zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1447Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESМетод создания субнайквистовских однопиксельных изображений с использованием базиса адамараSuper Sub-Nyquist Single-Pixel Terahertz Imaging Using Hadamard BasisGuoJ.GuoJ.

Мяньян

Mianyang

LiuQ. Ch.LiuQ. Ch.

Мяньян, Чэнду

Mianyang, Chengdu

DengH.DengH.

Мяньян, Чэнду

Mianyang, Chengdu

LiG. L.LiG. L.

Мяньян, Чэнду

Mianyang, Chengdu

ShangL. P.ShangL. P.

Мяньян, Чэнду

Mianyang, Chengdu

Школа информационной инженерии Юго-Западного университета науки и технологий; Колледж ТяньФу Юго-Западного университета финансов и экономикиSchool of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology; TianFu college of Southwestern University of Finance and EconomicsШкола информационной инженерии Юго-Западного университета науки и технологий; Институт исследований и инноваций Тяньфу Юго-Западного университета науки и технологийSchool of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology; Tianfu Institute of Research and Innovation, Southwest University of Science and Technology202326112023905811811Copyright © Guo J., Liu Q.C., Deng H., Li G.L., Shang L.P., 20232023Guo J., Liu Q.C., Deng H., Li G.L., Shang L.P.Guo J., Liu Q.C., Deng H., Li G.L., Shang L.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1447

Предложена однопиксельная терагерцовая (ТГц) система визуализации суперсуб-НайквистаАдамара, в которой ТГц-волны модулируются цифровым микрозеркальным устройством и лазерным драйвером. Пространственное кодирование ТГц-излучения осуществляется с помощью базиса Адамара порядка CC. ТГц-изображения реконструируются из серии последовательностей кодирования измерений интенсивности. Доказано, что при дискретизации суперсуб-Найквиста однопиксельное ТГц-изображение с точностью 87% и отношением сигнал/шум >23 дБ может быть получено с использованием 10% базисных шаблонов Адамара порядка CC. Алгоритм регуляризации полной вариации обладает более высокой устойчивостью к шуму, чем преобразование Адамара, и является хорошим техническим вариантом для однопиксельного ТГц-изображения.

We present a super sub-Nyquist Hadamard single-pixel THz imaging system in which the THz waves are modulated by a digital micromirror device and a laser driver. Spatial coding of the THz radiation is performed using the cake-cutting (CC)-order Hadamard basis. THz images are reconstructed from a series of coding sequences of the measurement intensity. We prove that with the use of super sub-Nyquist sampling, single-pixel THz imaging with 87% fidelity and a signal-to-noise ratio of more than 23 dB can be achieved using 10% of the CC-order Hadamard basis patterns. The total variation regularization algorithm is shown to have higher robustness to noise than the Hadamard transform and thus offers a good technical solution for single-pixel THz imaging.

однопиксельное изображение в терагерцовом диапазонесжатое зондированиебазис Адамарапреобразование АдамараTVAL3-алгоритмterahertz single pixel imagingcompressed sensingHadamard basisHadamard transformTVAL3 algorithmThis work was supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 11872058); the Doctor Foundation of Southwest University of Science and Technology (21ZX7143); the Natural Science Foundation of Southwest University of Science and Technology (No. 21ZX7127); and the Sichuan Science and Technology Program of China (No. 2019ZDZX0013)ReferencesP. Hillger, J. Grzyb, R. Jain, U. R. Pfeiffer, IEEE THz Sci. Tech., 9, No. 1, 1–19 (2019).P. Hillger, J. Grzyb, R. Jain, U. R. Pfeiffer, IEEE THz Sci. Tech., 9, No. 1, 1–19 (2019).Q. Wang, L. Xie, Y. Ying, Appl. Spectrosc. Rev., 57, No. 3, 249–264 (2021).Q. Wang, L. Xie, Y. Ying, Appl. Spectrosc. Rev., 57, No. 3, 249–264 (2021).C. Jansen, S. Wietzke, O. Peters, M. Scheller, N. Vieweg, M. Salhi, N. Krumbholz, C. Joerdens, T. Hochrein, M. Koch, Appl. Optics, 49, No. 19, E48–E57 (2010).C. Jansen, S. Wietzke, O. Peters, M. Scheller, N. Vieweg, M. Salhi, N. Krumbholz, C. Joerdens, T. Hochrein, M. Koch, Appl. Optics, 49, No. 19, E48–E57 (2010).S. C. Zhong, Front Mech. Eng., 14, No. 3, 273–281 (2019).S. C. Zhong, Front Mech. Eng., 14, No. 3, 273–281 (2019).M. Danciu, T. Alexa-Stratulat, C. Stefanescu, G. Dodi, B. I. Tamba, C. T. Mihai, G. D. Stanciu, A. Luca, I. A. Spiridon, L. B. Ungureanu, V. Ianole, I. Ciortescu, C. Mihai, G. Stefanescu, I. Chirila, R. Ciobanu, V. L. Drug, Mater., 12, No. 9, 16 (2019).M. Danciu, T. Alexa-Stratulat, C. Stefanescu, G. Dodi, B. I. Tamba, C. T. Mihai, G. D. Stanciu, A. Luca, I. A. Spiridon, L. B. Ungureanu, V. Ianole, I. Ciortescu, C. Mihai, G. Stefanescu, I. Chirila, R. Ciobanu, V. L. Drug, Mater., 12, No. 9, 16 (2019).X. Yang, X. Zhao, K. Yang, Y. P. Liu, Y. Liu, W. L. Fu, Y. Luo, Trends Biotechnol., 34, No. 10, 810–824 (2016).X. Yang, X. Zhao, K. Yang, Y. P. Liu, Y. Liu, W. L. Fu, Y. Luo, Trends Biotechnol., 34, No. 10, 810–824 (2016).J. Dong, A. Locquet, M. Melis, D. S. Citrin, Sci. Rep., 7 (2017).J. Dong, A. Locquet, M. Melis, D. S. Citrin, Sci. Rep., 7 (2017).E. Abraham, A. Younus, J. C. Delagnes, P. Mounaix, Appl. Phys. A, 100, No. 3, 585–590 (2010).E. Abraham, A. Younus, J. C. Delagnes, P. Mounaix, Appl. Phys. A, 100, No. 3, 585–590 (2010).E. J. Candes, J. Romberg, T. Tao, IEEE Inform. Theory, 52, No. 2, 489–509 (2006).E. J. Candes, J. Romberg, T. Tao, IEEE Inform. Theory, 52, No. 2, 489–509 (2006).E. J. Candes, T. Tao, IEEE Inform. Theory, 52, No. 12, 5406–5425 (2006).E. J. Candes, T. Tao, IEEE Inform. Theory, 52, No. 12, 5406–5425 (2006).D. L. Donoho, IEEE Inform. Theory, 52, No. 4, 1289–1306 (2006).D. L. Donoho, IEEE Inform. Theory, 52, No. 4, 1289–1306 (2006).H. Shapiro, J. I. Jeffrey, Phys. Rev. A, 78, No. 6, 061802 (2008).H. Shapiro, J. I. Jeffrey, Phys. Rev. A, 78, No. 6, 061802 (2008).N. Gopalsami, S. Liao, T. W. Elmer, E. R. Koehl, A. Heifetz, A. C. Raptis, L. Spinoulas, A. K. Katsaggelos, Opt Eng., 51, No. 9, 091614(1–5) (2012).N. Gopalsami, S. Liao, T. W. Elmer, E. R. Koehl, A. Heifetz, A. C. Raptis, L. Spinoulas, A. K. Katsaggelos, Opt Eng., 51, No. 9, 091614(1–5) (2012).S. Busch, B. Scherger, M. Scheller, M. Koch, Opt. Lett., 37, No. 8, 1391–1393 (2012).S. Busch, B. Scherger, M. Scheller, M. Koch, Opt. Lett., 37, No. 8, 1391–1393 (2012).M. I. B. Shams, L. Liu, S. Rahman, L. J. Cheng, P. Fay, Z. Jiang, J. Qayyum, H. G. Xing, Electron Lett., 50, No. 11, 801–803 (2014).M. I. B. Shams, L. Liu, S. Rahman, L. J. Cheng, P. Fay, Z. Jiang, J. Qayyum, H. G. Xing, Electron Lett., 50, No. 11, 801–803 (2014).S. Augustin, J. Hieronymus, P. Jung, H. W. Hübers, J. Infrared Millim., 36, No. 5, 496–512 (2015).S. Augustin, J. Hieronymus, P. Jung, H. W. Hübers, J. Infrared Millim., 36, No. 5, 496–512 (2015).R. I. Stantchev, B. Sun, S. M. Hornett, P. A. Hobson, G. M. Gibson, M. J. Padgett, E. Hendry, Sci. Adv., 2, No. 6 (2016).R. I. Stantchev, B. Sun, S. M. Hornett, P. A. Hobson, G. M. Gibson, M. J. Padgett, E. Hendry, Sci. Adv., 2, No. 6 (2016).R. I. Stantchev, D. B. Phillips, P. Hobson, S. M. Hornett, M. J. Padgett, E. Hendry, Optica, 4, No. 8, 989–996 (2017).R. I. Stantchev, D. B. Phillips, P. Hobson, S. M. Hornett, M. J. Padgett, E. Hendry, Optica, 4, No. 8, 989–996 (2017).Y. Lu, X.-K. Wang, W.-F. Sun, S.-F. Feng, J.-S. Ye, P. Han, Y. Zhang, IEEE THz Sci. Tech., 10, No. 5, 495–501 (2020).Y. Lu, X.-K. Wang, W.-F. Sun, S.-F. Feng, J.-S. Ye, P. Han, Y. Zhang, IEEE THz Sci. Tech., 10, No. 5, 495–501 (2020).L. Zanotto, R. Piccoli, J. Dong, D. Caraffini, R. Morandotti, L. Razzari, Opt. Express, 28, No. 3, 3795–3802 (2020).L. Zanotto, R. Piccoli, J. Dong, D. Caraffini, R. Morandotti, L. Razzari, Opt. Express, 28, No. 3, 3795–3802 (2020).T. A. Lu, Z. Qiu, Z. Zhang, J. Zhong, Opt. Laser Eng., 134 (2020).T. A. Lu, Z. Qiu, Z. Zhang, J. Zhong, Opt. Laser Eng., 134 (2020).P. G. Vaz, D. Amaral, L. F. Requicha Ferreira, M. Morgado, J. Cardoso, Opt. Express, 28, No. 8, 11666–11681 (2020).P. G. Vaz, D. Amaral, L. F. Requicha Ferreira, M. Morgado, J. Cardoso, Opt. Express, 28, No. 8, 11666–11681 (2020).M. J. Sun, L. T. Meng, M. P. Edgar, M. J. Padgett, N. Radwell, Sci. Rep., 7, No. 1, 3464 (2017).M. J. Sun, L. T. Meng, M. P. Edgar, M. J. Padgett, N. Radwell, Sci. Rep., 7, No. 1, 3464 (2017).W. K. Yu, Sensors (Basel), 19, No. 19, 4122 (2019).W. K. Yu, Sensors (Basel), 19, No. 19, 4122 (2019).X. Yu, R. I. Stantchev, F. Yang, E. Pickwell-MacPherson, Sci. Rep., 10, No. 1, 9338 (2020).X. Yu, R. I. Stantchev, F. Yang, E. Pickwell-MacPherson, Sci. Rep., 10, No. 1, 9338 (2020).L. Lopez-Garcia, W. Cruz-Santos, A. Garcia-Arellano, P. Filio-Aguilar, J. A. Cisneros-Martinez, R. Ramos-Garcia, Opt. Express, 30, No. 8, 13714–13732 (2022).L. Lopez-Garcia, W. Cruz-Santos, A. Garcia-Arellano, P. Filio-Aguilar, J. A. Cisneros-Martinez, R. Ramos-Garcia, Opt. Express, 30, No. 8, 13714–13732 (2022).M.-F. Li, L. Yan, R. Yang, Y.-X. Liu, Acta Phys. Sin., 68, No. 6, 064202 (2019).M.-F. Li, L. Yan, R. Yang, Y.-X. Liu, Acta Phys. Sin., 68, No. 6, 064202 (2019).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.