DOI: 10.17586/1023-5086-2019-86-10-54-65

Восстановление методом сжатого считывания спектра отражения с использованием градуального модулирующего диска

Zhang Lei-hong, Ye Hualong, Li Bei, Zhang Dawei, Wang Kaimin, Chen Jian

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Lei-hong Zhang, Hualong Ye, Bei Li, Dawei Zhang, Kaimin Wang, Jian Chen Research on spectral reflectance reconstruction based on compressive sensing by gradual modulation wheel (Восстановление методом сжатого считывания спектра отражения с использованием градуального модулирующего диска) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 10. С. 54–65. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-10-54-65

Lei-hong Zhang, Hualong Ye, Bei Li, Dawei Zhang, Kaimin Wang, Jian Chen Research on spectral reflectance reconstruction based on compressive sensing by gradual modulation wheel (Восстановление методом сжатого считывания спектра отражения с использованием градуального модулирующего диска) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 10. P. 54–65. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-10-54-65

Ссылка на англоязычную версию:

Lei-hong Zhang, Hualong Ye, Bei Li, Dawei Zhang, Kaimin Wang, and Jian Chen, "Research on spectral reflectance reconstruction based on compressive sensing by a gradual modulation wheel," Journal of Optical Technology. 86(10), 647-656 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000647

Аннотация:

Спектр отражения объекта определяет его цветовое восприятие, что приводит к важности восстановления этого спектра из данных, измеряемых прибором. Предлагается способ восстановления спектра отражения с использованием сжатого считывания с градуального модулирующего диска. Свет от источника разлагается в спектр посредством дифракционной решётки, проходит через модулирующий диск с плавной модуляцией, освещает объект и принимается точечным детектором. Рассмотрены различные экспериментальные схемы для однотонных и многоцветных изображений. В случае многоцветных изображений перед точечным детектором дополнительно вводится пространственный модулятор света. Путём численных экспериментов определено влияние на качество восстановления спектра отражения модуляционных параметров диска, определены параметры структурного подобия, отношения сигнал/шум и среднеквадратической ошибки измерений, что позволило определить условия наилучшего восстановления спектра отражения и точного воcпроизведения многоцветных объектов.

Ключевые слова:

точечный детектор, спектр отражения, градуальный модулирующий диск, гармоническая кривая модуляции

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Фонда естественных наук Шанхая (грант № 18ZR1425800), Открытого проекта ключевой лаборатории неразрушающих испытаний провинции Аньхой (грант № CGHBMWSJC03) и Национального фонда естественных наук Китая (грант № 61875125).

Коды OCIS: 330.1690, 330.1710

Список источников:

1. Barakzehi M., Amirshahi S.H., Peyvandi S. et al. Reconstruction of total radiance spectra of fluorescent samples by means of nonlinear principal component analysis// Journal of the Optical Society of America A. 2013.V. 30(9). P. 1862–1870.
2. Chen S., Lin X., Yuen C. et al. Recovery of Raman spectra with low signal-to-noise ratio using Wiener estimation // Optics Express. 2014.V. 22(10). P. 12102-14.

3. Kim B.G., Han J.W., Park S.B. Spectral reflectivity recovery from the tristimulus values using a hybrid method // Journal of the Optical Society of America A. 2012. V. 29(29). P. 2612–2621.
4. August Y., Stern A. Compressive sensing spectrometry based on liquid crystal devices// Optics Letters. 2013. V. 38(23). P. 4996-9.
5. Bian L., Suo J., Situ G. et al. Multispectral imaging using a single bucket detector // Physics. 2015. V. 6. 6 p.
6. Clemente P., Durán V., Tajahuerce E. et al. Compressive holography with a single-pixel detector // Optics Letters. 2013. V. 38(14). P. 2524–2527.
7. Yuan S., Liu X., Zhou X. et al. Multiple-image encryption scheme with a single-pixel detector// Journal of Modern Optics. 2016. V. 15. P. 1–9.
8. Liu X.F., Yu W.K., Yao X.R. et al. Measurement dimensions compressed spectral imaging with a single point detector // Optics Communications.2016. V. 365. P. 173–179.
9. Zhang L., Liang D., Li B. et al. Study on the key technology of spectral reflectivity reconstruction based on sparse prior by a single-pixel detector // Photonics Research. 2016. V. 4(3). P. 115.
10. Wang Z., Bovik A.C., Sheikh H.R. et al. Image quality assessment: from error visibility to structural similarity // IEEE Transactions on Image Processing. 2004. V. 13(4). P. 600–612.
11. Yeo C., Tan H.L., Tan Y.H. SSIM-based adaptive quantization in HEVC// IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing. 2013. V. 32(3). P. 1690–1694.
12. Rehman A., Wang Z., Brunet D. et al. SSIM-inspired image denoising using sparse representations // Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. May 22–27. 2011. Prague Congress Center, Prague, Czech Republic. 2011. P. 1121–1124.
13. Chen S., Lin X., Yuen C. et al. Recovery of Raman spectra with low signal-to-noise ratio using Wiener estimation // Optics Express. 2014.V. 22(10). P. 12102-14.
14. Yoo Ji-Hoon, Kyung Wang-Jun, Ha Ho-Gun. Estimation of reflectance based on properties of selective spectrum with adaptive Wiener estimation// Proc Spie. 2013. V. 8652(2). P. 86520–86527.
15. Lin M.C., Tsai C.W., Tien C.H. Spectral image reconstruction by a tunable LED illumination // Proc. Spie. 2013. V. 8870(5). P. 441–443.