Reconstruction of multispectral light field (5d plenoptic function) based on compressive sensing with colored coded apertures from 2D projections



Título del documento: Reconstruction of multispectral light field (5d plenoptic function) based on compressive sensing with colored coded apertures from 2D projections
Revista: Revista Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000396903
ISSN: 0120-6230
Autores: 1
2
1
Instituciones: 1Universidad Industrial de Santander, Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas, Bucaramanga, Santander. Colombia
2University of Delaware, Department of Electrical and Computer, Newark, Delaware. Estados Unidos de América
Año:
Periodo: Sep
Número: 80
Paginación: 131-141
País: Colombia
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Aplicado, descriptivo
Resumen en español Los sistemas de adquisición de información espacio – angular en 4D o campos de luz, han avanzado en la última década debido a la inclusión de aperturas codificadas en el camino óptico del sistema. Dichas aperturas, modulan la luz codificando la información antes de ser capturada. Tradicionalmente, estas aperturas codificadas son aperturas binarias, es decir, bloquean o dejan pasar los rayos de luz en la dimensión espacial haciendo que se capture información dispersa de la escena. En este trabajo, se reemplazan las aperturas binarias por aperturas codificadas de color, que además de modular la luz espacialmente lo hacen espectralmente. De esta forma, es posible adquirir campos de luz en múltiples longitudes de onda y aumentar su resolución espectral. La importancia de obtener información en el espectro radica en que es posible capturar características que no están presentes en el rango visible del espectro electromagnético. En este artículo, se propone un algoritmo que simula la adquisición de una imagen de campo de luz usando aperturas codificadas de color. El sistema propuesto aprovecha la redundancia de información que se presenta en la escena basándose en la teoría del muestreo compresivo, así, solo se captura una señal dispersa de la escena. La imagen multidimensional es recuperada a partir de dicha señal mediante un algoritmo de reconstrucción. Los resultados de simulación muestran la calidad de reconstrucción del campo de luz multiespectral. La calidad de las reconstrucciones obtenidas es de alrededor de 25 dB en PSNR
Resumen en inglés In the last decade, spatio – angular (light field) acquisition systems have advanced due to the inclusion of coded apertures in the optical path. These coded apertures, modulate the light, encoding the information before being captured. Traditionally, these coded apertures are binary, i.e. block and unblock the light rays in the spatial dimension, capturing sparse information of the scene. In this work, the binary coded aperture is replaced by a colored coded aperture which modulates the source not only spatially but spectrally. Thereby, it is possible to capture light fields in multiple wavelengths yielding high spectral resolution. The spectral information provides many features of a scene in different wavelengths, these features are not present in the visible range of the electromagnetic spectrum. In this paper, an algorithm that simulates the light field sampling with colored coded apertures is proposed. The proposed algorithm, exploits the redundant information of the scene based on the compressive sensing theory thus, capturing just a sparse signal. The multidimensional image can be recovered from the underlying signal through a reconstruction algorithm. Several simulations show the quality of the multispectral light field reconstructions. The PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) values obtained for the reconstructions are around 25 dB
Disciplinas: Ciencias de la computación
Palabras clave: Procesamiento de datos,
Sistemas de adquisición de datos,
Campo de luz,
Muestreo compresivo,
Imágenes multiespectrales,
Aperturas codificadas de color
Keyword: Computer science,
Data processing,
Data acquisition systems,
Light field,
Compressive sensing,
Multispectral images,
Colored coded aperture
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