Extracting sub-exposure images from a single capture through fourier-based optical modulation

Abstract

Through pixel-wise optical coding of images during exposure time, it is possible to extract sub-exposure images from a single capture. Such a capability can be used for different purposes, including high-speed imaging, high-dynamic-range imaging and compressed sensing. Here, we demonstrate a sub-exposure image extraction method, where the exposure coding pattern is inspired from frequency division multiplexing idea of communication systems. The coding masks modulate subexposure images in such a way that they are placed in non-overlapping regions in Fourier domain. The sub-exposure image extraction process involves digital filtering of the captured signal with proper band-pass filters. The prototype imaging system incorporates a Liquid Crystal over Silicon (LCoS) based spatial light modulator synchronized with a camera for pixel-wise exposure coding.Pozlama süresinde piksellerin optik olarak kodlanması vasıtasıyla, tek bir görüntü kaydından birden çok alt-pozlama görüntüsünün elde edilmesi mümkündür. Böyle bir kabiliyet; yüksek hızlı görüntüleme, yüksek dinamik aralıklı görüntüleme ve sıkıştırılmış görüntüleme gibi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Bu tezde, kodlama örüntüsünün haberleşme sistemlerinde kullanılan "frekans bölüşümlü çoğullama" fikrinden esinlenildiği bir alt-pozlama görüntüsü elde etme metodu sunulmaktadır. Bu metodda; optik maskeler, alt-pozlama görüntülerini Fourier uzayında örtüşmeyecek şekilde yerleştirilmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Alt-pozlama görüntüleri, kaydedilmiş sinyalin uygun şekilde bant-geçiren filtrelerden geçirilmesiyle elde edilmektedir. Prototip görüntüleme sistemi; piksel bazlı kodlama için Liquid Crystal over Silicon (LCoS) teknolojisine dayalı bir uzamsal ışık modülatörü ile senkronize edilmiş bir kamera vasıtasıya gerçekleştirilmiştir.