Desarrolladas técnicas de análisis hiperespectral como base de la misión europea Spectra

La tesis ha sido supervisada por científicos de los laboratorios NASA

A lo largo de los últimos años, la notoria evolución tecnológica en el diseño de sensores remotos de observación de la tierra ha supuesto un salto cualitativo en múltiples aplicaciones de índole diversa. En particular, los sensores hiperespectrales se caracterizan por su capacidad para medir radiación reflejada en una amplia gama de longitudes de onda, pudiendo registrar información en cientos de canales espectrales. La gran riqueza en la información proporcionada por este tipo de sensores ha permitido su rápida integración en aplicaciones orientadas al análisis de la biodiversidad en ecosistemas terrestres y estudio del cambio climático global.

A pesar de la fuerte relación existente entre la información espacial y espectral que reside en las imágenes hiperespectrales actualmente proporcionadas por plataformas de observación remota de la tierra como Earth Observing-1 (NASA) y Envisat (Agencia Europea del Espacio), la mayor parte de las técnicas de análisis de dichas imágenes consideran únicamente la información espectral, descartando la correlación espacial existente entre los pixels de la imagen. El trabajo investigador realizado por Antonio Plaza Miguel destaca la importancia de analizar de forma simultánea los patrones espaciales y espectrales presentes en la escena.

Entre las novedosas técnicas integradas que se proponen en la Tesis destacan aquellas basadas en modelos de morfología matemática, una aproximación clásica al análisis de imágenes en el dominio espacial que ha sido extendida en este trabajo al caso de imágenes multi-dimensionales. Además, la Tesis abre nuevas vías en cuanto a la implementación eficiente de las técnicas propuestas en arquitecturas de computación paralela, permitiendo así su explotación en aplicaciones que requieren una respuesta en tiempo casi real, tales como detección de incendios y agentes contaminantes en aguas y atmósfera. En este sentido, se realizaron diversos experimentos utilizando imágenes proporcionadas por sensores hiperespectrales avanzados como AVIRIS, operado por NASA, y los sensores DAIS 7915 y ROSIS, operados por DLR (Agencia Espacial Alemana), los cuales fueron utilizados para adquirir datos sobre un área adehesada en las afueras de la ciudad de Cáceres en el marco de un proyecto europeo en colaboración con científicos de DLR..

El desarrollo de la Tesis, dirigida por los doctores Martínez Cobo y Pérez Utrero del Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores, fue supervisado por científicos de los laboratorios NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, California) y NASA Goddard Space Flight Center (Washington D.C.) a lo largo de dos estancias realizadas por el doctorando en dichos laboratorios. Fruto de la colaboración con el Dr. Robert O. Green, investigador responsable del proyecto AVIRIS, se ha establecido un estrecho vínculo entre el Grupo de Redes Neuronales y Procesamiento Digital de Señal (GRNPS) de la Universidad de Extremadura y el laboratorio NASA/Jet Propulsion Laboratory.

La tesis, que obtuvo la calificación de sobresaliente cum laude por unanimidad el pasado 13 de diciembre durante su defensa en la Escuela Politécnica de Cáceres, ha dado lugar a una patente y a varias publicaciones en revistas internacionales de impacto. Las técnicas de análisis hiperespectral desarrolladas con motivo de la Tesis constituyen la base analítica de la misión SPECTRA de la Agencia Europea del Espacio, cuyo objetivo es el lanzamiento de un nuevo sensor hiperespectral de elevadas prestaciones que dará servicio a la Comunidad Europea.