Imágenes

La obtención de imágenes es el proceso de crear representaciones visuales de objetos, escenas o fenómenos. El término abarca tanto la formación de imágenes mediante procesos físicos como las tecnologías utilizadas para capturarlas, almacenarlas, procesarlas y visualizarlas. Si bien la obtención de imágenes tradicional se basa en la luz visible, los sistemas modernos pueden visualizar información a través del espectro electromagnético y otros fenómenos físicos como ondas sonoras, campos magnéticos y emisiones de partículas, lo que permite visualizar sujetos invisibles al ojo humano .

La ciencia de la imagen o la ciencia y tecnología de la imagen es el campo multidisciplinario que se ocupa de los fundamentos teóricos y las aplicaciones prácticas de la creación y el análisis de imágenes. ^{[ 1 ]} Este campo se basa en la física , las matemáticas , la ingeniería eléctrica , la informática , la visión por computadora y la psicología de la percepción para desarrollar sistemas que generan, recopilan, duplican, analizan, modifican y visualizan imágenes.

Los métodos de obtención de imágenes abarcan una amplia gama de principios físicos, cada uno adecuado para aplicaciones particulares.

La imagen óptica abarca la fotografía , la cinematografía , la microscopía y la observación telescópica . Estos métodos capturan la radiación electromagnética en el espectro visible o cerca de él y constituyen la base de la mayoría de las imágenes de consumo y científicas. Entre sus extensiones se incluyen la termografía , que visualiza la radiación infrarroja para revelar la distribución de la temperatura, y la imagen multiespectral , que captura datos en múltiples bandas de longitud de onda para aplicaciones en teledetección y análisis de materiales.

Las técnicas de imagen médica comprenden métodos diseñados para visualizar el interior del cuerpo humano con fines diagnósticos y terapéuticos. La radiografía y la tomografía computarizada utilizan rayos X para obtener imágenes de estructuras densas como el hueso. La resonancia magnética aprovecha las propiedades magnéticas nucleares para producir imágenes detalladas de tejidos blandos sin radiación ionizante. La ecografía utiliza ondas sonoras de alta frecuencia y es particularmente valiosa para la obtención de imágenes en tiempo real y la monitorización fetal. Las técnicas de medicina nuclear, como la tomografía por emisión de positrones, rastrean trazadores radiactivos para revelar la actividad metabólica. Entre las modalidades emergentes se incluyen la imagen fotoacústica , que combina principios ópticos y acústicos, y la tomografía magnetoacústica-eléctrica , que mapea la conductividad eléctrica en los tejidos biológicos. ^{[ 4 ]}

La imagen acústica utiliza ondas sonoras para crear imágenes. Más allá de la ecografía médica, sus aplicaciones incluyen el sonar para la navegación y cartografía submarina, la imagen sísmica para la exploración geológica y los ensayos industriales no destructivos .

El radar y la imagen por microondas utilizan ondas de radio para detectar y fotografiar objetos. El radar de apertura sintética produce imágenes de alta resolución desde aeronaves o satélites, independientemente de las condiciones meteorológicas o de iluminación, lo que lo hace esencial para la observación y el reconocimiento de la Tierra. El radar de penetración terrestre captura imágenes de estructuras subterráneas para aplicaciones arqueológicas y de ingeniería.

La microscopía electrónica y de partículas utiliza haces de electrones u otras partículas para alcanzar resoluciones muy superiores al límite de difracción de la luz visible. Los microscopios electrónicos permiten visualizar átomos individuales, lo que posibilita avances en la ciencia de los materiales y la biología estructural.

La imagen química combina la espectroscopia con la imagen espacial para mapear la composición química de las muestras, con aplicaciones en el desarrollo farmacéutico, la seguridad alimentaria y la ciencia forense.

El sistema LIDAR (detección y medición de distancia mediante luz) mide distancias utilizando pulsos láser para crear representaciones tridimensionales de superficies y objetos, y se utiliza ampliamente en vehículos autónomos, cartografía topográfica y silvicultura.

La imagen computacional y digital abarca el procesamiento de imágenes , los gráficos por computadora , la representación tridimensional y la restauración de imágenes digitales . La visión por computadora aplica análisis algorítmicos para extraer información de las imágenes automáticamente.

La fotografía y la imagen siempre han estado entrelazadas. Cuando Joseph Nicéphore Niépce creó la primera fotografía permanente utilizando heliografía en 1826, ^{[ 5 ]} y Louis Daguerre perfeccionó el proceso hasta convertirlo en el daguerrotipo una década después, no solo estaban inventando una nueva forma de arte, sino que estaban sentando las bases de toda una disciplina científica basada en la química de los haluros de plata .

Durante la mayor parte del siglo XIX, la fotografía siguió siendo dominio de los especialistas. Eso cambió con la cámara Kodak de George Eastman , presentada en 1888 con el eslogan «Usted aprieta el botón, nosotros hacemos el resto». ^{[ 6 ]} De repente, cualquiera podía tomar fotografías. Casi al mismo tiempo, Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X por casualidad en 1895, ^{[ 7 ]} un accidente que daría origen a todo el campo de la imagen médica.

La Segunda Guerra Mundial demostró ser un punto de inflexión. La tecnología de radar , desarrollada frenéticamente en ambos bandos del conflicto, introdujo conceptos que los ingenieros adaptarían más tarde para el radar de apertura sintética y el ultrasonido médico . ^{[ 8 ] [ 9 ]} Luego llegó el dispositivo de carga acoplada : Willard Boyle y George E. Smith construyeron el primero en los Laboratorios Bell en 1969, ^{[ 10 ]} y en pocas décadas había hecho que la película casi quedara obsoleta. La resonancia magnética llegó en la década de 1970, ^{[ 11 ]} ofreciendo a los médicos algo que los rayos X nunca pudieron, imágenes detalladas de tejidos blandos sin radiación.

Las cámaras digitales se impusieron rápidamente. En la década de 2000, la fotografía analógica ya estaba en declive ^{[ 12 ]} ; en la década de 2010, los teléfonos inteligentes habían puesto una cámara sorprendentemente capaz en casi todos los bolsillos. Las funciones que antes requerían verdadera habilidad, como la exposición adecuada, el enfoque nítido y la precisión del color, se volvieron automáticas ^{[ 13 ] .}

Hoy en día, miles de millones de fotos se suben a las redes sociales cada día. ^{[ 14 ]} Como resultado, un problema creciente es que la inteligencia artificial generativa puede fabricar imágenes fotorrealistas desde cero. Lo que se considera una fotografía "real" ya no es necesariamente obvio. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• Procesamiento de imágenes
• Sensor de imagen
• Imágenes médicas
• Teledetección
• visión por computadora
• Fotografía
• Sociedad para la Ciencia y la Tecnología de la Imagen
• Revista de Ciencias de la Imagen

• Harrison Hooker Barrett y Kyle J. Myers , Fundamentos de la ciencia de la imagen ( John Wiley & Sons , 2004) ISBN 0471153001
• Ronald N. Bracewell, Análisis de Fourier e imágenes ( Kluwer Academic , 2003) ISBN 0306481871
• Roger L. Easton, Jr., Métodos de Fourier en imagenología (John Wiley & Sons, 2010) ISBN 9780470689837DOI 10.1002/9780470660102
• Robert D. Fiete, Modelado de la cadena de procesamiento de imágenes de cámaras digitales (SPIE Press, 2010) ISBN 9780819483393

• Centro Chester F. Carlson para la Ciencia de la Imagen en RIT
• Programa de especialización en Ciencias de la Imagen en la Facultad de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona.
• Instituto de Ciencias de la Imagen de la Universidad de Vanderbilt