Muestreo compresivo de imágenes multiespectrales con detectores basados en arreglos de filtros ópticos utilizando un elemento dispersivo rotatorio

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dc.contributor.advisorCorrea Pugliese, Claudia Victoria
dc.contributor.advisorArguello Fuentes, Henry
dc.contributor.authorHinojosa Montero, Carlos Alberto
dc.date.accessioned2024-03-03T22:07:15Z
dc.date.available2015
dc.date.available2024-03-03T22:07:15Z
dc.date.created2015
dc.date.issued2015
dc.description.abstractLos sistemas de adquisicion de im ´ agenes espectrales basados en la t ´ ecnica de ´ muestreo compresivo (CSI por su sigla en ingles), obtienen proyecciones codifica- ´ das y dispersas de la fuente en lugar de muestrear directamente cada voxel de la ´ escena tridimensional. Utilizando estas proyecciones comprimidas, un algoritmo de optimizacion basado en la norma ´ `1 es utilizado para reconstruir la imagen multiespectral original. El sistema SCCSI (snapshot colored compressive spectral imager) es una arquitectura optica basada en CSI, dise ´ nada para adquirir im ˜ agenes espec- ´ trales de manera eficiente en una unica captura por medio de un elemento disper- ´ sivo y un detector compuesto por un arreglo de filtros opticos. En los sistemas CSI ´ es posible realizar multiples capturas utilizando distintos patrones de codificaci ´ on, ´ obteniendo una mejora en la reconstruccion de im ´ agenes con alto de nivel de de- ´ talles tanto espacial como espectralmente. Sin embargo, debido a que en SCCSI el patron de codificaci ´ on (arreglo de filtros ´ opticos) se encuentra directamente sobre ´ el detector, el uso de multiples patrones para diferentes tomas equivaldr ´ ía a utilizar un sensor diferente. Este proyecto extiende el concepto de SCCSI a un sistema de multiple captura mediante la rotaci ´ on del elemento dispersivo presente en la ar- ´ quitectura, de tal forma que la imagen espectral de entrada, una vez dispersada, sea codificada e integrada en diferentes regiones del detector, adquiriendo de esta manera nuevas proyecciones comprimidas de la escena en cada rotacion. Los ´ resultados de simulacion muestran que realizando cuatro capturas, es posible obte- ´ ner una ganancia de hasta 7 dB en PSNR frente a los resultados obtenidos con una unica captura. Adicionalmente, realizando cuatro capturas en SCCSI se obtiene una ´ ganancia de hasta 3 y 2 dB en PSNR frente a realizar cuatro y cinco capturas con la arquitectura CASSI (snapshot colored compressive spectral imager), respectivamente.
dc.description.abstractenglishCompressive spectral imaging (CSI) systems sense spatio-spectral scenes using sets of 2D coded projections. These systems rely on the theory of compressive sampling (CS), which establishes that certain signals can be recovered with high probability using far fewer samples from those dictated by Shannon-Nyquist theory. Using the coded projections, a CS reconstruction algorithm is then applied to reconstruct the underlying scene by solving an `1 minimization problem. The snapshot colored compressive spectral imager (SCCSI) is a new architecture that exploits the compression capabilities of CSI techniques and efficiently senses a spectral image using a single snapshot by means of a color-patterned FPA detector and a dispersive element. In CSI, different coding patterns are used for taking multiple snapshots, yielding improved reconstructions of spatially detailed and spectrally rich scenes. SCCSI however, does not admit multiple coding patterns since the pixelated tiling of optical filters is directly attached to the detector. This research work presents a variation of the SCCSI system admitting multiple measurement shots by rotating the dispersive element such that the dispersed spatio-spectral source is coded and integrated at different detector pixels on each rotation. This approach allows the acquisition of a different set of coded projections on each measurement shot. Simulations show that increasing the number of measurement snapshots results on improved reconstructions. More specifically, a gain up to 7 dB is obtained when results from four measurement shots are compared to the reconstruction from a single SCCSI snapshot. Furthermore, the proposed method provides better quality reconstructions with respect to similar CSI architectures. More specifically, a gain up to 3 dB is obtained when four measurement shots are compared to four snapshots of the coded aperture snapshot spectral imager (CASSI) and, up to 2 dB with respect to five CASSI snapshots.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero de Sistemas
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/32640
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería de Sistemas
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectImagenes Espectrales
dc.subjectMuestreo Compresivo
dc.subjectAdquisici ´ On Com- ´ Presiva De Imagenes Espectrales
dc.subjectArreglos De Filtros ´ Opticos.
dc.subject.keywordSpectral Imaging
dc.subject.keywordCompressive Sampling
dc.subject.keywordCompressive Spectral Imaging
dc.subject.keywordColored Mosaic Fpa Detector-Based Architectures.
dc.titleMuestreo compresivo de imágenes multiespectrales con detectores basados en arreglos de filtros ópticos utilizando un elemento dispersivo rotatorio
dc.title.englishCompressive spectral imaging using multiple snapshot coloredmosaic detector measurements.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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