Sparse representations of dynamic scenes for compressive spectral video sensing Translated title: Representaciones dispersas de escenas dinámicas y reconstrucciones a partir de muestreo compresivo

Abstract

The coded aperture snapshot spectral imager (CASSI) is an optical architecture that captures spectral images using compressive sensing. This system improves the sensing speed and reduces the large amount of collected data given by conventional spectral imaging systems. In several applications, it is necessary to analyze changes that occur between short periods of time. This paper first presents a sparsity analysis for spectral video signals, to obtain accurate approximations and better comply compressed sensing theory. The use of the CASSI system in compressive spectral video sensing then is proposed. The main goal of this approach is to capture the spatio-spectral information of dynamic scenes using a 2-dimensional set of projections. This application involves the use of a digital micro-mirror device that implements the traditional coded apertures used by CASSI. Simulations show that accurate reconstructions along the spatial, spectral and temporal axes are attained, with PSNR values of around 30 dB.

Translated abstract

El sistema de adquisición de imágenes espectrales de apertura codificada (CASSI) es una arquitectura óptica que capta imágenes espectrales usando muestreo compresivo. Este sistema acelera la detección y reduce la gran cantidad de datos adquiridos por los sistemas tradicionales. En algunas aplicaciones es necesario analizar la variabilidad de la escena en períodos cortos de tiempo. Este trabajo presenta un análisis de las bases de representación para imágenes espectrales dinámicas, con el fin de obtener aproximaciones correctas a partir de su representación dispersa, y permitir la aplicación de muestreo compresivo. Posteriormente se propone el uso del sistema CASSI captar la información espacial y espectral de escenas dinámicas utilizando un conjunto de proyecciones bidimensionales. Esto implica el uso de un dispositivo de microespejos digitales que implementa las aperturas codificadas utilizadas en CASSI. Resultados muestran que es posible obtener reconstrucciones correctas en las dimensiones espaciales, espectral y temporal, con valores de PSNR alrededor de 30 dB.