Single Pixel Camera Report

Raport dotyczy nowej metody wykrywania dwutlenku węgla (CO2) z wykorzystaniem kamery jednopikselowej działającej w zakresie średniej podczerwieni (MWIR). Do rekonstrukcji i zwiększenia rozdzielczości obrazu (upsampling) z kamery jednopikselowej (31×29 pikseli) zastosowane zostały splotowe sieci neuronowe (CNN) oraz interpolacja bikubiczna. Obraz wynikowy ma rozdzielczość 80×80 pikseli. Proponowany system jednopikselowy składa się z modulatora przestrzennego światła (SLM) wykonanego z kliszy fotograficznej w formie obracającej się tarczy z aperturą wykorzystującą cykliczną maskę Hadamarda. W kamerze jednopikselowej do obrazowania CO2 zastosowany został pojedynczy detektor pracujący w zakresie średniej podczerwieni MWIR (3 -5 µm). Do pomiaru stężenia gazu CO2 wykorzystany został czujnik CO2 wykorzystujący zjawisko fotoakustyczne. Czujnik umieszczony został w tubie o długości ~ 30 cm, do której wpuszczony został dwutlenek węgla. W celu zapewnienia stabilnych warunków pomiarowych tuba został szczelnie zatkana po obu stronach. Z jednej strony uszczelniono tubę wykorzystując okienko ZnSe, które charakteryzuje się dużą przepuszczalności promieniowania IR. Z drugiej strony zaklejono tubę transparentną dla promieniowania IR folią. W raporcie przedstawione zostały wyniki eksperymentalne dotyczące stężenia CO2 podczas obrazowania kamerą jednopikselową. Pokazane zostały również wyniki zwiększenia rozdzielczości obrazu oryginalnego z zastosowaniem sieci CNN z architekturą typu dekoder.