Estudio de la técnica de adquisición de datos quanta imaging en sensores de imagen asíncronos.

Abstract

En este Trabajo de Fin de Máster se realiza un estudio de viabilidad sobre la aplicación de la técnica de adquisición de datos Quanta Imaging en sensores de luminancia asíncronos o de tipo Octopus. Para ello, se comienza presentando las características de estos sensores y también la de los sensores que ponen nombre a la técnica, conocidos como Quanta Imaging Sensors. Por otra parte, se exponen los principios en los que se basa la técnica y las ventajas que se podrán derivar de su uso. Posteriormente, se detallan los dos modelos que se han desarrollado para simular la adquisición y generación de imágenes mediante un sensor de luminancia asíncrono. El primero, basado en una arquitectura reportada en la bibliografía, se utilizará como referencia. El segundo, que añade al anterior la implementación de la técnica Quanta Imaging, servirá como objeto de estudio del trabajo. Por otro lado, se explican las métricas que se han definido para comparar las imágenes generadas por cada modelo. Puesto que la técnica Quanta Imaging requiere del uso de ventanas temporales de exposición, se definen una serie de parámetros para generar diferentes tipos y se caracterizan para analizar los artefactos que producirían sobre las imágenes generadas. Por último, la validación de la técnica se realiza en dos pasos. En primer lugar, se compara numérica y visualmente los resultados obtenidos por simulación a partir de una batería de imágenes reales para distintas tasas de adquisición. En segundo lugar, se reconstruye una imagen aplicando la técnica de Quanta Imaging con datos experimentales obtenidos por un sensor de luminancia asíncrono real en un entorno de laboratorio. Como resultado, se llega a la conclusión de que la técnica cumple su cometido y resulta beneficiosa en este tipo de sensores.

In this Master’s Thesis, a feasibility study on the application of the Quanta Imaging data acquisition technique in asynchronous or Octopus type luminance sensors is carried out. To this end, the characteristics of these sensors are presented, as well as those of the sensors that give name to the technique, known as Quanta Imaging Sensors. The principles on which the technique is based and the advantages that could be derived from its use are presented. Subsequently, the two models that have been developed to simulate the acquisition and generation of images using an asynchronous luminance sensor are detailed. The first one, based on an architecture reported in the literature, will be used as a reference. The second one, which adds to the previous one the implementation of the Quanta Imaging technique, will serve as the object of study of this work. The metrics that have been defined to compare the images generated by each model are explained. Since the Quanta Imaging technique requires the use of exposure temporal windows, a series of parameters are defined to generate different types and characterization in terms of these parameters is performed to analyze the artifacts they would produce on the generated images. Finally, the validation of the technique is performed in two steps. Firstly, we compare numerically and visually the results obtained by simulation from a battery of real images for different acquisition rates, and secondly, an image is reconstructed by applying the Quanta Imaging technique with experimental data obtained by a real asynchronous luminance sensor in a laboratory environment. As a result, it is concluded that the technique fulfils its purpose and it is beneficial for this type of sensors.