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Efficient spectral single-pixel imaging via Morton frequency-domain scanning [Invited]

Chinese Optics Letters 2024年第6期22卷 8-14页

作者： Zi-Dong Zhao Zhao-Hua Yang Zhi-Hao Zhao Ling-An Wu Yuan-Jin Yu School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering Beihang UniversityBeijing 100191China Institute of Physics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Automation MIIT Key Laboratory of Complex-field Intelligent SensingBeijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Yangtze Delta Region Academy of Beijing Institute of Technology Jiaxing 314019China

Single-pixel imaging (SPI) captures two-dimensional images utilizing a sequence of modulation patterns and measurements recorded by a single-pixel detector. However, the sequential measurement of a scene is time-consuming, especially for high-spatial-resolution imaging. Furthermore, for spectral SPI, the enormous data storage and processing time requirements substantially diminish imaging efficiency. To reduce the required number of patterns, we propose a strategy by optimizing a hadamard pattern sequence via Morton frequency domain scanning to enhance the quality of a reconstructed spectral cube at low sampling rates. Additionally, we expedite spectral cube reconstruction, eliminating the necessity for a large hadamard matrix. We demonstrate the effectiveness of our approach through both simulation and experiment,achieving sub-Nyquist sampling of a three-dimensional spectral cube with a spatial resolution of 256×256 pixels and181 spectral bands and a reduction in reconstruction time by four orders of magnitude. Consequently, our method offers an efficient solution for compressed spectral imaging.

关键词： single-pixel imaging spectral imaging optimized hadamard basis

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