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Título
Multispectral Imaging for the Analysis of Materials and Pathologies in Civil Engineering, Constructions and Natural Spaces
Autor(es)
Director(es)
Palabras clave
Imágenes multiespectrales
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Fecha de publicación
2016
Abstract
[EN] Multispectral imaging is a non-destructive technique that combines
imaging and spectroscopy to analyse the spectral behaviour of materials
and land covers through the use of geospatial sensors. These sensors
collect both spatial and spectral information for a given scenario and a
spectral range, so that, their graphical representation elements (pixels or
points) store the spectral properties of the radiation reflected by the
material sample or land cover. The term multispectral imaging is
commonly associated with satellite imaging, but the application range
extends to other scales as close-range photogrammetry through the use of
sensors on board of airborne systems (gliders, trikes, drones, etc.) or
through their use at ground level. Its usefulness has been proved in a
variety of disciplines from topography, geology, atmospheric science to
forestry or agriculture. The present thesis is framed within close-range
remote sensing applied to the civil engineering, cultural heritage and
natural resources fields via multispectral image analysis.
Specifically, the main goal of this research work is to study and analyse
the radiometric behaviour of different natural and artificial covers by
combining several sensors recording data in the visible and infrared
ranges of the spectrum. The research lines have not been limited to the
2D data analysis, but in some cases 3D intensity data have been
integrated with 2D data from active (terrestrial laser scanners) and
passive (multispectral digital cameras) sensors in order to analyse
different materials and possible associated pathologies, getting more
comprehensive products due to the metric that 3D brings to 2D data.
Works began with the radiometric calibration of the active and passive
sensors used by the vicarious calibration method. The calibrations were
carried out through MULRACS, a multispectral radiometric calibration
software developed for this purpose (see Appendix B). After the
calibration process, active and passive sensors were used together for the
discretization of sedimentary rocks and detecting pathologies, as
moisture, in façades and in civil structures. Finally, the Doctoral Thesis concludes with a theoretical book chapter in which all the know-how and expertise arising during this research stage have been compiled. [ES]Las imágenes multiespectrales se constituyen como técnica no
destructiva que combina imagen y espectroscopía para analizar el
comportamiento espectral de distintos materiales y superficies terrestres a
través del uso de sensores geoespaciales. Estos sensores adquieren tanto
información espacial como espectral para un escenario y un rango
espectral dados de tal forma sus unidades de representación gráfica (ya
sean píxeles o puntos) registran las propiedades de la radiación reflejada
para cada material o cobertura a estudiar y longitud de onda. Las
imágenes multiespectrales no solo se limitan a las observaciones
satelitales a las que tradicionalmente se vinculan, sino que tienen un
campo de aplicación más amplio gracias a los estudios de rango cercano
realizados a través del uso de sensores tanto embarcados en sistemas
aéreos (planeadores, paramotores, drones, etc.) como a nivel terreno. Su
utilidad ha sido demostrada en multitud de disciplinas; desde la
topografía, geología, aerología, hasta la ingeniería forestal o la
agricultura entre otros. La presente tesis se enmarca dentro de la
teledetección de rango cercano aplicada a la ingeniería civil, el
patrimonio cultural y los recursos naturales a través del análisis
multiespectral de imágenes.
Concretamente, el principal objetivo de este trabajo de investigación
consiste en el estudio y análisis del comportamiento radiométrico de
distintas coberturas naturales y artificiales mediante el uso combinado de
distintos sensores que registran información espectral en los rangos
visible e infrarrojo del espectro electromagnético. Las líneas de
investigación no se han limitado al análisis de datos bidimensionales
(imágenes) sino que en algunos casos se han integrado datos de
intensidad registrados en 3D a través de sensores activos (láser escáner
terrestres) con datos 2D capturados con sensores pasivos (cámaras
digitales convencionales y multiespectrales) con el objetivo de analizar
diferentes materiales y posibles patologías asociadas a los mismos
ofreciendo resultados más completos gracias a la métrica que los datos
3D aportan a los datos 2D.
Los trabajos comenzaron con la calibración radiométrica de los sensores
por el método de calibración vicario. Las calibraciones fueron resueltas
gracias al uso del software MULRACS, un software para la calibración
radiométrica multiespectral desarrollado durante este periodo para tal fin
(ver Apéndice B). Tras el proceso de calibración, se combinó el uso de
sensores activos y pasivos para la diferenciación de distintos tipos de
rocas sedimentarias y la detección de patologías, como humedades, en
fachadas de edificios históricos y en estructuras de ingeniería civil.
Finalmente, la Tesis Doctoral concluye con un capítulo teórico de libro
en el cual se recopilan todos los conocimientos y experiencias adquiridos durante este periodo de investigación.
Descripción
Tesis por compendio de publicaciones
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Tamaño:
20.02Mb
Formato:
Adobe PDF
Descripción:
Tesis en español
Tamaño:
135.6Mb
Formato:
Adobe PDF
Descripción:
Tesis en inglés