¿Qué es la imagen superspectral y multiespectral?

Las cámaras digitales de uso cotidiano suelen incorporar filtros de color con patrón Bayer y arquitecturas de procesamiento de datos; en determinados campos se utilizan sensores trilineales. Sin embargo, en áreas que requieren gran precisión, como la investigación forense o el diagnóstico y cribado médico, las bandas RGB (rojo, verde y azul) estándar no son suficientes. Se necesitan sistemas multibanda que también cubran regiones espectrales invisibles como UV (ultravioleta), NIR (infrarrojo cercano) y SWIR (infrarrojo de onda corta).

Por ello, se ha pasado de sistemas que captan imágenes de banda ancha únicamente en el espectro visible a sistemas capaces de visualizar intervalos de longitud de onda específicos mediante bandas visibles e invisibles. Para comprender esta tecnología, primero debemos responder: ¿Qué es la imagen espectral?

¿Qué es la imagen espectral?

La imagen espectral es una tecnología que, al registrar un objeto o una escena, no se limita a los colores que percibe el ojo humano (RGB), sino que capta numerosas bandas de una región mucho más amplia del espectro electromagnético, como el ultravioleta y el infrarrojo.

En otras palabras, permite detectar características que no se distinguen a simple vista mediante la adquisición de datos en frecuencias específicas del espectro electromagnético. Se basa en convertir en datos digitales los reflejos de objetos o áreas producidos por la radiación en distintas bandas de longitud de onda.

¿Qué es el espectro electromagnético?

Es la clasificación científica que abarca todos los tipos de radiación, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma. El ojo humano solo percibe una pequeña parte de este espectro: la luz visible. Los dispositivos científicos y sensores ópticos avanzados de ForenScope, como los sistemas SuperSpectral y MultiSpectral, permiten visualizar detalles en sus regiones invisibles.

¿Qué es una banda espectral?

Una banda espectral es una franja concreta de luz o energía, correspondiente a un intervalo de longitudes de onda o frecuencias del espectro electromagnético. Permite definir la posición o las características de una señal en el espectro. Algunas longitudes de onda son visibles y otras no.

Bandas visibles: abarcan la luz azul, verde y roja; los colores que vemos a diario se encuentran en estos intervalos.

Bandas invisibles: la imagen espectral permite captar información en longitudes de onda que el ojo humano no detecta. Así se obtienen datos de bandas como el infrarrojo (IR), incluidos NIR (infrarrojo cercano), LWIR (infrarrojo de onda larga) y SWIR (infrarrojo de onda corta), así como el ultravioleta (UV), las microondas y los rayos X.

¿Qué son las imágenes MultiSpectral y SuperSpectral?

Los materiales reflejan y absorben la luz de manera diferente según la longitud de onda. Esto permite distinguir objetos en imágenes de teledetección por sus propiedades de reflectancia espectral. Los sistemas se agrupan según el número de bandas espectrales. La diferencia fundamental entre MultiSpectral y SuperSpectral reside en la cantidad y la anchura de esas bandas.

Imagen multiespectral

El término significa «múltiples bandas espectrales» y suele referirse a imágenes obtenidas en entre 3 y 10 bandas. Además de la luz visible, capta frecuencias específicas del espectro electromagnético para detectar detalles invisibles a simple vista. En comparación con SuperSpectral, utiliza bandas más amplias y separadas, con mayores intervalos entre longitudes de onda.

Imagen SuperSpectral

Normalmente obtiene imágenes en entre 10 y 100 bandas. Capta longitudes de onda fuera de la visión humana, como el ultravioleta y el infrarrojo, para detectar indicios invisibles a simple vista. Dispone de más canales espectrales que un sistema multiespectral. Sus bandas más estrechas permiten captar características espectrales más finas y cubrir una mayor parte del espectro.

¿Qué es la imagen hiperespectral?

Imagen hiperespectral

Suele referirse a imágenes obtenidas en 100 o más bandas. Frente a los sistemas MultiSpectral y SuperSpectral, explora el espectro con bandas muy estrechas y continuas, generando un gran «cubo de datos» de alta resolución espectral.

Aunque ofrece ventajas en determinados campos, presenta limitaciones para la captura instantánea a alta velocidad y el procesamiento eficaz de imágenes, especialmente en investigaciones de la escena del crimen o en situaciones que requieren fotografía espectral muy detallada.

La tecnología SuperSpectral permite adquirir rápidamente datos de alta resolución mediante longitudes de onda estratégicas, por ejemplo para detectar restos biológicos u obtener imágenes de huellas. Según la comparación de ForenScope, las cámaras hiperespectrales más avanzadas fuera del ámbito militar y satelital ofrecen hasta 1000 × 1000 píxeles por banda, mientras que SuperSpectral Force alcanza 16.384 × 12.288 píxeles. Aunque ForenScope utiliza tecnologías hiperespectrales en determinados proyectos de I+D, considera que aún requieren desarrollo para equilibrar la velocidad, la resolución, la movilidad y el coste necesarios para el uso habitual en sus principales campos de aplicación.

Las tecnologías MultiSpectral y SuperSpectral tienen gran importancia en la investigación forense. Mediante análisis espectral, los especialistas pueden detectar manchas de sangre en superficies oscuras o multicolores, fluidos como semen y orina invisibles a simple vista, y fragmentos de huesos o dientes entre piedras, arena y tierra. También permiten identificar residuos de disparo (GSR) en manos o prendas oscuras o multicolores y examinar documentos para revelar indicios que los métodos tradicionales podrían pasar por alto. Estas técnicas contribuyen al esclarecimiento de delitos y a la presentación de pruebas en los procesos judiciales.

Además de las ciencias forenses, estas tecnologías se utilizan en el diagnóstico habitual y la investigación médica, por ejemplo para la detección del melanoma en fases tempranas y para observar y seguir cambios en la superficie cutánea.

*Texto informativo elaborado por Osman Eşki, responsable del equipo de I+D, a partir de la experiencia de ForenScope en tecnologías de imagen SuperSpectral y MultiSpectral.