{"id":{"repo_id":"upc-spain","oai_identifier":"oai:repositorio.upct.es:10317/25147"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/upc-spain/oai:repositorio.upct.es:10317/25147","repository":{"repo_id":"upc-spain","name":"Universidad Politécnica de Cartagena","base_url":"http://repositorio.upct.es/oai/request"},"display":{"title":"Espectrofotometría basada en imágenes para la caracterización óptica espacial y en tiempo real de materiales cromogénicos","abstract":"[ESP] La caracterización óptica de materiales, basada en el análisis de sus propiedades de transmitancia, reflectancia y absorbancia, es esencial para comprender sistemas cuya respuesta está directamente ligada a su color o a su capacidad de modulación óptica. En este contexto, los materiales cromogénicos, capaces de modificar sus propiedades ópticas ante un estímulo externo, y en particular los electrocrómicos, requieren estudios no solo estáticos, sino también dinámicos y espacialmente distribuidos. Aunque el espectrofotómetro constituye la herramienta de referencia por su elevada precisión y monitorización temporal, sus mediciones se limitan a áreas reducidas dificultando el análisis de superficies heterogéneas o de gran tamaño, además de tener un alto coste. Con el fin de superar estas limitaciones, esta tesis desarrolla una herramienta de análisis óptico basada en la reconstrucción espectral visible de la transmitancia a partir de imágenes y vídeos. La metodología parte de la obtención de información colorimétrica corregida mediante calibración, que posteriormente se introduce en una red neuronal entrenada para reconstruir el espectro de transmitancia asociado. El error medio absoluto obtenido frente a medidas espectrofotométricas convencionales es inferior al 2.5 %, validando la fiabilidad del sistema. La herramienta permite analizar regiones de interés y estudiar la evolución temporal de la transmitancia, ampliándose posteriormente al análisis espacial pixel a pixel mediante la generación de mapas de color. Esta capacidad se adapta al estudio de materiales electrocrómicos, posibilitando la caracterización espacial de parámetros como el contraste óptico, la velocidad de conmutación y la estabilidad. Asimismo, se desarrolla un prototipo modular de bajo coste con capacidad de análisis en tiempo real. Finalmente, la metodología se aplica al estudio de la fotodegradación de polímeros, demostrando su versatilidad. En conjunto, se establece una plataforma precisa y accesible que amplía el alcance de la caracterización óptica hacia un análisis espectral espacial y dinámico.[ENG] Optical characterization of materials, based on the analysis of their transmittance, reflectance, and absorbance properties, is essential for understanding systems whose behavior is directly linked to color or optical modulation capability. In this context, chromogenic materials, capable of modifying their optical properties in response to an external stimulus, and particularly electrochromic systems, require not only static evaluation but also dynamic and spatially resolved analysis. Although the spectrophotometer is the reference instrument due to its high precision and temporal monitoring capability, its measurements are restricted to small areas, making the analysis of heterogeneous or large surfaces difficult, in addition to involving high costs. To overcome these limitations, this thesis develops an optical analysis tool based on visible-range spectral reconstruction of transmittance from digital images and videos. The methodology relies on obtaining calibrated colorimetric information, which is subsequently introduced into a trained neural network to reconstruct the associated transmittance spectrum. The mean absolute error obtained with respect to conventional spectrophotometric measurements is below 2.5 %, validating the reliability of the system. The tool enables the analysis of selected regions of interest and the study of temporal transmittance evolution, and is further extended to pixel-wise spatial analysis through the generation of color maps. This capability is adapted to the study of electrochromic materials, allowing spatial characterization of key parameters such as optical contrast, switching speed, and stability. In addition, a low-cost modular prototype with real-time analysis capability is developed. Finally, the methodology is applied to the study of polymer photodegradation, demonstrating its versatility. Overall, this work establishes a precise and accessible platform that expands conventional optical characterization toward spatially and dynamically resolved spectral analysis.","abstract_html":"[ESP] La caracterización óptica de materiales, basada en el análisis de sus propiedades de transmitancia, reflectancia y absorbancia, es esencial para comprender sistemas cuya respuesta está directamente ligada a su color o a su capacidad de modulación óptica. En este contexto, los materiales cromogénicos, capaces de modificar sus propiedades ópticas ante un estímulo externo, y en particular los electrocrómicos, requieren estudios no solo estáticos, sino también dinámicos y espacialmente distribuidos. Aunque el espectrofotómetro constituye la herramienta de referencia por su elevada precisión y monitorización temporal, sus mediciones se limitan a áreas reducidas dificultando el análisis de superficies heterogéneas o de gran tamaño, además de tener un alto coste. Con el fin de superar estas limitaciones, esta tesis desarrolla una herramienta de análisis óptico basada en la reconstrucción espectral visible de la transmitancia a partir de imágenes y vídeos. La metodología parte de la obtención de información colorimétrica corregida mediante calibración, que posteriormente se introduce en una red neuronal entrenada para reconstruir el espectro de transmitancia asociado. El error medio absoluto obtenido frente a medidas espectrofotométricas convencionales es inferior al 2.5 %, validando la fiabilidad del sistema. La herramienta permite analizar regiones de interés y estudiar la evolución temporal de la transmitancia, ampliándose posteriormente al análisis espacial pixel a pixel mediante la generación de mapas de color. Esta capacidad se adapta al estudio de materiales electrocrómicos, posibilitando la caracterización espacial de parámetros como el contraste óptico, la velocidad de conmutación y la estabilidad. Asimismo, se desarrolla un prototipo modular de bajo coste con capacidad de análisis en tiempo real. Finalmente, la metodología se aplica al estudio de la fotodegradación de polímeros, demostrando su versatilidad. En conjunto, se establece una plataforma precisa y accesible que amplía el alcance de la caracterización óptica hacia un análisis espectral espacial y dinámico.[ENG] Optical characterization of materials, based on the analysis of their transmittance, reflectance, and absorbance properties, is essential for understanding systems whose behavior is directly linked to color or optical modulation capability. In this context, chromogenic materials, capable of modifying their optical properties in response to an external stimulus, and particularly electrochromic systems, require not only static evaluation but also dynamic and spatially resolved analysis. Although the spectrophotometer is the reference instrument due to its high precision and temporal monitoring capability, its measurements are restricted to small areas, making the analysis of heterogeneous or large surfaces difficult, in addition to involving high costs. To overcome these limitations, this thesis develops an optical analysis tool based on visible-range spectral reconstruction of transmittance from digital images and videos. The methodology relies on obtaining calibrated colorimetric information, which is subsequently introduced into a trained neural network to reconstruct the associated transmittance spectrum. The mean absolute error obtained with respect to conventional spectrophotometric measurements is below 2.5 %, validating the reliability of the system. The tool enables the analysis of selected regions of interest and the study of temporal transmittance evolution, and is further extended to pixel-wise spatial analysis through the generation of color maps. This capability is adapted to the study of electrochromic materials, allowing spatial characterization of key parameters such as optical contrast, switching speed, and stability. In addition, a low-cost modular prototype with real-time analysis capability is developed. Finally, the methodology is applied to the study of polymer photodegradation, demonstrating its versatility. Overall, this work establishes a precise and accessible platform that expands conventional optical characterization toward spatially and dynamically resolved spectral analysis.","abstract_has_math":false,"creators":["Cánovas Saura, Antonio"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2025,"date_issued":"2025","date_published":"2025","updated_at":"2026-07-24T05:39:40Z","subjects":["Caracterización óptica","Reconstrucción espectral","Materiales electrocrómicos","Red neuronal","Análisis espacial dinámico"],"languages":[],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["hdl:10317/25147"],"render_values":[{"text":"hdl:10317/25147","href":null,"code":true}]}]},"links":{"outbound_url":"https://doi.org/10.31428/10317/25147","outbound_label":"DOI","outbound_source":"dc:identifier.doi"},"metadata_groups":[{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date.issued","label":"Date","values":["2025"]},{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["doctoral thesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Caracterización óptica","Reconstrucción espectral","Materiales electrocrómicos","Red neuronal","Análisis espacial dinámico"]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["hdl:10317/25147"]},{"key":"dc:identifier.doi","label":"DOI","values":["10.31428/10317/25147"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description.other","label":"Dc Description Other","values":["[ESP] La caracterización óptica de materiales, basada en el análisis de sus propiedades de transmitancia, reflectancia y absorbancia, es esencial para comprender sistemas cuya respuesta está directamente ligada a su color o a su capacidad de modulación óptica. En este contexto, los materiales cromogénicos, capaces de modificar sus propiedades ópticas ante un estímulo externo, y en particular los electrocrómicos, requieren estudios no solo estáticos, sino también dinámicos y espacialmente distribuidos. Aunque el espectrofotómetro constituye la herramienta de referencia por su elevada precisión y monitorización temporal, sus mediciones se limitan a áreas reducidas dificultando el análisis de superficies heterogéneas o de gran tamaño, además de tener un alto coste. Con el fin de superar estas limitaciones, esta tesis desarrolla una herramienta de análisis óptico basada en la reconstrucción espectral visible de la transmitancia a partir de imágenes y vídeos. La metodología parte de la obtención de información colorimétrica corregida mediante calibración, que posteriormente se introduce en una red neuronal entrenada para reconstruir el espectro de transmitancia asociado. El error medio absoluto obtenido frente a medidas espectrofotométricas convencionales es inferior al 2.5 %, validando la fiabilidad del sistema. La herramienta permite analizar regiones de interés y estudiar la evolución temporal de la transmitancia, ampliándose posteriormente al análisis espacial pixel a pixel mediante la generación de mapas de color. Esta capacidad se adapta al estudio de materiales electrocrómicos, posibilitando la caracterización espacial de parámetros como el contraste óptico, la velocidad de conmutación y la estabilidad. Asimismo, se desarrolla un prototipo modular de bajo coste con capacidad de análisis en tiempo real. Finalmente, la metodología se aplica al estudio de la fotodegradación de polímeros, demostrando su versatilidad. En conjunto, se establece una plataforma precisa y accesible que amplía el alcance de la caracterización óptica hacia un análisis espectral espacial y dinámico.[ENG] Optical characterization of materials, based on the analysis of their transmittance, reflectance, and absorbance properties, is essential for understanding systems whose behavior is directly linked to color or optical modulation capability. In this context, chromogenic materials, capable of modifying their optical properties in response to an external stimulus, and particularly electrochromic systems, require not only static evaluation but also dynamic and spatially resolved analysis. Although the spectrophotometer is the reference instrument due to its high precision and temporal monitoring capability, its measurements are restricted to small areas, making the analysis of heterogeneous or large surfaces difficult, in addition to involving high costs. To overcome these limitations, this thesis develops an optical analysis tool based on visible-range spectral reconstruction of transmittance from digital images and videos. The methodology relies on obtaining calibrated colorimetric information, which is subsequently introduced into a trained neural network to reconstruct the associated transmittance spectrum. The mean absolute error obtained with respect to conventional spectrophotometric measurements is below 2.5 %, validating the reliability of the system. The tool enables the analysis of selected regions of interest and the study of temporal transmittance evolution, and is further extended to pixel-wise spatial analysis through the generation of color maps. This capability is adapted to the study of electrochromic materials, allowing spatial characterization of key parameters such as optical contrast, switching speed, and stability. In addition, a low-cost modular prototype with real-time analysis capability is developed. Finally, the methodology is applied to the study of polymer photodegradation, demonstrating its versatility. Overall, this work establishes a precise and accessible platform that expands conventional optical characterization toward spatially and dynamically resolved spectral analysis."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Espectrofotometría basada en imágenes para la caracterización óptica espacial y en tiempo real de materiales cromogénicos"]}]}],"canonical_facts":{"dc:date.issued":["2025"],"dc:description.other":["[ESP] La caracterización óptica de materiales, basada en el análisis de sus propiedades de transmitancia, reflectancia y absorbancia, es esencial para comprender sistemas cuya respuesta está directamente ligada a su color o a su capacidad de modulación óptica. En este contexto, los materiales cromogénicos, capaces de modificar sus propiedades ópticas ante un estímulo externo, y en particular los electrocrómicos, requieren estudios no solo estáticos, sino también dinámicos y espacialmente distribuidos. Aunque el espectrofotómetro constituye la herramienta de referencia por su elevada precisión y monitorización temporal, sus mediciones se limitan a áreas reducidas dificultando el análisis de superficies heterogéneas o de gran tamaño, además de tener un alto coste. Con el fin de superar estas limitaciones, esta tesis desarrolla una herramienta de análisis óptico basada en la reconstrucción espectral visible de la transmitancia a partir de imágenes y vídeos. La metodología parte de la obtención de información colorimétrica corregida mediante calibración, que posteriormente se introduce en una red neuronal entrenada para reconstruir el espectro de transmitancia asociado. El error medio absoluto obtenido frente a medidas espectrofotométricas convencionales es inferior al 2.5 %, validando la fiabilidad del sistema. La herramienta permite analizar regiones de interés y estudiar la evolución temporal de la transmitancia, ampliándose posteriormente al análisis espacial pixel a pixel mediante la generación de mapas de color. Esta capacidad se adapta al estudio de materiales electrocrómicos, posibilitando la caracterización espacial de parámetros como el contraste óptico, la velocidad de conmutación y la estabilidad. Asimismo, se desarrolla un prototipo modular de bajo coste con capacidad de análisis en tiempo real. Finalmente, la metodología se aplica al estudio de la fotodegradación de polímeros, demostrando su versatilidad. En conjunto, se establece una plataforma precisa y accesible que amplía el alcance de la caracterización óptica hacia un análisis espectral espacial y dinámico.[ENG] Optical characterization of materials, based on the analysis of their transmittance, reflectance, and absorbance properties, is essential for understanding systems whose behavior is directly linked to color or optical modulation capability. In this context, chromogenic materials, capable of modifying their optical properties in response to an external stimulus, and particularly electrochromic systems, require not only static evaluation but also dynamic and spatially resolved analysis. Although the spectrophotometer is the reference instrument due to its high precision and temporal monitoring capability, its measurements are restricted to small areas, making the analysis of heterogeneous or large surfaces difficult, in addition to involving high costs. To overcome these limitations, this thesis develops an optical analysis tool based on visible-range spectral reconstruction of transmittance from digital images and videos. The methodology relies on obtaining calibrated colorimetric information, which is subsequently introduced into a trained neural network to reconstruct the associated transmittance spectrum. The mean absolute error obtained with respect to conventional spectrophotometric measurements is below 2.5 %, validating the reliability of the system. The tool enables the analysis of selected regions of interest and the study of temporal transmittance evolution, and is further extended to pixel-wise spatial analysis through the generation of color maps. This capability is adapted to the study of electrochromic materials, allowing spatial characterization of key parameters such as optical contrast, switching speed, and stability. In addition, a low-cost modular prototype with real-time analysis capability is developed. Finally, the methodology is applied to the study of polymer photodegradation, demonstrating its versatility. Overall, this work establishes a precise and accessible platform that expands conventional optical characterization toward spatially and dynamically resolved spectral analysis."],"dc:identifier":["hdl:10317/25147"],"dc:identifier.doi":["10.31428/10317/25147"],"dc:subject":["Caracterización óptica","Reconstrucción espectral","Materiales electrocrómicos","Red neuronal","Análisis espacial dinámico"],"dc:title":["Espectrofotometría basada en imágenes para la caracterización óptica espacial y en tiempo real de materiales cromogénicos"],"dc:type":["doctoral thesis"]},"updated_at":"2026-07-24T05:39:40Z"}