Application of visual hyperacuity to imaging and antenna systems
Date
2017Author
Advisor
Version
Acceso abierto / Sarbide irekia
xmlui.dri2xhtml.METS-1.0.item-type
Tesis doctoral / Doktoretza tesia
Impact
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Abstract
El Sistema Visual Humano es capaz de llevar a cabo múltiples tareas, tales como enfocar
objetos a diferentes distancias u obtener imágenes con un amplio rango dinámico. Sin embargo,
la función más impresionante está relacionada con las imágenes de alta resolución que es capaz
de generar gracias a la hiperagudeza visual: la capacidad del ojo humano de resolver detalles
más allá de la agudeza d ...
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El Sistema Visual Humano es capaz de llevar a cabo múltiples tareas, tales como enfocar
objetos a diferentes distancias u obtener imágenes con un amplio rango dinámico. Sin embargo,
la función más impresionante está relacionada con las imágenes de alta resolución que es capaz
de generar gracias a la hiperagudeza visual: la capacidad del ojo humano de resolver detalles
más allá de la agudeza definida por el número, el tamaño y la distribución de los fotorreceptores.
Aunque en un principio pueda parecer complicado, el sistema visual está basado en una
arquitectura relativamente sencilla y obtiene imágenes de alta resolución partiendo de un
número limitado de sensores. La hipótesis principal de este trabajo de investigación se basa en
que la difracción introducida por el sistema óptico del ojo humano desempeña un papel
fundamental en la obtención de la hiperagudeza visual.
La implementación del concepto de la hiperagudeza resulta de gran interés para diversas
aplicaciones tecnológicas, como los sistemas de captación de imágenes o antenas, donde la
resolución es un aspecto importante. Esta idea tiene especial relevancia para los sistemas que
trabajan en el rango de frecuencias de los terahercios, donde existen limitaciones tecnológicas
para utilizar un elevado número de sensores. Por otro lado, la obtención de altas resoluciones
angulares en los sistemas de antenas suele implicar el uso de dispositivos de grandes
dimensiones que pueden generar problemas de diferente naturaleza. La aplicación de la
hiperagudeza visual posibilita el uso de antenas con aperturas menores sin suponer una
significante pérdida en términos de resolución angular.
En esta tesis doctoral se presenta un método que pretende simular e implementar la
hiperagudeza visual del ojo humano mediante la introducción de una distorsión controlada que
mejora la resolución final de las imágenes o señales cuando se dispone de un limitado número
de sensores. Asimismo, se desarrolla un estudio cuyo objetivo principal es mostrar su potencial
y las posibilidades que este método ofrece para aplicaciones relacionadas con sistemas de
imágenes y antenas. [--]
The Human Visual System carries out multiple tasks, such as focusing objects at different
distances or capturing high dynamic range images. Nevertheless, the most remarkable function
is connected with the high‐resolution images it can generate thanks to visual hyperacuity: the
capability of the human eye to resolve details beyond the acuity defined by the number, size
and distribution of phot ...
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The Human Visual System carries out multiple tasks, such as focusing objects at different
distances or capturing high dynamic range images. Nevertheless, the most remarkable function
is connected with the high‐resolution images it can generate thanks to visual hyperacuity: the
capability of the human eye to resolve details beyond the acuity defined by the number, size
and distribution of photoreceptors.
Even though it may at first seem a complex scheme, the visual system shows an impressive
performance based on a simple architecture and obtains high‐resolution images starting from a
limited number of sensors. The main hypothesis of this research work is that the diffraction
introduced by the optical system of the human eye could have a fundamental role in achieving
visual hyperacuity.
The implementation of the visual hyperacuity concept may be of great interest in many
technological fields, such as imaging or antenna systems, where the resolution is an important
matter. This idea is of particular relevance for the systems working in the terahertz frequency
range, where there exist technological constraints to use a large number of sensors. Besides, the
achievement of high angular resolutions in antenna systems usually involves the use of large size
devices which can generate diverse problems. The application of the visual hyperacuity enables
the use of smaller aperture antennas without a meaningful loss in terms of angular resolution.
This doctoral thesis presents a method that aims to simulate and implement the visual
hyperacuity in the human eye by introducing of a controlled distortion to improve the final
resolution of images or signals when the number of available sensors is limited. Likewise, a
detailed study is developed, in order to show its potential and the possibilities of the method
for imaging applications and antenna systems. [--]
Subject
Departament
Universidad Pública de Navarra. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica /
Nafarroako Unibertsitate Publikoa. Ingeniaritza Elektriko eta Elektronikoa Saila