Caracterización de un sistema hiperespectral en el infrarrojo medio y lejano, basado en óptica difractiva para aplicaciones de Defensa

Abstract

El contenido de este proyecto engloba el desarrollo, prueba y estimación de las prestaciones de dos sistemas infrarrojos. Por un lado, una cámara infrarroja, y posteriormente el sistema compuesto por dicha cámara y una lente hiperespectral.

El sensor multiespectral IMSS es un sistema basado en óptica dispersiva que utiliza una técnica similar a un espectro-radiómetro, patentada por PAT (Pacific Advanced Technology). Se compone de una cámara infrarroja en la banda media MWIR, una lente difractiva y un ordenador que se encarga de la adquisición y almacenamiento de los datos. El elemento óptico ensamblado es el encargado de la selección de la longitud de onda. El fabricante además de realizar la adaptación entre la lente y la cámara IR; proporciona la herramienta de adquisición y post-procesado. Este software, el HyPat II realiza la extracción espectral, la deconvolución espacial, la compensación de la magnificación y la deconvolución espectral de los datos. El algoritmo de magnificación precisa del centro de magnificación del sistema, que debe ser determinado tras la adaptación del sensor hiperespectral a la cámara infrarroja.

Fue necesario calibrar el sistema para asegurar su compatibilidad con una cámara distinta de la que fue adaptada. Se incluye en este proyecto, las diferentes medidas e imágenes adquiridas en el laboratorio de termovisión del CIDA (Centro de Investigación y Desarrollo de la Armada Española), dónde se caracterizó el IMSS para aplicaciones de Defensa, como la detección de blancos, y gases de combustión.

La calibración de la cámara se realizó con varios cuerpos negros situados en el colimador del banco de trabajo óptico. Gracias a la adquisición de las imágenes se calcularon la responsividad, las figuras de ruido y la función de transferencia de frecuencia, funciones básicas tanto para la corrección de la magnificación como para la caracterización del sistema.

La herramienta de procesado que se distribuye con la lente, no nos permitió modificar la adquisición con el fin de corregir la adaptación y procesar posteriormente las imágenes; si bien nos sirvió para obtener la colección de datos que han sido tratados. Se buscó la detección de determinados gases de combustión, cuya emisión ocupa un rango espectral muy estrecho y conocido, mediante el tratamiento de Imágenes con técnicas de Fusión.