High-speed hyperspectral imaging enabled by compressed sensing in time domain

高光谱成像 计算机科学 人工智能 像素 计算机视觉 帧速率 压缩传感 全光谱成像 光谱成像 多光谱图像 利萨茹曲线 化学成像 遥感 光学 地质学 物理
作者
Shigekazu Takizawa,Kotaro Hiramatsu,Matthew Lindley,Julia Gala de Pablo,Shunsuke Ono,Keisuke Goda
标识
DOI:10.1117/1.apn.2.2.026008
摘要

Hyperspectral imaging (HSI) is a powerful tool widely used for various scientific and industrial applications due to its ability to provide rich spatiospectral information. However, in exchange for multiplex spectral information, its image acquisition rate is lower than that of conventional imaging, with up to a few colors. In particular, HSI in the infrared region and using nonlinear optical processes is impractically slow because the three-dimensional (3D) data cube must be scanned in a point-by-point manner. In this study, we demonstrate a framework to improve the spectral image acquisition rate of HSI by integrating time-domain HSI and compressed sensing. Specifically, we simulated broadband coherent Raman imaging at a record high frame rate of 25 frames per second (fps) with 100 pixels × 100 pixels, which is 10 × faster than that of previous work, based on an experimentally feasible sampling scheme utilizing 3D Lissajous scanning.

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