Disponible con licencia de Image Analyst.
Una biblioteca espectral es una base de datos de espectros de referencia que permite identificar y clasificar con precisión los materiales en las imágenes. Es una biblioteca de firmas espectrales que representan cómo los diferentes materiales reflejan, absorben o emiten energía a lo largo del espectro electromagnético. Cada firma espectral de la biblioteca es como una definición de diccionario para un material, como el tipo de vegetación, el tipo de suelo, los minerales, el agua, los materiales construidos y mucho más. Aunque estas bibliotecas pueden crearse a partir de mediciones de campo o imágenes cuidadosamente calibradas, la mayoría de las bibliotecas espectrales más fiables se obtienen de espectrómetros utilizados en entornos de laboratorio. Una firma espectral de la biblioteca contiene valores de reflectancia y los rangos de longitud de onda en los que se recopilan dichos valores.
Las firmas espectrales suelen muestrearse de nuevo para que coincidan con algunos sensores aéreos o espaciales conocidos, o pueden ser reflectancias medidas a partir de una imagen. Los analistas las utilizan para comparar y hacer coincidir los espectros de píxeles de las imágenes, lo que ayuda a identificar o clasificar materiales en imágenes de satélite, aéreas y de drones.
Compatibilidad de la biblioteca espectral
ArcGIS admite la siguiente biblioteca espectral y los siguientes formatos:
- Biblioteca espectral de USGS: la biblioteca contiene espectros medidos con espectrómetros de laboratorio, de campo y aéreos, que cubren longitudes de onda desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano (de 0,2 a 200 micras). Se miden muestras de laboratorio de minerales específicos, plantas, compuestos químicos y materiales construidos. Los datos de la biblioteca espectral incluyen el nombre del material, el rango espectral y el número de bandas.
- Biblioteca espectral de Esri: un archivo de biblioteca espectral de Esri (.esl) almacena el sensor, el nombre del material, listas de longitudes de onda y valores.
- Biblioteca espectral de ENVI: una biblioteca espectral de ENVI (.sli) es un formato de archivo binario utilizado para almacenar colecciones de firmas espectrales, con un encabezado complementario (.hdr) que contiene metadatos tales como longitudes de onda, unidades y nombres de materiales.
Explorar y visualizar bibliotecas espectrales
ArcGIS Pro proporciona un explorador de bibliotecas espectrales y un visor de firmas espectrales para visualizar y trabajar con firmas espectrales en una biblioteca espectral.
Explorador de bibliotecas espectrales
El panel Explorador de bibliotecas espectrales le permite abrir, explorar, buscar y visualizar firmas espectrales seleccionadas en una biblioteca espectral.
Para abrir el panel Explorador de bibliotecas espectrales, en la pestaña Imágenes, haga clic en el botón Análisis espectral y luego en Nuevo visor de firmas espectrales. En el panel superior del panel Explorador de bibliotecas espectrales se muestra en una tabla las firmas espectrales contenidas en la biblioteca espectral. La tabla incluye el nombre del material, el rango de la firma espectral y el número de bandas que definen la firma espectral. Puede elegir entre mostrar la lista de firmas espectrales en vista de árbol o en vista de lista.
Para obtener más información sobre la funcionalidad del Explorador de bibliotecas espectrales, consulte Trabajar con el panel Explorador de bibliotecas espectrales.
Visor de bibliotecas espectrales
La ventana Visor de bibliotecas espectrales le permite abrir, explorar, buscar y visualizar firmas espectrales seleccionadas en una biblioteca espectral. Puede examinar y medir las firmas espectrales utilizando las herramientas, seleccionar las firmas espectrales de interés y guardarlas en un nuevo archivo de biblioteca espectral de Esri (.esl). La ventana Visor de firmas espectrales tiene dos componentes: el visor de firmas y el panel de firmas espectrales.
Para obtener más información sobre la funcionalidad del Visor de firmas espectrales, consulte Trabajar con el Visor de firmas espectrales y el panel.
La funcionalidad del panel Firma espectral se presenta a continuación.
Trabajar con bibliotecas espectrales
El trabajo con bibliotecas espectrales amplía considerablemente las capacidades analíticas de las imágenes obtenidas por teledetección. Al vincular los datos de las imágenes con firmas espectrales conocidas, los analistas pueden identificar con mayor precisión las entidades y los materiales, lo que permite un enfoque más cuantitativo. Una firma espectral proporciona una referencia básica para cada material, con respecto a la cual se pueden detectar, relacionar y medir las desviaciones utilizando herramientas y técnicas de teledetección. Estas desviaciones permiten evaluar los efectos de las condiciones atmosféricas, como el contenido de aerosoles, la dispersión y la absorción, así como los factores físicos y ambientales que influyen en la respuesta espectral de los elementos y materiales en las imágenes.
Los analistas utilizan firmas espectrales en bibliotecas para el análisis de imágenes, como las siguientes:
- Identificar materiales objetivo en imágenes: la comparación espectral compara los espectros de los píxeles en imágenes obtenidas por teledetección con firmas conocidas en la biblioteca espectral utilizando técnicas como el asignador de ángulos espectrales (SAM), la divergencia de información espectral (SID), la similitud espectral normalizada (NS3) y otras medidas. Consulte la herramienta de geoprocesamiento Detectar objetivo utilizando espectros para obtener más información.
- Datos de entrenamiento para la clasificación: las bibliotecas espectrales sirven como conjuntos de datos de referencia para ayudar a entrenar clasificadores supervisados. Proporcionan espectros de realidad del terreno cuando no se dispone de mediciones directas sobre el terreno.
- Análisis espectral sin mezclas y de subpíxeles: los espectros de materiales ayudan a los analistas a proceder a la separación espectral, estimando la abundancia fraccional de diferentes materiales en cada píxel.
- Validación de resultados: las bibliotecas espectrales se utilizan para validar los resultados de la clasificación, verificando que los materiales identificados coincidan con las respuestas espectrales esperadas.
Las bibliotecas de firmas espectrales son especialmente útiles a la hora de seleccionar datos de entrenamiento de imágenes para la clasificación y la detección de objetos mediante aprendizaje profundo. Los datos de entrenamiento derivados de firmas espectrales suelen ser más puros en comparación con los datos recopilados mediante métodos tradicionales de interpretación de imágenes. Esta pureza es crucial para detectar materiales, objetos y entidades específicos a partir de imágenes. Las muestras de entrenamiento se pueden comparar y verificar manualmente con las firmas de biblioteca espectral de una biblioteca. Puede recopilar firmas espectrales de entidades objetivo directamente de las imágenes y relacionarlas con firmas espectrales para identificar y clasificar materiales y entidades en la imagen.
Como se ha mencionado anteriormente, la capacidad de visualizar, medir y analizar los espectros de los materiales dentro de una biblioteca espectral utilizando un explorador y un visor ofrece muchas opciones para el análisis de imágenes. Además, puede identificar y guardar firmas espectrales seleccionadas, lo que le permite crear bibliotecas personalizadas de espectros de materiales. Estas bibliotecas personalizadas pueden diseñarse para diversas aplicaciones y proyectos, y son totalmente compatibles con las herramientas de análisis de imágenes, las funciones ráster y los asistentes de flujo de trabajo de ArcGIS. Los archivos de la biblioteca espectral (.esl y .sli), incluidas las bibliotecas espectrales que cree y guarde, pueden utilizarse en herramientas de análisis espectral que utilicen entradas de la biblioteca espectral, como Detectar objetivo utilizando espectros, Espectral lineal sin mezclas y volver a muestrear espectros de la biblioteca.