Time-domain optical coherence tomography can measure artworks with high penetration and high resolution. Xu, B., He, K., Hao, P., Gao, J., Willomitzer, F., Katsaggelos, A. K., Tumblin, J. E., Cossairt, O., & Walton, M. S. In Targowski, P., Groves, R., & Liang, H., editors, Optics for Arts, Architecture, and Archaeology VII, volume 11058, pages 21, jul, 2019. SPIE.
Time-domain optical coherence tomography can measure artworks with high penetration and high resolution [link]Paper  doi  abstract   bibtex   
Las mediciones precisas de la forma geométrica y la estructura interna de los artefactos culturales son de gran importancia para el análisis y la comprensión de obras de arte como las pinturas. A menudo, sus capas complejas, sus materiales delicados, su alto valor y su exclusividad excluyen todas las mediciones basadas en muestras, excepto las más escasas (microtomía o incrustación de pequeñas astillas de pintura). En la última década, la tomografía de coherencia óptica (OCT) ha permitido mediciones densas puntuales de superficies en capas para crear imágenes en 3D con resoluciones axiales a escalas de micras. Los sistemas OCT comerciales a longitudes de onda biológicamente útiles (900 nm a 1.3 µm) pueden revelar algunas capas de pintura, una fuerte dispersión y absorción en estas longitudes de onda limita severamente la profundidad de penetración. Si bien los métodos de dominio de Fourier aumentan la velocidad de medición y eliminan las partes móviles, también reducen las relaciones señal / ruido y aumentan los costos del equipo. En este artículo, presentamos un sistema OCT (TD-OCT) de dominio de tiempo mejorado y de menor costo para obtener imágenes en 3D más profundas y de alta resolución de capas de pintura. Montado enteramente a partir de piezas comercializadas recientemente disponibles, su acoplador de fibra óptica fusionado 2x2 forma un interferómetro sin un divisor de haz delicado y alineado manualmente, su fuente de láser súper continuo Q de banda ancha de bajo costo suministra 20 KHz 0.4- Pulsos coherentes de 2.4 µm que penetran profundamente en la matriz de la muestra, y su único fotodetector amplificado InGaAs de bajo costo reemplaza la cámara espectroscópica sensible requerida por los sistemas OCT de dominio de Fourier (FD-OCT). Nuestras opciones de fibra y filtro operan a longitudes de onda de 2.0 ± 0.2 µm, ya que luego pueden ayudarnos a caracterizar las características de dispersión y absorción, y producir una resolución axial de aproximadamente 4.85 µm, sorprendentemente cerca del máximo teórico de 4.41 µm. Demostramos que, a pesar de las partes móviles que hacen que las mediciones TD-OCT sean más lentas, reemplazar la cámara espectroscópica requerida por FD-OCT con un detector de un solo píxel ofrece grandes ventajas. Este detector mide la potencia de interferencia en todas las longitudes de onda simultáneamente, pero a una sola profundidad, lo que permite que el sistema alcance sus límites de resolución axial simplemente usando más tiempo para adquirir más muestras por A-scan. Caracterizamos el rendimiento del sistema utilizando muestras de materiales que coinciden con obras de arte reales. Nuestro sistema proporciona una forma económica y práctica de mejorar el rendimiento de las imágenes en 3D para aplicaciones de patrimonio cultural en términos de penetración, resolución y rango dinámico.
@inproceedings{Bingjie2019,
abstract = {Las mediciones precisas de la forma geom{\'{e}}trica y la estructura interna de los artefactos culturales son de gran importancia para el an{\'{a}}lisis y la comprensi{\'{o}}n de obras de arte como las pinturas. A menudo, sus capas complejas, sus materiales delicados, su alto valor y su exclusividad excluyen todas las mediciones basadas en muestras, excepto las m{\'{a}}s escasas (microtom{\'{i}}a o incrustaci{\'{o}}n de peque{\~{n}}as astillas de pintura). En la {\'{u}}ltima d{\'{e}}cada, la tomograf{\'{i}}a de coherencia {\'{o}}ptica (OCT) ha permitido mediciones densas puntuales de superficies en capas para crear im{\'{a}}genes en 3D con resoluciones axiales a escalas de micras. Los sistemas OCT comerciales a longitudes de onda biol{\'{o}}gicamente {\'{u}}tiles (900 nm a 1.3 µm) pueden revelar algunas capas de pintura, una fuerte dispersi{\'{o}}n y absorci{\'{o}}n en estas longitudes de onda limita severamente la profundidad de penetraci{\'{o}}n. Si bien los m{\'{e}}todos de dominio de Fourier aumentan la velocidad de medici{\'{o}}n y eliminan las partes m{\'{o}}viles, tambi{\'{e}}n reducen las relaciones se{\~{n}}al / ruido y aumentan los costos del equipo. En este art{\'{i}}culo, presentamos un sistema OCT (TD-OCT) de dominio de tiempo mejorado y de menor costo para obtener im{\'{a}}genes en 3D m{\'{a}}s profundas y de alta resoluci{\'{o}}n de capas de pintura. Montado enteramente a partir de piezas comercializadas recientemente disponibles, su acoplador de fibra {\'{o}}ptica fusionado 2x2 forma un interfer{\'{o}}metro sin un divisor de haz delicado y alineado manualmente, su fuente de l{\'{a}}ser s{\'{u}}per continuo Q de banda ancha de bajo costo suministra 20 KHz 0.4- Pulsos coherentes de 2.4 µm que penetran profundamente en la matriz de la muestra, y su {\'{u}}nico fotodetector amplificado InGaAs de bajo costo reemplaza la c{\'{a}}mara espectrosc{\'{o}}pica sensible requerida por los sistemas OCT de dominio de Fourier (FD-OCT). Nuestras opciones de fibra y filtro operan a longitudes de onda de 2.0 ± 0.2 µm, ya que luego pueden ayudarnos a caracterizar las caracter{\'{i}}sticas de dispersi{\'{o}}n y absorci{\'{o}}n, y producir una resoluci{\'{o}}n axial de aproximadamente 4.85 µm, sorprendentemente cerca del m{\'{a}}ximo te{\'{o}}rico de 4.41 µm. Demostramos que, a pesar de las partes m{\'{o}}viles que hacen que las mediciones TD-OCT sean m{\'{a}}s lentas, reemplazar la c{\'{a}}mara espectrosc{\'{o}}pica requerida por FD-OCT con un detector de un solo p{\'{i}}xel ofrece grandes ventajas. Este detector mide la potencia de interferencia en todas las longitudes de onda simult{\'{a}}neamente, pero a una sola profundidad, lo que permite que el sistema alcance sus l{\'{i}}mites de resoluci{\'{o}}n axial simplemente usando m{\'{a}}s tiempo para adquirir m{\'{a}}s muestras por A-scan. Caracterizamos el rendimiento del sistema utilizando muestras de materiales que coinciden con obras de arte reales. Nuestro sistema proporciona una forma econ{\'{o}}mica y pr{\'{a}}ctica de mejorar el rendimiento de las im{\'{a}}genes en 3D para aplicaciones de patrimonio cultural en t{\'{e}}rminos de penetraci{\'{o}}n, resoluci{\'{o}}n y rango din{\'{a}}mico.},
author = {Xu, Bingjie and He, Kuan and Hao, Pengxiao and Gao, Jian and Willomitzer, Florian and Katsaggelos, Aggelos K. and Tumblin, John E. and Cossairt, Oliver and Walton, Marc S.},
booktitle = {Optics for Arts, Architecture, and Archaeology VII},
doi = {10.1117/12.2525649},
editor = {Targowski, Piotr and Groves, Roger and Liang, Haida},
isbn = {9781510627956},
issn = {1996756X},
month = {jul},
pages = {21},
publisher = {SPIE},
title = {{Time-domain optical coherence tomography can measure artworks with high penetration and high resolution}},
url = {https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/11058/2525649/Time-domain-optical-coherence-tomography-can-measure-artworks-with-high/10.1117/12.2525649.full},
volume = {11058},
year = {2019}
}
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