Publicação

Imagens hiperespetrais aplicadas ao estudo e conservação de obras pictóricas

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A ampla difusão presenciada, durante a última década, das câmaras fotográficas digitais do tipo Reflex (D-SLRs), veio abrir aos investigadores na área das Artes novas possibilidades, pois têm agora ao seu dispor uma ferramenta não apenas para documentar o estado de conservação de uma obra de arte, mas também para a examinar no espetro invisível (como por exemplo no infravermelho ou ultravioleta) ou para recolher e analisar informação no espetro visível, mas de uma forma inovadora e com novas aplicações. É neste âmbito que se enquadra a presente tese, que apresenta os resultados obtidos na construção, calibração e validação de um sistema hiperespetral baseado numa câmara digital comercial (uma Nikon D300 D-SLR) e que mostrou ser possível, operando inteiramente dentro da região visível do espetro eletromagnético, capturar imagens hiperespetrais compostas por 28 bandas, entre os 420 nm e os 690 nm, em passos de 10 nm (22 bandas são capturadas diretamente com o sistema e 6 são interpoladas), um número de bandas em alguns casos superior ao que é possível de obter com outros sistemas de imagiografia multiespetral ou hiperespetral, equipamentos por vezes mais complexos e dispendiosos que o aqui apresentado. Em comparação com o espetroradiómetro de referência (Photoresearch PR650), usando um alvo-padrão de 24 cores ColorChecker X-Rite, o sistema proposto mostrou bons resultados, apresentando uma boa precisão, suficiente para muitos dos usos, novos e promissores, associados à imagiografia hiperespetral. Em termos espetrais o sistema proposto apresenta em média erros de aproximadamente 3,4%, quantificados em termos de erro quadrático médio (RMSE ou Root Mean Square Error), e de 99,3% quantificados em termos de coeficiente de ajuste (GFC ou Goodness-of-Fit-Coefficient). No que diz respeito à qualidade colorimétrica, o sistema hiperespetral apresenta diferenças de cor médias na ordem 6,0968 unidades de ΔE , 3,8228 unidades de ΔE e de 3,6794 unidades de ΔE . Quanto aos índices de metamerismo, o sistema revela níveis de metamerismo médios de 1,1457, 1,2410, 0,8078 e 0,7777 para os pares de iluminantes “D65,A” e “D65,F2” quantificados em termos das diferenças de cor de ΔE e ΔE , respetivamente. A possibilidade de capturar imagens num número de bandas espetrais superior ao do que é possível com os modelos tradicionais de câmaras digitais, de três canais apenas, abre novas possibilidades uma vez que este tipo de registo contém valores de reflectâncias (informação que é independente do tipo de iluminante) e num número de bandas do espetro muito maior. Assim, com este tipo de registo é possível obter uma maior fidelidade na reprodução da cor do que o que seria possível apenas com fotografia convencional. Este tipo de registo apresenta também como vantagem o facto de não ser tão suscetível a problemas de metamerismo das cores, como é frequente em sistemas de reprodução tricromática. Com o presente trabalho mostramos algumas das possíveis aplicações de imagiografia hiperespetral. Em dois casos práticos, utilizando uma pintura do século XVI (Tríptico de Pentecostes, em Miragaia, Porto) e uma outra obra de arte do século XX (O Cabouqueiro, por Júlio Pomar), é possível pela observação de imagens monocromáticas de bandas espetrais de certos comprimentos de onda do espectro visível, detetar alterações nas pinturas e áreas com desenho subjacente, zonas de reintegração, repintes e outro tipo de informação, tradicionalmente apenas acessível usando imagens de radiação invisível. Através de programação com software adequado, foi possível testar virtualmente a aparência de obra de arte quando submetida a diferentes tipos de iluminantes ou fontes de luz, evitando experiências mais demoradas ou, em algumas situações, evitando submeter a obra de arte a stress desnecessário ou a radiações do espetro mais destrutivas.
Autores principais:	Pereira, Luís Emanuel Bravo de Abreu Santos
Assunto:	Multiespetral Hiperespetral D-SLR Metamerismo Multispectral Hyperspectral Metamerism
Ano:	2014
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade Católica Portuguesa
Idioma:	português
Origem:	Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa

Descrição
Resumo:	A ampla difusão presenciada, durante a última década, das câmaras fotográficas digitais do tipo Reflex (D-SLRs), veio abrir aos investigadores na área das Artes novas possibilidades, pois têm agora ao seu dispor uma ferramenta não apenas para documentar o estado de conservação de uma obra de arte, mas também para a examinar no espetro invisível (como por exemplo no infravermelho ou ultravioleta) ou para recolher e analisar informação no espetro visível, mas de uma forma inovadora e com novas aplicações. É neste âmbito que se enquadra a presente tese, que apresenta os resultados obtidos na construção, calibração e validação de um sistema hiperespetral baseado numa câmara digital comercial (uma Nikon D300 D-SLR) e que mostrou ser possível, operando inteiramente dentro da região visível do espetro eletromagnético, capturar imagens hiperespetrais compostas por 28 bandas, entre os 420 nm e os 690 nm, em passos de 10 nm (22 bandas são capturadas diretamente com o sistema e 6 são interpoladas), um número de bandas em alguns casos superior ao que é possível de obter com outros sistemas de imagiografia multiespetral ou hiperespetral, equipamentos por vezes mais complexos e dispendiosos que o aqui apresentado. Em comparação com o espetroradiómetro de referência (Photoresearch PR650), usando um alvo-padrão de 24 cores ColorChecker X-Rite, o sistema proposto mostrou bons resultados, apresentando uma boa precisão, suficiente para muitos dos usos, novos e promissores, associados à imagiografia hiperespetral. Em termos espetrais o sistema proposto apresenta em média erros de aproximadamente 3,4%, quantificados em termos de erro quadrático médio (RMSE ou Root Mean Square Error), e de 99,3% quantificados em termos de coeficiente de ajuste (GFC ou Goodness-of-Fit-Coefficient). No que diz respeito à qualidade colorimétrica, o sistema hiperespetral apresenta diferenças de cor médias na ordem 6,0968 unidades de ΔE , 3,8228 unidades de ΔE e de 3,6794 unidades de ΔE . Quanto aos índices de metamerismo, o sistema revela níveis de metamerismo médios de 1,1457, 1,2410, 0,8078 e 0,7777 para os pares de iluminantes “D65,A” e “D65,F2” quantificados em termos das diferenças de cor de ΔE e ΔE , respetivamente. A possibilidade de capturar imagens num número de bandas espetrais superior ao do que é possível com os modelos tradicionais de câmaras digitais, de três canais apenas, abre novas possibilidades uma vez que este tipo de registo contém valores de reflectâncias (informação que é independente do tipo de iluminante) e num número de bandas do espetro muito maior. Assim, com este tipo de registo é possível obter uma maior fidelidade na reprodução da cor do que o que seria possível apenas com fotografia convencional. Este tipo de registo apresenta também como vantagem o facto de não ser tão suscetível a problemas de metamerismo das cores, como é frequente em sistemas de reprodução tricromática. Com o presente trabalho mostramos algumas das possíveis aplicações de imagiografia hiperespetral. Em dois casos práticos, utilizando uma pintura do século XVI (Tríptico de Pentecostes, em Miragaia, Porto) e uma outra obra de arte do século XX (O Cabouqueiro, por Júlio Pomar), é possível pela observação de imagens monocromáticas de bandas espetrais de certos comprimentos de onda do espectro visível, detetar alterações nas pinturas e áreas com desenho subjacente, zonas de reintegração, repintes e outro tipo de informação, tradicionalmente apenas acessível usando imagens de radiação invisível. Através de programação com software adequado, foi possível testar virtualmente a aparência de obra de arte quando submetida a diferentes tipos de iluminantes ou fontes de luz, evitando experiências mais demoradas ou, em algumas situações, evitando submeter a obra de arte a stress desnecessário ou a radiações do espetro mais destrutivas.