|
|
Korekce pozadí zobrazení fáze v digitálním holografickém mikroskopu užitím konvoluce
Rudolfová, Zdena ; Malina, Radomír (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá korekcí pozadí v obrazu fáze buňek z transmisního digitálního holografického mikroskopu (TDHM). Vlivem optických vad a nedokonalostí v optických soustavách předmětové i referenční větve dochází k "deformaci" obrazu fáze. Buňka není zobrazena na pozadí s konstantní hodnotou fáze, ale na pozadí s~hodnotami fáze spojitě se měnícími mezi různými místy obrazu. V této práci je popsána metoda, jak následek této vady optického systému z obrazu odstranit. Princip spočívá v provedení částečné konvoluce obrazu fáze s konvolučním jádrem určeným dvourozměrnou Gaussovou funkcí se stejným rozptylem v obou osách. Při výpočtu konvoluce není zpracováván obraz celý, ale pouze místa, kde se nenachází buňky. Tím je eliminována ztráta informací o buňkách. Výsledek konvoluce je považován za aproximaci pozadí, která je poté od původního obrazu odečtena. Získáme tak obraz fáze s konstantním pozadím zatíženým pouze šumem. V úvodní části je shrnut potřebný matematický aparát. Dále je popsán základní princip rekonstrukce zobrazení v TDHM. Jako součást práce byl vytvořen program Odečet pozadí, který užitím popsané metody zpracovává obrazy fáze z TDHM.
|
|
|
Koherencí řízený holografický mikroskop ve výzkumu životního cyklu buňky
Bartoníček, Jan ; Chmelík, Radim (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce je pozorování živých buněk v transmisním holografickém mikroskopu vyvinutém na ÚFI VUT a porovnání této zobrazovací metody s mikroskopem s fázovým kontrastem. Úvodní část je věnována základnímu popisu použitých zobrazovacích technik a biologii buňky. Následuje popis přípravy experimentů. V části věnující se analýze dat je popsána metoda dynamických fázových diferencí a navržena metoda sledování růstu. Obě metody byly použity pro analýzu experimentů popsaných v poslední části práce. Experimenty byly zaměřeny na získání časosběrných dat zachycujících buněčný cyklus a zejména mitosu.
|
|
|
Uživatelský program pro zobrazení a zpracování kvantitativní fáze z digitálního holografického mikroskopu
Hladík, Lukáš ; Kvasnica, Lukáš (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou tvorby uživatelského počítačového programu určeného ke zpracování obrazů kvantitativního fázového kontrastu z digitálního holografického mikroskopu. Teoretická část práce obsahuje základní poznatky o získávání a vyhodnocování zpracovávaných obrazů včetně popisu jejich digitální reprezentace v počítači. V experimentální části jsou rozebrány použité techniky a algoritmy na kterých je program vystavěn. Tato část práce dále obsahuje popis grafického uživatelského rozhraní výsledného programu a zhodnocení vlivu různých uživatelských nastavení na vlastnosti výstupních souborů.
|
|
|
Koherencí řízený holografický mikroskop ve výzkumu životního cyklu buňky
Křížová, Aneta ; Kozubek,, Michal (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
Předmětem diplomové práce bylo použití koherencí řízeného holografického mikroskopu ve výzkumu životního cyklu buňky. V práci je stručně popsána historie interferenční mikroskopie a její aplikace v biologii. Zmíněny jsou i ostatní mikroskopové techniky používané k zobrazování transparentních objektů a stručně je vysvětlena biologie buněčného cyklu. V rámci práce byly navrženy charakteristiky pro popis tvaru buňky, které byly testovány s ohledem na identifikaci jednotlivých fází života buňky. Metoda dynamických fázových diferencí byla modifikována tak, aby byl odlišen vnitřní pohyb hmoty buňky od pohybu hmoty buňky jako celku. Vybrané charakteristiky pak byly použity k vyhodnocení pozorování provedených v holografickém mikroskopu a byly navrženy možnosti jejich dalšího využití. V závěru práce byly shrnuty získané poznatky a byly navrženy úpravy konstrukce mikroskopu a softwaru pro zpracování dat.
|
|
|
Mikroskopie časově proměnných biologických objektů
Uhlířová, Hana ; Kozubek, Michal (oponent) ; Peychl,, Jan (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Předmětem disertační práce je využití transmisního digitálního holografického mikroskopu (DHM) navrženého a zkonstruovaného v Laboratoři optické mikroskopie na ÚFI VUT v Brně pro výzkum dynamiky živých buněk. První část práce se zabývá teoretickým popisem vlastností zobrazení mikroskopu v závislosti na koherenci osvětlení doplněným experimenty s modelovým a reálným biologickým vzorkem. V další části jsou popsány konstrukční změny a inovace mikroskopu a jeho vybavení, které umožnily využívání mikroskopu pro pozorování živých buněk. V~experimentální části byla vypracována metodika přípravy a pozorování živých buněk pro DHM, která byla ověřena při zobrazení dynamiky buněčné apoptózy indukované cytostatikem cis-platinou. Byla zkoumána také dynamika živých buněk při standardních podmínkách a za působení deprivačního stimulu. Pro vyhodnocení kvantitativních změn rozmístění buněčné hmoty během experimentů byla vytvořena metoda zpracování holograficky rekonstruované fáze nazvaná "dynamické fázové diference". Touto metodou byly odhaleny různé vzorce chování rakovinových buněk během specifické reakce v závislosti na typu buněk, stupni jejich malignity a hustotě porostu. Pro kvantitativní analýzu fázového zobrazení z DHM byla navržena vhodná statistická charakteristika a způsob interpretace naměřených dat, které byly úspěšně aplikovány při porovnání vnitrobuněčného pohybu dvou typů rakovinových buněk rodičovské a dceřiné linie. Na základě uvedeného zpracování pozorování byly stanoveny hypotézy o mechanismu reakce nádorových buněk na nepříznivé životní podmínky.
|
|
|
Metodika pozorování Dictyostelia discoidea v transmisním digitálním holografickém mikroskopu
Křížová, Aneta ; Ježek, Jan (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce bylo zobrazit Dictyostelium discoideum transmisním digitálním holografickým mikroskopem a porovnat toto zobrazení s běžně používanou mikroskopickou technikou. Práce je rozdělena na část teoretickou a experimentální. V teoretické části je popsáno uspořádání transmisního digitálního holografického mikroskopu, základní postup práce s tímto mikroskopem a fyzikální podstata zobrazování mikroskopem. Dále je vysvětlen průběh rekonstrukce obrazu a numerického zpracování fáze. Na konci této části je uveden biologický popis pozorovaných buněk Dictyostelia discoidea. V experimentální části je popsána kultivace a příprava buněk Dictyostelia discoidea pro pozorování a postup provedených pozorování. Buňky Dictyostelia discoidea byly zobrazeny v několika experimentech metodou klasického fázového kontrastu. Transmisním digitálním holografickým mikroskopem byly buňky pozorovány ve dvou prostředích. Získaná data byla zpracována metodou Dynamických fázových diferencí a vyhodnocena.
|
|
|
In vivo application of holographic endoscopy
Tučková, Tereza ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Bouchal, Petr (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
The progress in understanding of complex brain function is conditioned by the ability to optically access any chosen structure and area in the living brain with minimal tissue damage and with sub-cellular resolution, The progress in accessing deeper into the light-scattering tissue stands nowadays largely on the development of optical endoscopic probes such as microendoscopes with incorporated graded index (GRIN) lenses and fibre-optic bundles. Due to recent advancements in holographic light shaping methodology, using multimode optical fibres (MMF) as imaging elements has become promising for high resolution imaging deep in the tissue. In comparison to GRIN-based endoscopes and fibre bundles endoscopes, MMFs provide the highest ratio of image resolution and probe thickness causing minimal tissue damage. This thesis first provides an overview of the current state-of-the-art in vivo deep brain imaging technology, multi-mode fibre-based endoscopy and its principles to introduce the related technology. The main technological focus of the thesis stands on using a digital micro-mirror device (DMD) to modulate light through the MMF probes. This enables fast raster scanning of the fluorescent sample at the imaging plane of the fibre distal facet. An optical setup exploiting this principle has been built, its imaging properties carefully evaluated, and high stability reached. Its imaging abilities have been demonstrated on 2D and 3D fluorescent phantom samples. Consequently, we have developed an image post-processing procedure to enhance the detected image and reach the full diffraction-limited resolution potential. Using algorithms, one based on a regularised iterative inversion and second on regularised direct pseudo-inversion, lead to enhancement of the image contrast and resolution. Further, we used genetically modified mice to move towards ex vivo and in vivo imaging. Suitable mouse models were identified and its ex vivo brain imaging showed that the images suffer from strong background fluorescent signal from out-of-focus planes. Therefore, further work focused on technological development for light attenuation based on the confocal principle. An optical setup for confocal “pinhole” filtration has been built using a custom-made probe consisting of graded-index MMF spliced at the tip of the step-index MMF and a second DMD. The fluorescent signal collected by the GRIN-SI-MMF was filtered in the probe far field where for every scanning focal point it forms an annular ring. This ring-signal, and thus also the out-of-focus signal, was then separated using a mask on DMD2. On a set of experiments using phantom sample of fluorescent microspheres and fixed brain tissue it has been demonstrated that this confocal filtering leads to attenuation of the background signal, the signal from the out-of-focus planes thus enhancing the images contrast and resolution. This principle of confocal filtering in the holographic endoscope has been also demonstrated using a novel side-view MMF probe. This work shows a piece of a puzzle in a long-term complex development of an optimal tool for deep-tissue and high-resolution imaging. The MMF-based holographic endoscope has been advanced to routine imaging of biological tissue in range of hours with the feature of out-of-focus light attenuation. The endoscope has been tested on imaging of phantom samples as well as fixed mouse brain slices and in vivo vasculature down to depth of 5 mm.
|
|
| |
|
|
Endoskopie s multimódovým optickým vláknem
Jákl, Petr ; Tučková, Tereza ; Pikálek, Tomáš ; Stibůrek, Miroslav ; Ondráčková, Petra ; Cifuentes, Angel S. ; Šiler, Martin ; Uhlířová, Hana ; Traegaardh, Johanna ; Čižmár, Tomáš
Optická mikroskopie je technikou pro zkoumání mikrosvěta pomocí světelných vln rozptýlených na částicích v prostoru vzorku. V oblasti lékařství, mikrobiologie a neurologie je jejím hlavním nedostatkem malá penetrační hloubka, kdy je velmi obtížné zobrazit struktury zanořené více než přibližně 1 mm do tkáně. Tradiční endoskopy s čočkou či tyčinkou s gradientním profilem indexu lomu (GRIN lens) zasáhnou tkáň v oblasti o průměru jednotek milimetrů, což je problematické u studia nervových tkání in vivo. Alternativou je využít k přenosu obrazu multimódových optických vláken (MMF), jejichž průměr je v nízkých stovkách mikrometrů. Tento přístup ovšem vyžaduje pokročilé tvarování vlnoplochy světla.
|
|
|
Monitoring zdravotního stavu lesa v České republice: Ročenka programu ICP Forests 2002
Boháčová, Ludmila ; Uhlířová, Hana ; Lomský, Bohumír ; Buriánek, V. ; Damašková, J. ; Fabiánek, P. ; Fadrhonsová, V. ; Hejdová, J. ; Šrámek, V. ; Vejpustková-Kroupová, M.
V ročence jsou uvedeny metody hodnocení a výsledky, získané při hodnocení stavu lesa na plochách úrovně I i úrovně II.
Plný text:  PDF
|
host ::
RSS.