ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


Yrd. Doç. Dr. S. Figen Öktem / TÜBİTAK

Compressive Spectral Imaging with Photon-Sieves: Models, Algorithms, and Experimental Implementation

Proje Yürütücüsü: Yrd. Doç. Dr. Figen Öktem

Proje Türü: TÜBİTAK/ARDEB 3501 – Kariyer Geliştirme Programı

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: Ekim 2017

Proje Bütçesi: 221.956,46 TL

Desteklenen Personel: 1 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 1 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı), 2 lisans öğrencisi 

 

Spektral görüntüleme, yani uzamsal bilginin dalga boyuna göre algılanması, fizik, kimya, biyoloji, tıp, astronomi, ve uzaktan algılama gibi çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan, temel bir teşhis aracıdır. Ancak elde edilmesi amaçlanan üç-boyutlu görüntü bilgisinin iki-boyutlu detektörlerle kaydedilmesi gerekmekte, bu da görüntüleme tekniğinin uzamsal ve spektral kapsamında kaçınılmaz sınırlamalara neden olmaktadır. Örneğin, yaygın olarak kullanılan, dalga-boyunda filtrelemeye dayalı spektral kameraların uzamsal ve spektral çözünürlüğü, optik parçalarının üretilebilirliği ve maliyetiyle sınırlıdır.

 

Bu projede, filtrelemeye dayalı spektral kameraların fiziksel limitlerini aşmaya imkan tanıyabilecek, yenilikçi spektral görüntüleme teknikleri geliştirilecek ve deneysel başarımları incelenecektir. Geliştirilecek teknikler, hesaplamalı görüntülemeye dayanmaktadır. Görüntüleme işlevi, foton-süzgeci içeren bir optik sistem ile veri-işleme birimi arasında paylaştırılacaktır. Optik sistemden ölçümler alınacak; alınan bu ölçümler veri-işleme biriminde ters problem çözümünde kullanılarak spektral görüntüler sayısal olarak oluşturulacaktır. Bu amaçla, sıkıştırılmış algılama teorisinden ve güncel görüntü geri oluşturma yaklaşımlarından yararlanılacaktır. Foton süzgeci kullanılması sayesinde, özellikle morötesi ve x-ışını gibi kısa dalga boylarında, klasik spektral görüntüleme tekniklerinin ulaşamadığı, (kırınımla-sınırlı) yüksek uzamsal çözünürlüğe erişilmesi beklenmektedir. Ayrıca filtrelemeye-dayalı spektral kameralarla fiziksel olarak elde edilmesi mümkün olmayan spektral çözünürlüğün, bu hesaplamaya dayalı yeni görüntüleme tekniğiyle mümkün hale gelebileceği düşünülmektedir. Prototipler üretilerek, bu umut vadeden özellikler sadece sayısal benzetimler yoluyla değil deneysel olarak da test edilecektir.

 

Proje kapsamında, University of Illinois at Urbana-Champaign ve NASA Goddard Space Flight Center ile işbirliği yapılacaktır. Ayrıca proje süresince, tam-zamanlı birer yüksek lisans ve doktora öğrencisi ile iki lisans öğrencisine burs sağlanacak; böylece ülkemizde henüz çok gelişmemiş olan ve çok sayıda Nobel ödülüne sahip hesaplamalı görüntüleme alanına araştırmacı kazandırılacaktır.

 

 

Projede hâlihazırda iki lisans öğrencisi METU EE STAR Programı (http://star.eee.metu.edu.tr/current-program/) kapsamında çalışmalar yürütmektedir. Projeye tam-zamanlı bursiyer olarak dahil olacak ve yüksek motivasyona sahip birer yüksek lisans ve doktora öğrencisi aramaktayız.