Single-photon CASSI: towards ultralow-light spectral imaging

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作者
Haoze Song,Yibo Feng,Xilong Dai,Liheng Bian
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:50 (20): 6401-6401 被引量:2
标识
DOI:10.1364/ol.573406
摘要

Capturing spectral information in ultralow-light conditions remains challenging. Here, we propose a single-photon coded aperture snapshot spectral imaging (CASSI) system that incorporates the unique properties of single-photon avalanche diodes (SPAD) with the CASSI framework, efficiently integrating high sensitivity and spectral information. To tackle the challenges of sparse spatial sampling in directly integrated CASSI-SPAD systems and the lack of low-light spectral data and specialized networks, we developed an efficient spectral-spatial model for ultralow-light conditions, with an SPAD-CASSI simulation algorithm utilizing calibrated average photon counts, followed by noise and spectral-spatial encoding. Employing an exposure time of 100 µs at 0.15 lux, we simulated SPAD-CASSI data from 450 to 650 nm in 8 wavelength channels at 64 × 32 pixel resolution and designed a deep learning network for spectral reconstruction. Experimental results on macroscopic scenes, microscopic imaging, and high-speed scenarios show that our approach significantly improves the performance of snapshot spectral imaging in ultralow-light conditions, providing a robust solution for challenging imaging scenarios.
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