A Spectral Reconstruction Algorithm of Miniature Spectrometer Based on Sparse Optimization and Dictionary Learning

小型化 分光计 计算机科学 滤波器(信号处理) 算法 人工智能 光学 材料科学 计算机视觉 物理 纳米技术
作者
Shang Zhang,Yuhan Dong,H. Y. Fu,Shao‐Lun Huang,Lin Zhang
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:18 (2): 644-644 被引量:75
标识
DOI:10.3390/s18020644
摘要

The miniaturization of spectrometer can broaden the application area of spectrometry, which has huge academic and industrial value. Among various miniaturization approaches, filter-based miniaturization is a promising implementation by utilizing broadband filters with distinct transmission functions. Mathematically, filter-based spectral reconstruction can be modeled as solving a system of linear equations. In this paper, we propose an algorithm of spectral reconstruction based on sparse optimization and dictionary learning. To verify the feasibility of the reconstruction algorithm, we design and implement a simple prototype of a filter-based miniature spectrometer. The experimental results demonstrate that sparse optimization is well applicable to spectral reconstruction whether the spectra are directly sparse or not. As for the non-directly sparse spectra, their sparsity can be enhanced by dictionary learning. In conclusion, the proposed approach has a bright application prospect in fabricating a practical miniature spectrometer.
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