La Imagen en el Dominio de la Frecuencia Espacial (SFDI, Spatial Frequency Domain Imaging) es una técnica óptica no invasiva con gran potencial para aplicaciones médicas. Permite extraer propiedades de absorción y dispersión del tejido mediante la proyección de patrones de luz estructurados y el análisis de las señales reflejadas. Sin embargo, la implementación en tiempo real de SFDI suele ser un requisito en aplicaciones médicas y aún se encuentra en fase experimental. Un estudio en curso sobre la implementación de SFDI con una cámara hiperespectral (HS, Hyperspectral Camera) ha revelado desafíos clave: lograr una proyección de patrones estable a altas tasas de cuadros (FRR, Frame Refresh Rate) y asegurar una medición precisa de la distancia entre el proyector y la superficie. Este proyecto desarrolla los subsistemas principales de un prototipo SFDI sobre una plataforma SoC (System-on-Chip) con Linux embebido. Este entorno ofrece mayor flexibilidad para el desarrollo futuro, permitiendo la integración directa de bibliotecas externas y controladores de dispositivos. La proyección de patrones debe ajustarse según la distancia entre el proyector y la superficie; por ello, se integró un sensor de Tiempo de Vuelo (ToF, Time-of-Flight). Los objetivos principales fueron desarrollar un módulo Baremetal para la medición de distancia con ToF, integrarlo con el módulo de proyección de patrones existente, y migrar todo el sistema al entorno SoC con Linux embebido. Esta migración es necesaria para soportar interfaces de dispositivos más complejas en el futuro, como una cámara HS USB. Durante el proyecto se enfrentaron dos desafíos importantes. Primero, las lecturas iniciales del sensor ToF presentaban errores significativos. Segundo, el desarrollo de un programa de control eficiente en espacio de usuario sobre Linux embebido para gestionar tanto el sensor ToF como el generador de patrones basado en HLS (High-Level Synthesis) resultó complejo. Se implementó una solución simple y eficaz que resolvió ambos problemas. La implementación final logró una tolerancia de error en la medición de distancia dentro de un ±3% y alcanzó una FRR de aproximadamente 58 Hz en la proyección de patrones, con capacidad de respuesta a cambios en los parámetros de fase desde el control por SW en un entorno Linux. Para validar este comportamiento, se generaron patrones con fases (0,2π/3 y 4π/3) a una distancia de trabajo fija, tanto en la plataforma Baremetal como en la plataforma Embedded Linux. Los resultados fueron comparados visualmente para confirmar la consistencia entre ambos entornos. Estos resultados demuestran que una plataforma SoC con Linux embebido puede soportar de manera confiable el control de patrones sensible a la distancia en subsistemas SFDI. Este trabajo sienta las bases para la futura integración de adquisición de imágenes, procesamiento en tiempo real y extracción de propiedades ópticas en un sistema SFDI completamente embebido.
La Imagen en el Dominio de la Frecuencia Espacial (SFDI, Spatial Frequency Domain Imaging) es una técnica óptica no invasiva con gran potencial para aplicaciones médicas. Permite extraer propiedades de absorción y dispersión del tejido mediante la proyección de patrones de luz estructurados y el análisis de las señales reflejadas. Sin embargo, la implementación en tiempo real de SFDI suele ser un requisito en aplicaciones médicas y aún se encuentra en fase experimental. Un estudio en curso sobre la implementación de SFDI con una cámara hiperespectral (HS, Hyperspectral Camera) ha revelado desafíos clave: lograr una proyección de patrones estable a altas tasas de cuadros (FRR, Frame Refresh Rate) y asegurar una medición precisa de la distancia entre el proyector y la superficie. Este proyecto desarrolla los subsistemas principales de un prototipo SFDI sobre una plataforma SoC (System-on-Chip) con Linux embebido. Este entorno ofrece mayor flexibilidad para el desarrollo futuro, permitiendo la integración directa de bibliotecas externas y controladores de dispositivos. La proyección de patrones debe ajustarse según la distancia entre el proyector y la superficie; por ello, se integró un sensor de Tiempo de Vuelo (ToF, Time-of-Flight). Los objetivos principales fueron desarrollar un módulo Baremetal para la medición de distancia con ToF, integrarlo con el módulo de proyección de patrones existente, y migrar todo el sistema al entorno SoC con Linux embebido. Esta migración es necesaria para soportar interfaces de dispositivos más complejas en el futuro, como una cámara HS USB. Durante el proyecto se enfrentaron dos desafíos importantes. Primero, las lecturas iniciales del sensor ToF presentaban errores significativos. Segundo, el desarrollo de un programa de control eficiente en espacio de usuario sobre Linux embebido para gestionar tanto el sensor ToF como el generador de patrones basado en HLS (High-Level Synthesis) resultó complejo. Se implementó una solución simple y eficaz que resolvió ambos problemas. La implementación final logró una tolerancia de error en la medición de distancia dentro de un ±3% y alcanzó una FRR de aproximadamente 58 Hz en la proyección de patrones, con capacidad de respuesta a cambios en los parámetros de fase desde el control por SW en un entorno Linux. Para validar este comportamiento, se generaron patrones con fases (0,2π/3 y 4π/3) a una distancia de trabajo fija, tanto en la plataforma Baremetal como en la plataforma Embedded Linux. Los resultados fueron comparados visualmente para confirmar la consistencia entre ambos entornos. Estos resultados demuestran que una plataforma SoC con Linux embebido puede soportar de manera confiable el control de patrones sensible a la distancia en subsistemas SFDI. Este trabajo sienta las bases para la futura integración de adquisición de imágenes, procesamiento en tiempo real y extracción de propiedades ópticas en un sistema SFDI completamente embebido. Read More
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