Jedno- a dvoupixelová kamera pro výpočetní rekonstrukci obrazu

Bc. Ondřej Denk

Master's thesis

Single- and double-pixel camera for computational imaging

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá aplikacemi teorie komprimovaného snímání, konkrétně metodou jednopixelové kamery. Komprimované snímání je již řadu let považováno za velmi elegantní teorii využívanou k záznamu informace a metoda jednopixelové kamery představuje přímou a velmi názornou aplikaci této teorie. Práce představuje základní pojmy komprimovaného snímání a uvádí ve stručnosti principy využití teorie pro vybrané aplikace. Na těchto principech je následně vybudováno hned několik přístupů k využití metody jednopixelové kamery. Nejprve jsou za pomoci umělých dat stanoveny podmínky, za kterých je rekonstrukční algoritmus schopen provádět věrnou rekonstrukci, a metoda je tedy spolehlivě použitelná. Následně je zkonstruováno několik návrhů měřicích aparatur, u každé z nich je diskutována její spolehlivost a jsou uvedeny příklady rekonstrukcí. V závěru hlavní sekce jsou pak zmíněny technické aspekty spojené s měřením jedno- a dvoupixelovou kamerou. Cílem práce je zkoumat možnost implementace jednopixelové kamery při zobrazování mimo rozsah běžných zobrazovacích detektorů (např. v infračervené oblasti) a také při konstrukci tzv. hyperspektrální kamery. Práce si také klade za cíl seznámit čtenáře se základními myšlenkami komprimovaného snímání a s metodikou využití jednopixelové kamery, proto jsou jednotlivé metody a postupy popisovány velmi podrobně.

Abstract:

The diploma thesis concerns with application of theory of compressed sensing, in particular with a measurement method called single pixel camera. Theory of compressed sensing raised a considerable amount of attention in recent years and is considered a very elegant method for information acquisition, while the single pixel camera method represents a straightforward and illustrative application of the theory. The thesis introduces some basic terms connected to the theory and presents useful principles for the application. These principles allow for the construction of measurement methods that fully exploit the theory. At first, artificial data are used to specify particular conditions that allow the reconstruction algorithm to conduct a reliable reconstruction. Subsequently, we construct several measurement designs, discuss their reliability and present some reconstruction examples. We conclude the main section with technical aspects interconnected with the single- and double- pixel camera measurement method. The thesis aim is to investigate implementation of single pixel camera for imaging in spectral ranges that are not measurable with standard imaging detectors (i.e. infrared spectral range) and also construction of hyperspectral camera. In addition, the thesis presents an introduction to a basic scheme of compressed sensing techniques, as well as techniques used for single pixel camera imaging. Therefore, the methods used are described in great detail.

Keywords

komprimované snímání, jednopixelová kamera, záznam obrazu, počítačová rekonstrukce obrazu, komprese signálu, digitální pole mikrozrcátek, balanční fotodioda

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Karel Žídek, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Applied Science in Technology / Applied Science in Technology