seminario-7-rayta-horta-imageamento-hiperespectral

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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 UFPR
Bacharelado e 
Licenciatura
Mestrado UFPR
Química 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 ν
velocidade da luz (c), 
comprimento de onda (λ) e 
frequência (ν).
c= 2,99792458 x 108 m/s
no vácuo
https://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


hc
hE ==
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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Imagem Digital
 Função bidimensional f(x,y) da intensidade de luz refletida ou
emitida. Pode ser representada como conjunto finito de pontos
que 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”)
Picture 
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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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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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DUMKE, I. et al. Scientific Reports, v. 8, n. 1, p. 1–11, 2018.
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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
3_young-tobacco-plan-in-field.html
Análise de obras de arte 20
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12 de novembro