Diseño, implementación y prueba de un sistema prototipo para reconstrucción de imágenes multiespectrales basado en escaneo óptico

Abstract

Resumen.- Espectros ópticos UV-Vis-NIR permiten identificar y analizar todo tipo de muestras en gran detalle de manera no invasiva. Se ha diseñado e implementado un sistema 2D+1 para la formación de imágenes espectrales por medio de escaneo. Este puede ser usado en varios campos como son la biología y la restauración de obras de arte. La fuente de iluminación se compone de un sistema de LEDs desde el UV hasta el NIR, y las muestras escaneadas pueden tener un área máxima de A5. Un espectrómetro compacto y portable es utilizado para adquirir espectros pixel a pixel. El escáner tiene dos motores a pasos para mover en 2D la fuente de iluminación y la fibra óptica sobre la muestra. Esta configuración permite obtener espectros de reflectancia y fluorescencia de la muestra. El sistema se controla por el entorno de Matlab, además permite realizar el procesamiento de datos. Algunas de las partes electromecánicas han sido diseñadas e implementadas con una impresora 3D, otras partes han sido recicladas de impresoras y escáneres en desuso. Es posible obtener imágenes de hasta 529 pixeles por cm2, el cual se rige por el paso de los motores y se puede obtener otras resoluciones según la necesidad. Abstract.- UV–Vis–NIR optical spectra permit identifying and analyzing all kinds of samples in great detail in a non-invasive manner. We have designed and implemented a 2D+1 scanning imaging spectroscopy system. It can be used in various fields such as biology, and artwork restoration. The illumination source is a multiple-LED device from the UV to the NIR, and samples can be up to A5 size. A compact portable spectrometer is used to acquire spectra pixel by pixel. The scanner has two stepper motors to move on 2D the illuminator and the fiber-optics collector over the sample. One or several LED sources can be turned on simultaneously, as wished. With this setup reflectance and fluorescence spectra can be obtained from the sample. The system is controlled and the data analyzed via a Matlab program. Some optomechanical parts have been designed and built using a 3D-printer, and other parts have been recycled from old printers and flat-bed scanners. Up to 529 pixels per cm2 images can be obtained, which is limited by the minimum step of the motors, but resolution can be lowered.