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Title

Análisis espectral de materiales geológicos en la Cordillera Volcánica Central de Costa Rica y su relación con la detección remota de anomalías

Other TitlesSpectral analysis of geological materials in the Central Volcanic Range of Costa Rica and its relationship to the remote detection of anomalies
AuthorsRejas, J. G.; Martínez-Frías, J.; Martínez, R.; Bonatti, J.
KeywordsAnálisis espectral
Detección de anomalías
Hiperespectral
Reconocimiento automático de patrones
CVC
DAFT
Spectral analysis
Anomaly detection
Pattern recognition
Issue Date3-Oct-2014
PublisherCSIC-UCM - Instituto de Geociencias (IGEO)
CitationEstudios geológicos, 70(2): e011 (2014)
Abstract[ES] El objetivo del presente trabajo es el estudio de bandas de absorción y reflexión de espectros de materiales geológicos presentes en distintas áreas de test de la Cordillera Volcánica Central (CVC) de Costa Rica, y su correlación con el cálculo automático de anomalías a partir de espectrometría de imagen de alta resolución, también llamada teledetección hiperespectral. En la detección de respuestas anómalas se asume un no conocimiento previo de los objetivos. Los píxeles se separan automáticamente en función de su información espectral diferenciada respecto de un fondo que se estima, bien de manera global para toda la escena, bien localmente por segmentación de la imagen o ventanas de búsqueda, para lo que resulta significativo la caracterización de patrones en base a las bandas diagnóstico de los materiales geológicos. El estudio se ha llevado a cabo a partir de rangos del espectro electromagnético del visible e infrarrojo cercano, infrarrojo de onda corta y térmico de cubos de datos hiperespectrales procedentes de los sensores aeroportados HyMAP y MASTER. Se han diseñado experimentos sobre escenarios semiurbanos y naturales de la CVC de diferente complejidad, analizando el comportamiento del detector de anomalías estándar RX (Reed & Xiaoli, 1990) y métodos distintos subespaciales y basados en proyección de imagen. Entre los métodos comparados con RX se propone uno nuevo denominado Detector de Anomalías de Fondo Térmico (DAFT), método que proyecta miembros puros espectrales sobre un subespacio térmico que define el fondo espectral, y que a su vez supone una variante de Projection Pursuit (Malpica et al., 2008). Se discuten los resultados obtenidos y se realiza una aproximación sobre las implicaciones en procesos geológicos, así como en análogos terrestres para exploración planetaria.
[EN] The aim of this work is the comparative study of methods for calculating spectral anomalies from imaging spectrometry in several test areas of the Central Volcanic Range (CVR) of Costa Rica. In the detection of anomalous responses it is assumed no prior knowledge of the targets, so that the pixels are automatically separated according to their spectral information significantly differentiated with respect to a background to be estimated, either globally for the full scene, either locally by image segmentation techniques. We used spectral ranges of visible-near infrared (VNIR), shortwave infrared (SWIR) and thermal (TIR) data cubes hiperepectrales from HyMAP airborne sensors and MASTER. We have designed experiments on natural scenes of the CVC, and semi-urban of different complexity, analyzing the behavior of the standard RX (Reed & Xiaoli, 1990) anomaly detector and different approaches based on imaging and dimensionality reduction. In this paper we propose a new technique for anomaly detection in hyperspectral data called DAFT (Detector de Anomalías de Fondo Térmico), as a Projection Pursuit (Malpica et al., 2008) variant, based on dimensionality reduction by projecting anomalies or targets with unknown spectral signature to the background, in a range thermal spectrum wavelengths. We discuss the results considering their implications on geological processes, as well as their use as terrestrial analogs for planetary exploration.
Publisher version (URL)http://dx.doi.org/10.3989/egeol.41711.313
URIhttp://hdl.handle.net/10261/103148
DOI10.3989/egeol.41711.313
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