Este artículo presenta un sistema novedoso de imagen THz en tiempo real que integra modelado de transferencia radiativa basado en aprendizaje profundo y una corrección guiada para mejorar significativamente la calidad de la imagen y la profundidad de penetración en materiales industriales complejos. La radiación terahertz es muy sensible a las propiedades materiales, pero la dispersión y la absorción en medios densos limitan la resolución y la capacidad de inspección. Nuestro enfoque combina un modelo de inversión de transferencia radiativa entrenado con datos simulados y medidos y un algoritmo iterativo de corrección guiada que actúa en situ para entregar pruebas no destructivas de alta resolución casi en tiempo real.
El sistema experimental consta de una fuente THz de onda continua a 0.3 THz, un detector de banda ancha y una cabeza de escaneo diseñada a medida. La pieza clave es el módulo de compensación que integra un modelo de redes neuronales convolucionales inspirado en U-Net para estimar perfiles de índice de refracción y coeficiente de absorción capa a capa, y una etapa de corrección que emplea una aproximación de la ecuación de difusión para refinar iterativamente la intensidad THz y suprimir artefactos de dispersión y ruido.
En el entrenamiento se utilizó un conjunto de datos mixto compuesto por mediciones reales y simulaciones Monte Carlo para modelar efectos de dispersión mediante una función de fase Henyey-Greenstein simplificada. El modelo predice parámetros ópticos locales que luego guían un solucionador por diferencias finitas de la ecuación de difusión para mejorar la imagen y adaptar el peso del ruido según la incertidumbre estimada.
En ensayos con paneles metálicos pintados, materiales compuestos y productos alimentarios se recopilaron alrededor de 20 000 imágenes THz y se observó una mejora promedio en relación señal-ruido de 3.5 dB, una reducción del error cuadrático medio de 2.8 veces y aumentos de penetración del orden del 20 a 30 por ciento según el tipo de muestra. El método reduce artefactos de dispersión, recupera detalles finos en zonas de alta absorción y se adapta en tiempo real a variaciones en las propiedades del material.
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