Arquitecturas ópticas compresivas para la adquisición de datos: caso transmisivo y reflectivo

Resumen

El crecimiento de la óptica y la electrónica, junto con algoritmos de aprendizaje más robustos, ha impulsado la implementación del sensado compresivo en arquitecturas más económicas para la adquisición de datos, como las arquitecturas de un solo píxel. Al provechar estos avances, se presenta una solución novedosa aplicable a múltiples sectores. Un ejemplo de esto son los sensores hiperespectrales compactos, los cuales poseen baja adopción en la industria e investigación, por sus altos costos. Este trabajo se presenta como un tutorial práctico y teórico sobre el diseño e implementación de arquitecturas de un solo píxel hiperespectrales con sensado compresivo. Se detalla la teoría fundamental y se guía el proceso de construcción de dos sistemas: uno basado en un modulador reflectivo y otro en uno transmisivo. Se explica paso a paso cómo integrar estos elementos para adquirir datos hiperespectrales y realizar la reconstrucción de imágenes. Se evaluó la eficiencia de ambos montajes, obteniendo valores de Error Medio Absoluto (Mean Absolute Error MAE) menores a 0.15 al compararse con una cámara hiperespectral comercial, demostrando un nivel de precisión promedio aceptable; un valor SAM (Mapeador del Ángulo Espectral) menor a 0.3, métricas consideradas apropiadas para aplicaciones prácticas en distintos contextos, como el análisis de alimentos, materiales o estructuras. Se confirma que, siguiendo los lineamientos de diseño óptico y las herramientas de sensado compresivo expuestas en este trabajo, es factible desarrollar sensores hiperespectrales funcionales de bajo costo y alta accesibilidad.