Procesado de imágenes en terahercios en 3D

Abstract

Los THz han experimentado un gran avance en los últimos años apareciendo gran cantidad de aplicaciones que se pueden beneficiar de la información obtenida de materiales y objetos en este rango frecuencial, bien sea desde el punto de vista de la espectrometría de THz o desde la toma de imágenes. En este proyecto se explican las distintas aplicaciones en donde se utilizan las imágenes en THz, como en el campo de la seguridad, el de la medicina y la diferencia que existen entre la captación de datos por medio de pulsos y por medio de ondas continuas. A la hora de representar las imágenes de THz es interesante no solo representarla en 2D, sino ser capaces de pintarlas en 3D para obtener más información de la misma. Por eso, este proyecto pretende representar objetos en 3D. El proyecto en sí, busca la creación de objetos en 3D a través de datos capturados en THz utilizando los recursos del laboratorio de THz del Grupo de Antenas de la Universidad Pública de Navarra. Para ello, se ha creado una interfaz gráfica programada en Matlab y varias funciones que permiten la búsqueda de picos y máximos de la señal en el tiempo proveniente de la reflexión del objeto que permitan dibujar el mismo. Estas funciones permiten crear una matriz en dos dimensiones en las que se observan los máximos en reflexión del objeto y en función de un límite, introducido por el usuario, hacer transparentes las partes que no aporten información en la imagen tridimensional. Tras la creación de esta imagen se ejecutará la función que crea la matriz en 3D. Por último, se podrá crear una imagen en 3D en función de un plano de corte. Esto permitirá visualizar cómo se comporta el objeto en su interior visualizando distintas capas del mismo. Todos los objetos en 3D se podrán rotar. Mediante la interfaz gráfica se consigue automatizar el sistema y disminuir el tiempo de ejecución de las funciones ya que se guardan en memoria diferentes parámetros. Al final del proyecto se muestra un ejemplo de todos los objetos obtenidos, las conclusiones obtenidas y las futuras líneas de investigación. Por último se encuentran los anexos, en los que se muestra todo el código programado en Matlab además de un manual en donde se explica cómo utilizar el programa.

THz technology has experimented a great advance in last years. A lot of applications have benefited of the information obtained from materials and objects in this frequency range, from the point of view of THz spectrometry, as well as from images. In this project, different applications are explained in which THz images are used, such as security or medicine field. Differences in data collecting by pulses or continuous waves are shown. THz images are interesting not only if they are showed in 2D, but also in 3D. More information can be obtained from them, as depth is another parameter to work with. Therefore, the aim of the project is to create 3D images from the adquired data in THz range. Using the resources of the Antennas Group from the Public University of Navarra. A graphical interface programmed on Matlab has been created and also several functions that allow the searching of peaks and maximums of the time domain signal obtained from the reflection of the object, to be able to draw its 3D. These functions allow creating a 2D matrix in which the maximums levels of the reflected signal at each pixel of the object are observed. Adjusting a limit in the interface, which is introduced by the user, the useless areas for the 3D image will become transparent. After the creation of this 2D image, the function that creates the 3D matrix will be run to represent the 3D image. The 3D image can be shown adjusting the initial cut plane of the figure. This will let the visualization of how the object behaves inside of it by viewing its different layers. It will be possible to rotate all the 3D objects. Thanks to the graphical interface the system is automatized and the runtime of functions is reduced because the different parameters are saved in memory, reducing processing time. At the end of the project, an example of the representation of different objects is shown, to continue with, conclusions and future research. Finally the annexes are shown, where all programmed code on Matlab appears, and also a manual where it is explained how to use the program.