Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/248/14
México, D.F., 11 de julio de 2014
- Alcanzar una mejor resolución es de suma importancia para el mejoramiento de los análisis en los ámbitos geológico y médico: Volodymyr Ponomaryov
- El proceso para una adecuada resolución de las imágenes permite obtener mayor información sobre ciertas áreas de interés. En la imagen, vista estereoscópica de Norteamérica generada con datos de la Shuttle Radar Topography Mission.
Foto: NASA, 2003.
Imagen en alta resolución
En los años treinta del siglo pasado, el radar tuvo el primer gran impulso en su desarrollo alentado por el ambiente bélico previo a la segunda guerra mundial, pero su uso se ha diversificado con los años y actualmente es de gran utilidad en áreas como la geología, pues los radares son una gran herramienta en el mapeo geológico; en la exploración minera y en áreas como la arqueología, ingeniería, medicina, aeronáutica, meteorología, y, por supuesto, en una gran variedad de usos militares.
El funcionamiento de los radares se basa en que cada elemento del terreno refleja y dispersa cierto tipo de ondas del espectro electromagnético, permitiendo que los sensores del radar puedan dibujar el área. Así, los sensores registran cierto rango de energía electromagnética, que es energía transmitida a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas, y estos sensores detectan las señales de longitudes de onda específicas. De esta manera, el uso de radares facilita generar imágenes digitales, por ejemplo de la Tierra u otros planetas.
Sin embargo, no siempre las imágenes producidas son de alta resolución, convirtiéndose en un inconveniente para el análisis objetivo de los usuarios, por lo que el doctor Volodymyr Ponomaryov, investigador de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional, trabaja en el mejoramiento de la resolución en imágenes digitales a partir de imágenes con una resolución pobre.
El experto explicó que la resolución de las imágenes se vuelve de suma importancia para un mejor análisis en el ámbito geológico y también médico. Por ejemplo, en las mastografías, la claridad en la imagen permite reconocer alguna calcificación o anomalía en las mamas de la mujer; mientras que en las imágenes de la superficie terrestre se puede llegar a clasificar el tipo de tierra, la humedad del suelo o los cuerpos de agua.
“El proceso de la resolución de las imágenes permite obtener mayor información sobre ciertas áreas de interés. Nosotros no tomamos las imágenes, usamos las existentes y aplicamos algoritmos de clasificación de lesiones para el trabajo con mastografías, como ya se dijo, y calculamos todas las características para usarlas como vectores de referencia y aplicar nuevos vectores de clasificación de lesiones”, indicó el especialista en radares y percepción remota.
Lograr la súper resolución de imágenes no es una labor sencilla, pero en términos generales el procedimiento para lograrlo es el siguiente, según explicó Ponomaryov, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias:
“Utilizando instrumentos, sistemas y programas de cómputo, primero se hace un filtrado en las imágenes digitales de baja resolución para disminuir el ruido -aquellas características que no permiten se distinga un objetivo-, después se realiza una transformada de wavelet (herramienta matemática), usada en computación que permite examinar la señal a distintas frecuencias y con diferentes resoluciones. Así, esta transformada tiene distintas bandas de resolución, y sólo se toma la información de las tres más altas, para luego obtener información de los contornos y detalles finos. Con esa información, prácticamente se puede mejorar la resolución en la imagen digital a través de algoritmos computacionales”.
Algunos de los principales problemas que afectan al tratamiento de imágenes digitales son la compresión de datos para su posterior almacenamiento o transmisión, la eliminación del ruido, el realce de contrastes y análisis de texturas. Por lo que el uso de la transformada de wavelet proporciona a su vez un conjunto de herramientas flexible para reducir estos problemas y es un método que, según el investigador, ha mostrado ventajas sobre otros que se utilizan para la resolución de imágenes. Este método computacional ha sido aplicado en imágenes médicas fijas como las mastografías, incluso en videos.
Después de trabajar con radares militares para ubicar trayectorias en pruebas de misiles, en lo que hoy es la Universidad Nacional Aeroespacial de Ucrania, en la actualidad Volodymyr Ponomaryov trabaja en diversas áreas de investigación relacionadas con radares de percepción remota, resolución de imágenes, recreando imágenes bidimensionales a tridimensionales, y dando cátedra desde hace ya varios años.
Mariana Dolores