Aluna: Rayta Paim Horta

Imageamento hiperespectral:

tornando visível o invisível

Universidade Federal do Paraná

Departamento de Química

Programa de Pós-Graduação em Química

Seminários D2

Curitiba

Setembro/2019

Trajetória 2

Química UFPRBacharelado e

Licenciatura

Mestrado UFPRQuímica Analítica.

Doutorado UFPR

2009 2015

2014 2018

PET Química

IC Voluntária

(Labppam)

TECPAR

Instituto de

Tecnologia do

Paraná

- Metrologia

Imageamento hiperespectral 3

HSI (do inglês “Hyperspectral Imaging”):

Espectroscopia de Imageamento.

Espectroscopia: “estudo de sistemas físicos por meio da radiação

eletromagnética que produzem ou com a qual interagem”.

c = λ νvelocidade da luz (c),

comprimento de onda (λ) e frequência (ν).

c= 2,99792458 x 108 m/s

no vácuohttps://byjus.com/physics/characteristics-of-em-waves/

KOTZ ,JOHN. Química Geral e Reações Químicas - Vol.1 - 9ª Ed. 2016

IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, Gold Book, 2012.

Onda e partícula

Modelo ondulatório

Espectro Eletromagnético 4

https://igcseaid.wordpress.com/notes/coordinated-science-0654/p9-0-electromagnetic-spectrum/

https://inkmonstr.com/2018/02/23/cmyk-vs-rgb/

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2330946/mod_resource/content/0/A10_VisaoComparada%20Abelha%20%28Doris%29.pdf

Canlas, Ian Phil. Universal Journal of Educational

Research. (2016) 4. 72-75.

Interações Energia-Matéria 5

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Energia (E), constante de Planck (h) e frequência (ν)

h= 6,626 x 10-34 Js

Modelo de partícula

hchE ==

https://www.thoughtco.com/definition-of-tyndall-

effect-605756

Reflectância 6

Roberto, Paulo & Almeida, Tati. Introdução ao processamento de imagens de sensoriamento remoto (2012).

KHAN, M. J. et al. Modern Trends in Hyperspectral Image Analysis: A Review. IEEE Access, v. 6, p. 14118–14129, 2018.

https://www.nga.gov/audio-video/video/chemical-imaging/chemical-imaging-delaney-3.html

Quociente da energia refletida (radiância) pela energia incidente

(irradiância) no mesmo instante de tempo;

Assinatura espectralSENSORES

Passivos e ativos;

Não-Imageadores e

Imageadores.

Imagem digital

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IR =

Iinc

Ireft

Imagem Digital

Função bidimensional f(x,y) da intensidade de luz refletida ouemitida. Pode ser representada como conjunto finito de pontosque formam uma matriz.

7

Lyra, Maria & Ploussi, Agapi & Georgantzoglou, Antonios. (2011). MATLAB as a Tool in Nuclear Medicine Image Processing.

Qualidade da imagem:

Tamanho:

dimensões em pixels;

Resolução:

PPI - pixels por polegada

(“pixels per inch”)

DPI – pontos por polegada

(“dots per inch”)

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https://pt.wikipedia.org/wiki/Resolu%C3%A7%C3%A3o_de_imagem

Imagens digitais coloridas

Modelo RGB:

Três cores: Vermelho (R - Red), Verde (G -Green) e Azul (B-Blue);

8

Corrêa, J.et al. Um modelo simples e parametrizável para

classificação de cores no sistema RGB (2014).

https://igcseaid.wordpress.com/notes/coordinated-

science-0654/p9-0-electromagnetic-spectrum/

Câmeras digitais RGB:

Semelhante à visão humana;

Captam a luz na região do Visível

(400 a 750 nm).

Câmeras digitais Convencionais

9

Multi e Hiperespectrais

Hiperespectral

~dezenas a centenas de bandas

Multiespectral

~3 a dezenas

bandas

3 bandas:

Vermelho: 600 nm

Verde: 546 nm

Azul: 436 nm

Câmeras Hiperespectrais

Diferentes faixas de comprimento de onda:

10

http://www.leomuhendislik.com/products/resonon/hyperspectral-cameras.

Imageamento Hiperespectral (HSI)

Técnica de obtenção de imagens em um grande número de

bandas espectrais contínuas a qual permite a geração de um

espectro em cada pixel da imagem.

11

CUCCI, C.; DELANEY, J. K.; PICOLLO, M. Accounts of Chemical Research, v. 49, n. 10, p. 2070–2079, 2016.

MISHRA, P. et al. Close range hyperspectral imaging of plants: A review. Biosystem engineering, v. 164, p. 49–67, 2017.

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. (2016) 4

. 72

-75.

Curva de reflectância 12

http://gsp.humboldt.edu/OLM/Courses/GSP_216_Online/lesson2-1/reflectance.htmlhttp://muonray.blogspot.com/2018/11/drone-based-vegetation-index-using.htmlFILHO, C. R. d. S. et al. Revista Brasileira de Geociências, Sociedade Brasileira de Geologia, v. 38, n. 2, p. 228–243, 2008.https://www.satshot.com/about-imagery/

Processamento dos Dados 13

SOUZA, Gilberto Batista de;. et al. 2018) http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1106595

AMIGO, J. M.; BABAMORADI, H.; ELCOROARISTIZABAL, S. Analytica Chimica Acta, v. 896, p. 34–51, 2015.

VIDAL, M.; AMIGO, J. M. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, v. 117, p. 138–148, 2012.

Hipercubo ou

Cubo Hiperespectral

Biblioteca espectral

Grande volume de dados

Pré-processamento:

Espectro;

Imagem.

Análise Multivariada

Classificação

Um espectro por

pixel

Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

Características químicas inerentes da amostra;

Análise:

Sem contato;

Não invasiva;

Não destrutiva.

14

http://www.liquisearch.com/hyperspectral_imaging/advantages_and_disadvantages

Desvantagens:

Complexidade;

Instrumentação:

Computadores rápidos;

Sensibilidade do detector;

Capacidade de armazenamento de dados;

Custo.

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15

DUMKE, I. et al. Scientific Reports, v. 8, n. 1, p. 1–11, 2018.

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, v. 24, n

. 1, p

. 99–107, 2018.

CAPORASO, N. et al. Food Research International, v. 106, p. 193–

203, 2018.

APLICAÇÕES

Sensoriamento Remoto

NASA: National Aeronautics and

Space Administration

Sensor hiperespectral Hyperion

lançado em 2000;

220 bandas espectrais com

intervalos de 10 nm:

400 a 2500 nm;

Cessou operação em 2017;

https://earthexplorer.usgs.gov/.

16

https://hyspiri.jpl.nasa.gov/

https://earthobservatory.nasa.gov

Missão HyspIRI:

“Hyperspectral Infrared Imager”.

17

18

Outras aplicações 19

https://www.123rf.com/photo_1802713

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Análise de obras de arte 20

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. 1–2, p

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. 106, p

. 14–

17, 2019.

21

12 de novembro