Simulation of a dual arm compressive multispectral imager in the visible and ir range

Abstract

La espectroscopia de imágenes involucra el muestreo de la información espacial de un objetivo a lo largo de un conjunto de longitudes de onda, en el que se adquiere un cubo de datos de tres dimensiones, dos de ellas espaciales y una espectral. El sistema CASSI es una arquitectura sobresaliente utilizada para adquirir este tipo de imágenes utilizando la teoría del muestreo compresivo para recuperar el cubo de datos a partir de una menor cantidad de medidas que la establecida por el teorema de Shanon-Nyquist. Las imágenes espectrales juegan un papel importante en muchos campos de la ciencia y la tecnología, algunas de sus aplicaciones exigen la adquisición de la imagen en el espectro visible e infrarrojo, con el fin de detectar características no distinguibles a simple vista, presentes en capas inferiores del objetivo donde la luz visible no alcanza a atravesar. Estas aplicaciones requieren de un sistema óptico que cuente con un detector extra que sea sensible al espectro infrarrojo, lo cual aumenta significativamente los costos totales del sistema de adquisición. Este trabajo propone un sistema que reduce dichos costos de implementación adquiriendo simultáneamente la imagen en el espectro visible e infrarrojo. Además evalúa si la calidad de las imágenes reconstruidas es lo suficientemente buena para considerar su implementación óptica. Se realizaron diversas simulaciones para determinar la relación señal a ruido pico (PSNR, por su sigla en inglés) de los cubos de datos reconstruidos, en función de la transmitancia de los códigos de apertura, el ruido Gaussiano aplicado a las mediciones y el número de capturas. Los valores de PSNR obtenidos alcanzan los 33 dB.