[en] ABSTRACT: This Master's Thesis aims to analyze whether it is feasible to apply the radiometric information obtained from the capture by a laser scanner of different samples of ornamental rock, to carry out a characterization of them. It must be taken into account that the parameter used for the characterization will be the uncorrected reflectance or intensity, value recorded by the device when the capture is carried out. Reflectance is defined as the amount of intensity returned in relation to the intensity of the emitted laser beam, after the incidence on the surface under study. In order to carry out the contrast object of analysis of the present work, a series of experiments have been designed to contrast if an automatic use is feasible, based on the variation of parameters such as the capture distance or the incidence of the laser beam angle on the surface. The experiment has been carried out in relation to two fundamental and independent stages, the first one aims to justify if it is possible by means of statistical tools (Mann Whitney U) the univocal identification of the coincident samples captured at different angles and distances. The second phase consisted in the analysis of the possible absence of sufficient overlaps between the intervals comprising the traces of the different samples considered, in order to be able to propose values for an automatic segmentation of the point clouds (Box and Whiskers diagrams). Once the experiment has been designed, and the tools have been selected to test the fundamental hypothesis of this study, the feasibility of applying uncorrected reflectance for the automatic characterization of natural stone samples, the analyses have been carried out, based on the pairwise comparison by means of the Mann Whitney U test (suitable method given the non-normality of the distributions of the different samples, as determined by the previously performed Kolmogorov-Smirnov test), and the simultaneous representation of the Box and Whiskers diagrams of the different samples, grouped according to the criteria required to carry out the contrasts. In addition to the tests developed, an introduction has been made on aspects related to light and its characterization, optics, as well as its most important historical events. This analysis has paid special attention to the laser and its various types, with a detailed description of the laser scanner, the device used for capture, and alluding to its fundamental elements: distance meter and deflector unit. Some of the multiple applications of this type of equipment have also been described. Given the application to be contrasted in this work, a brief analysis of the ornamental rock sector in Spain has been carried out, attending to the main production areas. Some of the main characteristics on the basis of which to evaluate the suitability of a particular rock to be considered as ornamental have also been mentioned. The experiment was carried out by taking the following five stone samples: Crema Pejanda, Piedra Arenisca de Aguilar, Rosalina, Marrón Belmonte and Percaro. From these five samples, the data was captured by means of the laser scanner which has been stationed at two bases, at 5 and 10 meters respectively. In each of the parking lots mentioned above, 35 valid scans were captured. In order to be able to have data for contrast at an intermediate distance between the previous ones, a third scan at 7.5 meters was chosen, although these clouds were not required. Once the data were obtained, they were processed with the free software PSPP, as a tool for analyzing the Kolmogorov-Smirnov statistics (focused on the analysis of the normality of the samples, in order to determine which test would be more suitable for the first stage of the study), the Mann-Whitney U and the Box and Whiskers diagram. After evaluation of the two methodologies, both yielded negative results. The first one was based on a Mann-Whitney U test, aimed at evaluating the possibility of proposing a radiometric fingerprint based on uncorrected reflectance, which allows determining the coincidence of the samples independently of angle and distance. Despite the identification of mismatched samples based on reflectance, the method is not able to identify identical samples in the presence of angle and distance variations. As for the second analysis, based on Box and Whiskers plots, it has not been valid either, given the significant overlaps between mismatched samples for equal angles and distances, and the variability of the extreme values of the whiskers and of the significant quartiles. All this leads to dismiss the possible application of the intensity or uncorrected reflectance for the automatic identification of natural stone under the exposed conditions. It can be considered that the main contributions of the present work are the methodological proposal and the results of the analysis itself, which justify the unsuitability of the uncorrected parameter.

[es] RESUMEN: El presente Trabajo Fin de Máster busca analizar si es viable aplicar la información radiométrica obtenida a partir de la captura mediante un láser escáner de diferentes muestras de roca ornamental, para llevar una caracterización de las mismas. Se debe de tener en cuenta que el parámetro empleado para la caracterización será la reflectancia no corregida o intensidad, valor que registra el dispositivo al llevar a cabo la captura. Se define la reflectancia como la cantidad de intensidad devuelta en relación a la intensidad de haz del láser emitido, tras producirse la incidencia sobre la superficie objeto del estudio. Para llevar a cabo el contraste objeto de análisis del presente trabajo, se han diseñado una serie de experimentos destinados a contrastar si un empleo automático resulta viable, en base a la variación de parámetros tales como la distancia de captura o la incidencia del ángulo de rayo láser sobre la superficie. El experimento se ha llevado a cabo en relación a dos etapas fundamentales e independientes, la primera de ellas busca justificar si es posible mediante herramientas estadísticas (U de Mann Whitney) la identificación univoca de las muestras coincidentes captadas con diferentes ángulos y distancias. La segunda fase ha consistido en el análisis de la posible ausencia suficiente de solapamientos entre los intervalos que comprenden las huellas de las diferentes muestras que se han considerado, con objeto de poder proponer valores para una segmentación automática de las nubes de puntos (diagramas de Box and Whiskers). Una vez se ha diseñado el experimento, y seleccionado las herramientas para contrastar la hipótesis fundamental del presente estudio, la viabilidad de aplicar la reflectancia no corregida para la caracterización automática de muestras de piedra natural, se han llevado a cabo los análisis, basados en la comparación por pares mediante la U de Mann Whitney (método idóneo dada la no normalidad de las distribuciones de las diferentes muestras, conforme a lo determinado mediante la prueba previamente realizada de Kolmogorov-Smirnov), y la representación simultánea de los diagramas de Box and Whiskers de las diferentes muestras, agrupadas conforme a los criterios requeridos para llevar a cabo los contrastes. Al margen de las pruebas desarrolladas, se ha llevado a cabo una introducción sobre aspectos relativos a la luz y su caracterización, la óptica, así como sus acontecimientos históricos más reseñables. Este análisis ha prestado especial interés al láser y sus diversas tipologías, haciendo una descripción detallada del láser escáner, dispositivo empleado para la captura, y aludiendo a sus elementos fundamentales: distanciómetro y unidad deflectora. Se han descrito igualmente algunas de las múltiples aplicaciones que tiene este tipo de equipos. Dada la aplicación que se busca contrastar en el presente trabajo, se ha llevado a cabo un breve análisis del sector de la roca ornamental en España, atendiendo a las principales zonas de producción. Se ha aludido igualmente a algunas de las principales características en base a las que evaluar la idoneidad de una determinada roca para poder ser considerada como ornamental. El experimento se ha llevado a cabo tomando las siguientes cinco muestras de piedra: Crema Pejanda, Piedra Arenisca de Aguilar, Rosalina, Marrón Belmonte y Percaro. A partir de estas cinco muestras, se capturaron lo datos mediante el laser escáner el cual se ha estacionado en dos bases, siendo a 5 y 10 metros respectivamente. En cada uno de los estacionamientos mencionados, se capturaron 35 escaneos válidos. Con objeto de poder contar con datos para el contraste a una distancia intermedia entre las anteriores, se optó por realizar un tercer escaneo a 7,5 metros, si bien dichas nubes no fueron requeridas. Una vez se han obtenido los datos, estos fueron tratados con el software de uso libre PSPP, como herramienta para analizar los estadísticos de Kolmogorov-Smirnov (enfocada al análisis de la normalidad de las muestras, con objeto de determinar qué prueba resultaría más idónea para la primera etapa del estudio), la U de Mann-Whitney y el diagrama de Box and Whiskers. Tras la evaluación de las dos metodologías, ambas desprendieron resultados negativos. La primera de ellas se basó en un contraste a través de la U de Mann-Whitney, destinado a evaluar la posibilidad de proponer una huella radiométrica basada en la reflectancia no corregida, que permita determinar la coincidencia de las muestras con independencia de ángulo y distancia. A pesar de la identificación de muestras no coincidentes en base a la reflectancia, el método no es capaz de identificar muestras idénticas ante variaciones de ángulos y distancias. En cuanto al segundo análisis, en base a diagramas de Box and Whiskers, tampoco ha resultado valido dados los notables solapamientos entre muestras no coincidentes para ángulos y distancias iguales, y la variabilidad de los valores extremos de los bigotes y de los cuartiles significativos. Todo ello lleva a desestimar la posible aplicación de la intensidad o reflectancia no corregida para la identificación automática de piedra natural en las condiciones expuestas. Puede considerarse que los principales aportes del presente trabajo son la propuesta metodológica, y los resultados del propio análisis, que justifican la no aptitud del parámetro no corregido.