La razón principal es la disminución de su precio, por lo que tomar imágenes aéreas usando drones es más competitivo que usar otros dispositivos, como aviones, helicópteros o satélites.

Esto permite realizar campañas de medición especializadas, en lugar de utilizar imágenes de bases de datos, lo que posibilita la utilización de imágenes más detalladas.

Pero, ¿qué es la fotografía aérea y cómo funciona? La fotografía aérea no es sólo el proceso de tomar fotografías desde el aire, sino también el tratamiento de estas imágenes. Hay muchas variables involucradas en la adquisición aérea de imágenes que deben ser consideradas para asegurar que los datos sean lo suficientemente útiles para obtener los resultados deseados.

La principal ventaja de las imágenes aéreas es su capacidad para ver elementos del paisaje, que son muy difíciles de ver desde el nivel del suelo.

Las fotografías aéreas se toman en dos formas básicas, oblicuas o verticales, y ambas tienen usos y aplicaciones diferentes.

Oblicuas: estas imágenes se toman generalmente en ángulo, típicamente de 45 grados, pero puede ser cualquier ángulo que dé la mejor visión del área fotografiada. La imagen oblicua se utiliza principalmente en arqueología para tomar un encuadre más amplio de la zona bajo estudio y el área alrededor de ella, y también para dar profundidad. Casi siempre se toman a una elevación mucho menor que en el caso de la fotografía vertical, y su aplicación es bastante limitada ya que a menudo solo sirve para un propósito muy específico. Estas imágenes se adquieren desde pequeñas aeronaves fijas, como drones, y son perfectamente adecuadas para el monitoreo de la erosión y el desgaste de monumentos a través del tiempo.

Verticales: tomar una fotografía cenital sobre un paisaje es la forma más habitual de la fotografía aérea. Es una vista en planta, por lo que no hay perspectiva que distorsione la imagen. Por otro lado, es difícil interpretar las características de la zona fotografiada, tales como cambios de altura.

Aplicaciones de las imágenes aéreas

En arqueología: la fotografía aérea es ideal para localizar monumentos perdidos, especialmente aquellos que no son visibles a nivel del suelo, los que están bajo el suelo y no se pueden ver a pie y los que sólo se pueden ver bajo ciertas condiciones.

En agricultura: los agricultores pueden obtener informes sobre sus campos de cultivo, así como datos estadísticos, utilizando imágenes aéreas multiespectrales de dispositivos especiales, como cámaras térmicas. CARTIF tiene experiencia en la utilización este tipo de dispositivos en proyectos de I+D (más información).

En el estudio del cambio climático: es posible detectar ríos que se estén secando, ver la reducción de los lagos interiores, bosques moribundos, etc. Los investigadores pueden almacenar registros a lo largo los años para estudiar los efectos locales del cambio climático y los riesgos para los ecosistemas locales. Las fotografías aéreas localizadas son fundamentales para ese propósito.

En otras ciencias de la Tierra: también pueden usarse para estudiar el proceso de cambios naturales, como variaciones en el suelo y la geología en el tiempo, así como cambios en el terreno subyacente que conduce a desastres como deslizamientos de tierra.

Energía e infraestructuras: disminuir ciertos riesgos al instalar un negocio, acelerar la planificación en el trazado de tuberías, conocer la composición de la superficie del terreno y predecir el impacto ambiental utilizando los datos de las imágenes aéreas.

Ingeniería y construcción: desde la selección y evaluación de obras hasta la evaluación de estructuras existentes, esta tecnología facilita cada paso del proyecto.

Defensa e inteligencia militar: las agencias de defensa, los contratistas militares, y las fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado se enfrentan continuamente a nuevos desafíos. Las imágenes aéreas proporcionan una ventaja incomparable al planear operaciones estratégicas y tácticas, realizar misiones de combate y desarrollar simulaciones.

Respuesta a desastres: cuando el tiempo cuenta, las imágenes aéreas proporcionan información crucial para dar respuesta a desastres y asegurar las operaciones emergencia y rescate. CARTIF está trabajando en un proyecto relacionado con estos objetivos:

Desarrollo urbano: el uso de imágenes aéreas de alta resolución ha ganado popularidad entre los planificadores, desarrolladores e ingenieros en todo lo relacionado con el desarrollo urbano. La información de las fotos aéreas, cuando se combina con un Sistema de Información Geográfica (SIG), se utiliza entre otras cosas para el análisis, planificación estratégica y evaluación de la planificación urbana. CARTIF lleva trabajando en esta línea de investigación durante mucho tiempo.

Cinco falsos mitos sobre las cámaras termográficas

Cinco falsos mitos sobre las cámaras termográficas

Todo el mundo sabe lo que es una cámara termográfica. Películas como “Depredador”, la retransmisión de la fórmula 1, etc. han ayudado a que la gente conozca esta tecnología. En CARTIF llevamos muchos años empleándola para la inspección de construcciones e infraestructuras.

Su funcionamiento se basa en que todo objeto con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación infrarroja, la cual no es visible por el ojo humano. Esta radiación depende de la temperatura del objeto, por lo que conociendo dicha radiación se puede obtener la temperatura.

Una cámara termográfica registra no solo esta radiación (radiación emitida), sino también la reflejada y la transmitida por los objetos. Además, aparte de la temperatura del objeto entran en juego otros factores, por lo que la obtención de la temperatura no es inmediata.

Las cámaras termográficas traen un software que devuelve la temperatura del objeto inspeccionado de forma transparente al usuario. El problema viene cuando se confía demasiado en este software y no se sabe muy bien que se está haciendo. Un operador no experimentado puede cometer ciertos errores. La idea de este post es aclarar ciertos conceptos erróneos que tiene el público general sobre las cámaras termográficas:

1.    Las cámaras termográficas son capaces de ver dentro de los objetos. FALSO.
La cámara solo ve la superficie del objeto, y a partir de ahí, calcula la temperatura.

2.    Cualquier tipo de material puede ser medido con cámaras termográficas. FALSO.
La temperatura de un cuerpo viene dada por la radiación emitida, pero la cámara también ve la radiación reflejada y transmitida. La mayoría de los materiales son opacos a la radiación infrarroja, por lo que la componente transmitida puede ser ignorada. Pero hay materiales con baja emisividad que reflejan mucha radiación, por lo que son difíciles de medir con una cámara termográfica.

3.    Las cámaras termográficas no pueden usarse de día. FALSO.
Las cámaras termográficas solo son sensibles al infrarrojo (no ven la luz visible tal como lo hacemos los seres humanos). De noche es más sencillo controlar la radiación reflejada, por lo que dependiendo de lo que se quiera inspeccionar, es aconsejable hacerlo por la noche.

4.    No es necesario conocer la emisividad del objeto inspeccionado. FALSO.
Sin duda, este es el parámetro más importante que debe conocer la cámara para calcular correctamente la temperatura.

5.    Esta tecnología es muy cara. FALSO.
Hace años era así. El avance tecnológico ha supuesto que existan cámaras termográficas a precios muy competitivos. Incluso FLIR comercializa un accesorio para convertir el móvil en una cámara termográfica.

Ahora que ya sabemos más sobre las cámaras termográficas, es el momento de saber hasta qué punto son innovadoras sus aplicaciones. Estos son algunos ejemplos:

1.    Lentes de contacto con visión infrarroja
Un grupo de ingenieros de la Universidad de Michigan está desarrollando lentes de contacto con visión infrarroja, basándose en el grafeno.

2.    Detección de motores en bicicletas
Este año, la UCI detectó un motor eléctrico en la bicicleta de Femke Van den Driessche durante el campeonato del mundo de ciclocross sub 23.  Es el primer caso de dopaje tecnológico en la historia del ciclismo.

3.    Diagnóstico de traumatología
Según los resultados de un estudio recientemente publicado en el Journal of Medical Imaging and Health Informatics, las cámaras termográficas de alta resolución pueden ser buenas herramientas de apoyo para proporcionar a los médicos información adicional para identificar correctamente la presencia o no de una lesión en una determinada zona corporal.

El estudio ha sido desarrollado por un grupo de investigación de la Unidad de Termografía de la Facultad de la Actividad Física y el Deporte (INEF) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con la clínica CEMTRO.

4.    Control de plagas
Es posible utilizar termografía para la detección de plagas, gracias a la correlación entre las humedades y la presencia de insectos. También se ha visto que ciertas anomalías que aparecen en las imágenes termográficas pueden deberse a ciertos insectos como las termitas.

5.    Uso de la termografía para la prevención del cáncer de mama
Se basa en analizar cambios de temperatura detectados con termografía que podrían ser debidos a vascularizaciones, infecciones, inflamaciones, etc. Un tumor necesita crear vasos sanguíneos para desarrollarse. Este proceso, llamado angiogénesis, produce calor y es cuando una termografía puede detectarlo, mucho antes de que se desarrolle el propio tumor.

Sin duda, la termografía es una tecnología con grandes posibilidades. En próximas entregas, os contaremos lo que hacemos con ella en algunos de nuestros proyectos.