High-dynamic range compressive spectral imaging by grayscale coded aperture adaptive filtering

Reconstrucción de imágenes espectrales compresivas con alto rango dinámico por medio de filtrado adaptativo en escala de grises

El sistema de adquisición de imágenes espectrales basado en una apertura codificada de única captura (CASSI) es una arquitectura para muestrear imágenes espectrales que captura información de una escena en tres dimensiones mediante medidas proyectadas y codificadas del sensor en dos dimensiones (2D). Para recuperar el cubo de datos se emplea un algoritmo de reconstrucción que apro-vecha la esparcidad de las medidas compresivas. Tradicionalmente, CASSI usa aperturas codificadas binarias para modular espacial-mente la luz.  En CASSI la calidad de las imágenes reconstruidas depende del diseño de estas aperturas codificadas y de la saturación del sensor. Este trabajo presenta una nueva arquitectura CASSI  basada en aperturas codificadas de escala de grises (ACG), la cual reduce la saturación en el sensor e incrementa el rango dinámico de las imágenes reconstruidas.  El conjunto de ACG se calcula en tiempo real de forma adaptativa explotando la información contenida en las medidas compresivas del sensor. La mejora obtenida en la calidad de las imágenes reconstruidas se muestra a partir de diversas simulaciones en las que se utilizan las ACG. Adicionalmente, se lleva a cabo una comparación entre las aperturas codificadas tradicionales y las ACG con respecto a la tolerancia del ruido.

Introducción

El sistema de imágenes espectrales de apertura codificada (CASSI) es una arquitectura de imágenes que detecta la información tridimensional de una escena con un único conjunto de medidas de proyección aleatoria codificada en dos dimensiones (2D) (Wagadarikar, et al. 2008). La arquitectura óptica del CASSI consta de cinco elementos ópticos: se utiliza una lente objetivo para formar una imagen de una escena en el plano de la apertura codificada; una apertura codificada modula la información espacial en toda la gama de longitudes de onda; una lente de retransmisión transmite el campo de luz codificado a un elemento dispersivo que dispersa la luz antes de que incida en el conjunto de planos focales (FPA).