KARAKTERIZACIJA PRENOSNE FUNKCIJE IN DEKONVOLUCIJA PRI HIPERSPEKTRALNEM SLIKANJUJemec, Jurij (Avtor) Buermen, Miran (Mentor) hiperspektralno slikanjekarakterizacijadekonvolucijaizboljšanje resolucijeobnova slikHiperspektralno slikanje je neinvazivna slikovna tehnika, ki se vse bolj uveljavlja na številnih različnih področjih v biomedicini, npr. za diagnosticiranje raka in zgodnje odkrivanje zobnega kariesa, kakor tudi v farmaciji, prehranski industriji, agronomiji, raziskovanju zemeljskega površja in astronomiji. Rezultat hiperspektralnega slikanja je slika vzorca pri različnih valovnih dolžinah, s čimer je na voljo spektralna informacija o vzorcu, kakor tudi njena prostorska porazdelitev ter tako predstavlja združitev spektroskopije in strojnega vida. Za zajem hiperspektralne slike vzorca je potrebno le-tega navadno osvetliti s širokopasovnim svetilom. Odbito ali povratno sipano svetlobo nato prednja zbiralna leča usmeri na disperzijski element, po prehodu katerega se ponovno zbere in pošlje na svetlobno tipalo. Lastnosti disperzijskega elementa in prednje leče v kombinaciji z neporavnanostjo osi optičnih gradnikov povzročijo spremenljiva geometrijska popačenja in megljenje v hiperspektralnih slikah, ki lahko močno vplivajo na kakovost zajetih slik. Glede na način zajemanja hiperspektralnih slik delimo hiperspektralne sisteme v štiri skupine: točkovno spektralne, enorazsežno prostorske, dvorazsežno prostorske in trirazsežne. Pri sistemih za točkovno spektralno zajemanje in za enorazsežno prostorsko zajemanje zajamemo celotno hiperspektralno sliko z zaporednim zajemanjem spektrov v eni točki oziroma v eni prostorski razsežnosti. Sistemi za dvorazsežno prostorsko zajemanje omogočajo zajem dvorazsežne slike pri izbrani valovni dolžini, pri čemer nam izgradnjo celotne hiperspektralne slike omogoča valovno nastavljivi optični gradnik. Sistemi za trirazsežno zajemanje pa omogočajo hkraten zajem prostorske kakor tudi spektralne informacije. Matematično lahko zajem hiperspektralne slike opišemo kot konvolucijo med nepopačeno sliko vzorca ter prenosno funkcijo hiperspektralnega sistema. Natančna ocena prenosne funkcije nam omogoča, da z dekonvolucijo iz zajete slike vzorca izločimo vpliv prenosne funkcije hiperspektralnega sistema. Iz teorije spremenljivih linearnih sistemov vemo, da lahko prenosno funkcijo sistema določimo z opazovanjem odziva sistema na ustrezne testne signale v vseh stanjih sistema. V doktorski disertaciji bomo predstavili postopke, ki omogočajo uporabniku hiperspektralnega sistema njegovo enostavno in hitro karakterizacijo. Rezultati karakterizacije se nato lahko uporabijo v postopku obnove slik z dekonvolucijo za zmanjšanje geometrijskih popačenj in megljenja v zajetih hiperspektralnih slikah. Pomembnost karakterizacije hiperspektralnih sistemov je bila prepoznana na področju daljinskega zaznavanja, kjer je bilo v zadnjih letih objavljenih več raziskav, vendar pa nobena od njih ne uporabi rezultatov karakterizacije za hkratno zmanjšanje geometrijskih popačenj in megljenja kot posledice popačenj hiperspektralnih sistemov. Poleg tega so omenjene raziskave obravnavale karakterizacijo hiperspektralnih sistemov za daljinsko zaznavanje, pri katerih je fokusna ravnina nastavljena na neskončno oddaljenost, kar pa navadno ne drži za laboratorijske hiperspektralne sisteme. Večina postopkov za karakterizacijo le-teh obravnava le sivinsko kalibracijo, ki nam omogoča izločitev vpliva svetila in občutljivosti svetlobnega tipala, ne pa tudi vpliva preostalih optičnih gradnikov, ki v zajete slike vnašajo geometrijska popačenja in megljenje. V prvem delu doktorske disertacije obravnavamo razvoj celovitega postopka za obnovo hiperspektralnih slik, zajetih s sistemom za enorazsežno prostorsko zajemanje, pri čemer nadgradimo obstoječe postopke za karakterizacijo in jih razširimo v smislu uporabe rezultatov v dekonvoluciji. V drugem delu pa predlagamo in ovrednotimo kalibracijski objekt, ki nam omogoča enostavno neposredno meritev trirazsežne prenosne funkcije hiperspektralnih sistemov.20162016-09-29 15:30:02Doktorsko delo/naloga85931VisID: 37141COBISS_ID: 11593812sl