Title: Near-infrared hyperspectral single-pixel imaging system
Language: English
Authors: Gattinger, Paul 
Qualification level: Diploma
Advisor: Gröschl, Martin 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 39
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Single-Pixel Imaging unter Verwendung von Compressive Sensing wurde vor über zehn Jahren erstmals beschrieben. Seither wurde diese Technik in zahlreichen Anwendungen implementiert. Die Möglichkeit Signale, die in bestimmten Domänen dünnbesetzt (Sparse) sind, unterhalb der Shannon-Nyquist Abstastrate zu samplen, ermöglicht es, Datenmengen während des Aufnehmens von Bildern mit Single-Pixel Detektoren zu reduzieren. Die Kombination aus Single-Pixel Imaging und Spektroskopie im nahen Infrarot eröffnet einen neuen, kosten- günstigen Ansatz, um hyperspektrale Bildgebung in ebendiesem Wellenlängenbereich zu betreiben. Dies ist gerade auch deshalb interessant, da Moleküle dort Obertonschwingungen aufweisen, was zur zerstörungsfreien chemischen Analyse von organischen Proben ausgenutzt werden kann. Während herkömmliche hyperspektrale Kameras in diesem Wellenlängenbereich üblicherweise teuer sind und zudem gekühlt werden müssen, präsentiert diese Arbeit eine vergleichsweise kostengünstige, breitbandige (1500 nm - 2200 nm), hyperspektrale Single-Pixel Kamera für das nahe Infrarot. Die Kamera ist aus kommerziell erhältlichen Bauteilen, wie einem Digital Micromirror Device (DMD) und einem Mikrospektrometer aufgebaut. Im Folgenden wird auf das Konzept der entwickelten Hyperspektrale Kamera näher eingegangen. Ergebnisse aus Probemessungen werden präsentiert und zur Charakterisierung des bildgebenden Systems genutzt.

Single-pixel imaging via compressive sensing was introduced over a decade ago and has since then made an impressive leap forward. The possibility to sample signals, that show sparsity in a certain domain, below the Shannon-Nyquist sampling rate opens the ability to reduce data amounts whilst recording images with a single-pixel detector element. Combining single-pixel imaging with near-infrared spectroscopy opens a new, cost effective approach to hyperspectral imaging in the near-infrared domain, where molecular overtone vibrations can be exploited to perform chemical identification of samples. While common hyperspectral cameras in this wavelength region tend to be expensive and usually have to be cooled, this work presents a broadband (1500 nm - 2200 nm) hyperspectral near-infrared single-pixel camera built with simple and inexpensive parts, such as a digital micromirror device and a commercially available microspectrometer. In this thesis the developed setup is explained and several samples are investigated in order to characterize the performance of the hyperspectral single-pixel imaging system.
Keywords: Single-Pixel Imaging; Compressed Sensing; Hyperspektrale Bildgebung; Nahinfrarotspektroskopie; Fabry-Pérot-Interferometer; Mikrospektrometer; Mikrospiegelaktor
Single-pixel imaging; Compressive sensing; Hyperspectral imaging; Near-infrared spectroscopy; Microspectrometer; Fabry-Pérot interferometer; Digital mirror device
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-128875
http://hdl.handle.net/20.500.12708/6517
Library ID: AC15470595
Organisation: E134 - Institut für Angewandte Physik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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