Snapshot hyperspectral imaging using generalized diffractive lens designs and deep-learning
Genelleştirilmiş difraktif lens tasarımları ve derin öğrenme ile anlık hiperspektral görüntüleme
- Tez No: 1009031
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİNÇ FİGEN ÖKTEM SEVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Görüntü geriçatımı, Hiperspektral görüntüleme, Appearance reconstruction, Hyperspectral imaging
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Spektral görüntüleme, uzaktan algılama, tıbbi teşhis, biyomedikal mühendislik, arkeoloji ve sanat eserlerinin korunması ile gıda denetimi gibi birçok alanda geniş uygulama alanına sahip temel bir teşhis aracıdır. Bu görüntüleme tekniği, uzamsal bilgiyi dalga boyuna göre temsil eden üç boyutlu (3B) bir spektral veri küpü elde etmeyi sağlar. Modern hiperspektral görüntüleme tekniklerinde, uzamsal ve spektral bilgiyi aynı anda kodlayabilen difraktif merceklere giderek daha fazla yer verilmekte, böylece geleneksel yöntemlere kıyasla çok daha az ölçümle 3B spektral küp geriçatılabilmektedir. Özellikle, anlık hiperspektral görüntüleme tekniklerinde, tüm spektral küp tek bir pozlamayla elde edilmektedir. Fresnel mercekler ve foton elekleri gibi difraktif lens, dalga boyuna duyarlı özelliklerinden ötürü bu sistemlerde yaygın şekilde kullanılmaktadır. Ancak, geleneksel difraktif mercek tasarımları tek bir dalga boyunda çalışmak üzere geliştirilmiştir; bu durum geniş spektral bantlarda performanslarını sınırlandırır. Bu tezde, geniş bir dalga boyu aralığındaki ışınımı aynı düzleme odaklayabilen ve dalga boyuna göre değişen tepkiler üretebilen yenilikçi genelleştirilmiş difraktif mercekler tasarlanmaktadır. Bu mercekler, anlık hiperspektral görüntüleme düzeneklerine entegre edilerek, 3B spektral veri kübünün tek bir ölçüm kullanılarak geri çatılması hedeflenmektedir. Bu geri çatma probleminin eksik ve iğreti tanımlı doğasına çözüm getirmek amacıyla, model tabanlı veri tutarlılığını derin öğrenme önselleriyle birleştiren yöntemler geliştirilmektedir. Önerilen hiperspektral görüntüleme çerçevesi mevcut yöntemlerle kapsamlı şekilde karşılaştırılmakta ve anlık spektral görüntüleme için daha verimli, kompakt ve yüksek doğruluklu çözüm sunma potansiyeli ortaya konmaktadır.
Özet (Çeviri)
Spectral imaging is a fundamental diagnostic technique with broad applications in remote sensing, medical diagnosis, biomedical engineering, archaeology and art conservation, and food inspection. It captures a three-dimensional (3D) spectral data cube, representing spatial information as a function of wavelength. Modern hyperspectral imaging techniques increasingly utilize diffractive lenses to simultaneously encode spatial and spectral content, enabling the reconstruction of the spectral cube from significantly fewer measurements compared to conventional methods. In particular, snapshot hyperspectral imaging techniques reconstruct the entire spectral cube from a single measurement. Diffractive lenses such as Fresnel zone plates and photon sieves have been widely employed in these systems due to their wavelength-dependent behavior. However, traditional diffractive lens designs are typically optimized for a single wavelength, limiting their performance in broadband spectral applications. We propose novel generalized diffractive lens designs that focus a wide range of wavelengths onto a common focal plane while providing wavelength-specific focusing behaviors. We then use these diffractive lenses in a snapshot hyperspectral imaging setting, with the goal of reconstructing the 3D spectral data cube from a single exposure. To address the associated ill-posed inverse problem for this reconstruction task, we develop deep learning-based approaches that integrate model-based data consistency with deep priors. The proposed hyperspectral imaging framework is comprehensively evaluated against existing methods, demonstrating its potential to provide more efficient, compact, and accurate solutions for snapshot spectral imaging.
Benzer Tezler
- Haber-belge fotoğrafçılığının kitle iletişim araçlarında kullanımı
Başlık çevirisi yok
GÖKHAN BİRİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Dokuz Eylül ÜniversitesiSahne ve Görüntü Sanatları Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- An Implementation of a temporal relational database management system
Zaman boyutlu ilişkisel bir veri tabanı yönetim sisteminin gerçekleştirilmesi
IGBAL A. GORALWALLA
- Finansal analiz ve beyaz eşya sektöründe uygulaması
Analysis of financial statements
SİBEL YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
İstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
