論文の概要: Snapshot Multispectral Imaging Using a Diffractive Optical Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.05217v1
- Date: Sat, 10 Dec 2022 05:54:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-12-13 18:24:27.518540
- Title: Snapshot Multispectral Imaging Using a Diffractive Optical Network
- Title（参考訳）: 回折光ネットワークを用いたスナップショットマルチスペクトルイメージング
- Authors: Deniz Mengu, Anika Tabassum, Mona Jarrahi, Aydogan Ozcan
- Abstract要約: 深層学習を用いて訓練した回折光ネットワークを用いたマルチスペクトルイメージングシステムを提案する。
本発明の回折多スペクトル撮像装置は、大きなスペクトル上の空間コヒーレント撮像を行う。
本研究では,3次元プリント型回折ネットワークに基づく回折多スペクトル画像の試作を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8880000014100506
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multispectral imaging has been used for numerous applications in e.g.,
environmental monitoring, aerospace, defense, and biomedicine. Here, we present
a diffractive optical network-based multispectral imaging system trained using
deep learning to create a virtual spectral filter array at the output image
field-of-view. This diffractive multispectral imager performs
spatially-coherent imaging over a large spectrum, and at the same time, routes
a pre-determined set of spectral channels onto an array of pixels at the output
plane, converting a monochrome focal plane array or image sensor into a
multispectral imaging device without any spectral filters or image recovery
algorithms. Furthermore, the spectral responsivity of this diffractive
multispectral imager is not sensitive to input polarization states. Through
numerical simulations, we present different diffractive network designs that
achieve snapshot multispectral imaging with 4, 9 and 16 unique spectral bands
within the visible spectrum, based on passive spatially-structured diffractive
surfaces, with a compact design that axially spans ~72 times the mean
wavelength of the spectral band of interest. Moreover, we experimentally
demonstrate a diffractive multispectral imager based on a 3D-printed
diffractive network that creates at its output image plane a
spatially-repeating virtual spectral filter array with 2x2=4 unique bands at
terahertz spectrum. Due to their compact form factor and computation-free,
power-efficient and polarization-insensitive forward operation, diffractive
multispectral imagers can be transformative for various imaging and sensing
applications and be used at different parts of the electromagnetic spectrum
where high-density and wide-area multispectral pixel arrays are not widely
available.
- Abstract（参考訳）: マルチスペクトルイメージングは、環境モニタリング、航空宇宙、防衛、バイオメディシンなどの多くの用途に用いられている。
本稿では,ディープラーニングを用いた拡散型光ネットワークベースのマルチスペクトルイメージングシステムを用いて,出力画像フィールドオブビューに仮想スペクトルフィルタアレイを作成する。
この拡散型マルチスペクトル撮像装置は、大きなスペクトルにわたって空間的にコヒーレントな撮像を行い、同時に、予め決定されたスペクトルチャネルのセットを出力平面の画素の配列にルーティングし、モノクロ焦点平面アレイまたは画像センサを、スペクトルフィルタや画像回復アルゴリズムなしでマルチスペクトル撮像装置に変換する。
さらに、この回折多重スペクトル像のスペクトル応答性は入力偏光状態に敏感ではない。
数値シミュレーションにより,可視光スペクトル中の4,9,16個のスペクトル帯を,受動空間構造を持つ回折面をベースとし,スペクトル帯の平均波長の約72倍の波長で撮影可能な,異なる回折ネットワーク設計を提案する。
さらに,その出力画像面に2×2=4個の独自の帯域を持つ仮想スペクトルフィルタアレイを作成した3次元プリント型回折ネットワークに基づく回折多重スペクトル像器を実験的に実験した。
コンパクトなフォームファクターと計算の自由、電力効率、偏光非感受性の前方演算のため、ディフューティブマルチスペクトル撮像器は様々な撮像・センシング用途に変換可能であり、高密度で広帯域のマルチスペクトル画素アレイが広く利用できない電磁スペクトルの異なる部分で使用できる。
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