|
|
Deconvolution fluorescence microscopy of yeast cells
Štec, Tomáš ; Plášek, Jaromír (vedoucí práce) ; Heřman, Petr (oponent)
Název práce: Využití dekonvoluce v digitální fluorescenční mikroskopii kvasinek Autor: Tomáš Štec Katedra/ústav: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr. Jarmoír Plášek, CSc., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Fluorescenční mikroskopie představuje rychlou a levnou alternativu k po- kročilejším metodám zobrazování jako jsou konfokální a elektronová mikroskopie. Snímaný obraz je však zatížen velkou mírou zkreslení. Pomocí počítačového zpraco- vání obrazu - dekonvoluce, lze do značné míry eliminovat zkreslení obrazu, čím se umožní rekonstrukce třírozměrné podoby snímaných objektů. V této práci je pod- robně prozkoumána dekonvoluční procedura programu NIS Elements AR, která je následně aplikována na rekonstrukci třírozměrné podoby kvasinek Saccharomyces cerevisiae barvených calcofluorem, s cílem charakterizovat změny vzhledu bunkové stěny v průběhu stárnutí. S rostoucím věkem kvasinky se na povrchu objevují ne- rovnosti, ke konci života dochází i k praskání bunkové stěny. Klíčová slova: fluorescence, mikroskopie, dekonvoluce, NIS Elements AR, calcof- luor, kvasinky, bunková stěna, stárnutí
|
|
|
Image Deblurring in Demanding Conditions
Kotera, Jan ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Portilla, Javier (oponent) ; Jiřík, Radovan (oponent)
Název: Nestandardní úlohy v odstranění rozmazání obrazu Autor: Jan Kotera Pracoviště: Ústav teorie informace a automatizace Akademie věd České republiky Vedoucí: Doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc., Ústav teorie informace a automati- zace Akademie věd České republiky Abstract: Odstranění rozmazání obrazu je jednou ze standardních úloh zpracování obrazu. Není-li znám přesný způsob rozmazání a je třeba ho odhadnout z rozmazaného obrázku, nazývá se takové odstranění rozmazání slepé a jedná se o těžší úlohu. Tato práce se zabývá dvěma problémy, které se objevují ve slepém odstranění rozmazání. V první části práce uvažujeme obvyklý konvoluční model rozmazání obrazu a navrhu- jeme způsob, jak zvýšit odolnost metody proti jevům, které tento model porušují, jako jsou například přepaly obrazu. Takové jevy způsobují velikou nepřesnost odhadu roz- mazání a následně špatnou kvalitu výsledného obrazu. Navržený přístup je založen na použití velmi flexibilní ARD distribuce pro chybu konvolučního modelu a metody variačního Bayese pro odhad rozmazání, díky čemuž je natolik obecný, že dokáže au- tomaticky identifikovat oblasti obrazu, které konvoluční model porušují, aniž by bylo nutné předvídat konkrétní příčiny takového porušení. Většina slepých metod pro odstranění rozmazání vyžaduje...
|
|
|
Demosaicing as an ill-posed inverse problem
Mariničová, Veronika ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Hnětynková, Iveta (oponent)
Digitální fotoaparáty snímají barvu scény pouze částečně. Konkrétně je pro každý pixel naměřena jen jedna ze tří barevných komponent - červená, modrá, nebo zelená. Chybějící barevné komponenty musejí být odhadnuty. Tomuto procesu se říká Bayerova interpolace. Bayerova interpolace může být řešena samostatně jako jeden krok procesu restaurace obrazu. V tomto případě se může stát, že jakékoliv artefakty a chyby ve výpočtu se přenesou do dalšího kroku a mohou být v důsledku toho zvýrazněny. Druhou možností je pokusit se vyřešit několik degradací najednou. V tomto případě nežádoucí efekt přenášení chyby nenastává. V této práci popisujeme jedno konkrétní sdružené řešení, které vedle Bayerovy interpolace řeší i odstranění šumu, dekonvoluci a zvýšení rozlišení formou konvexního optimalizačního problému. Shrnujeme používané metody pro Bayerovu interpolaci a porovnáváme výsledky našeho řešení s několika vybranými metodami.
|
|
|
Bioinformatical analysis of the complex multidimensional microscopy datasets
Backová, Lenka ; Černý, Jan (vedoucí práce) ; Čapek, Martin (oponent)
Mikroskopia je odbor, ktorý je súčasťou biologických vied a ich histórie. Rast tohto odboru, vznik nových revolučných technológií, so sebou prináša nové výzvy. Príprava vzoriek, obsluha mikroskopu a spracovanie biologických obrazových dát sa stávajú ne- ustále náročnejšími a vyžadujú medzidisciplinárnu expertízu špecifickú pre dané oblasti. Dnešné mikroskopické technológie generujú obrovské množstvo dát, často v terabajtoch, vďaka čomu sa analýza biologických obrazových dát stáva výpočtovo náročná. K analýze je potrebná znalosť počítačového videnia, mikroskopických technológií a skúmaných bio- logických systémov. K dispozícii sú nástroje v rôznorodej škále, od open-source riešení, ktoré pokrývajú veľké množstvo úkonov, k proprietárnym softwarom zameraným na je- den úkon. Analytici by sa mali orientovať v možnostiach spracovania a v úkonoch, ktoré plánujú vykonať, aby vybrali najlepšie nástroje. Úkony potrebné vykonať závisia od po- žadovaného výsledku a technológie, ktorá bola použitá na získanie obrazových dát. Medzi možné úkony patrí dekonvolúcia, segmentácia a registrácia dát. Neustále vznikajú nové prístupy a algoritmy na analýzu, vďaka čomu je analýza obrazových dát zložitá. Táto práca sa zaoberá rôznymi mikroskopickými technológiami so zameraním na light sheet fluorescence mikroskopiu,...
|
|
|
Deconvolution fluorescence microscopy of yeast cells
Štec, Tomáš ; Plášek, Jaromír (vedoucí práce) ; Heřman, Petr (oponent)
Název práce: Využití dekonvoluce v digitální fluorescenční mikroskopii kvasinek Autor: Tomáš Štec Katedra/ústav: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr. Jarmoír Plášek, CSc., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Fluorescenční mikroskopie představuje rychlou a levnou alternativu k po- kročilejším metodám zobrazování jako jsou konfokální a elektronová mikroskopie. Snímaný obraz je však zatížen velkou mírou zkreslení. Pomocí počítačového zpraco- vání obrazu - dekonvoluce, lze do značné míry eliminovat zkreslení obrazu, čím se umožní rekonstrukce třírozměrné podoby snímaných objektů. V této práci je pod- robně prozkoumána dekonvoluční procedura programu NIS Elements AR, která je následně aplikována na rekonstrukci třírozměrné podoby kvasinek Saccharomyces cerevisiae barvených calcofluorem, s cílem charakterizovat změny vzhledu bunkové stěny v průběhu stárnutí. S rostoucím věkem kvasinky se na povrchu objevují ne- rovnosti, ke konci života dochází i k praskání bunkové stěny. Klíčová slova: fluorescence, mikroskopie, dekonvoluce, NIS Elements AR, calcof- luor, kvasinky, bunková stěna, stárnutí
|
|
|
Použití gyroskopů a akcelerometrů k doostření fotografií pořízených mobilním telefonem
Šindelář, Ondřej ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Wilkie, Alexander (oponent)
Fotografování s dlouhou expozicí z ruky s sebou nese problém rozmazání fotografie, které se těžko odstraňuje bez dodatečných informací. Cílem této práce bylo využít pohybových senzorů obsažených v moderních mobilních telefonech typu smartphone k zjištění přesného pohybu senzoru fotoaparátu během expozice a následně se pokusit pomocí těchto dat fotografii zaostřit. Byl navržen systém s dekonvolucí pomocí masky získané z naměřených dat gyroskopu a návrh byl implementován na platformě Android a ověřen na testovacím mobilním telefonu.
|
|
|
Odstranění rozmazání pomocí dvou snímků s různou délkou expozice
Sabo, Jozef ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
V předložené práci studujeme metody odstranění rozmazání pomocí dvou snímků stejné předlohy s různou dobou expozice, přičemž se soustředíme na dvě hlavní kategorie těchto metod, tzv. dekonvoluční a nedekonvoluční. U obou kategorií rozebíráme jejich teoretické základy a zkoumáme jejich výhody a omezení. Samostatnou kapitolu věnujeme vyhodnocení a srovnání kategorií metod na testovacích datech (obrázky), k testování používáme metody implementovány v jazyce MATLAB. Účinnost zkoumaných metod srovnáváme i s vybraným odšumovacím algoritmem pracujícím s jedním vstupním obrázkem. Nesoustředíme se na výpočetní složitost srovnávaných algoritmů a pracujeme pouze se šedotónovými obrázky.
|
|
|
Odstranění rozmazání pomocí dvou snímků s různou délkou expozice
Sabo, Jozef ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
V předložené práci studujeme metody odstranění rozmazání pomocí dvou snímků stejné předlohy s různou dobou expozicie, přičemž se soustřeďujeme na dvě hlavní kategorie těchto metod, tzv. dekonvoluční a nedekonvoluční. U obou kategorií rozebíráme jejich teoretické základy a zkoumáme jejich výhody a omezení. Samostatnou kapitolu věnujeme vyhodnocení a srovnání kategorií metod na testovacích datech (obrázky), k testování používáme metody implementovány v jazyku MATLAB. Účinnost zkoumaných metod srovnáváme i s vybraným odšumovacím algoritmem pracujícíms jedním vstupním obrázkem. Nesoustředíme se na výpočetní složitost srovnávaných algoritmů a pracujeme pouze s jednokanálovými obrázky.
|
|
|
Návrh čtecí hlavy pro magnetický čárový kód
Kadlčík, Libor ; Drexler, Petr (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Magnetický čárový kód se skládá z feromagnetických proužků natištěných na podkladovém materiálu. Množství feromagnetika v proužcích je malé, a proto snímání magnetického čárového kódu vyžaduje citlivé metody. Bude popsán princip snímačů slabého magnetického pole (feromagnetické sondy) a metod zjišťování přítomnosti malého množství feromagnetika (rezonanční obvod, diferenční sonda). Některé snímače produkují kmitočtově modulovaný signál, zaměříme se rovněž na kmitočtové demodulátory. Sejmutý čárový kód je zkreslen konvolučním zkreslením, bude popsán princip rekonstrukčních metod. Zkompletované zařízení se skládá ze snímacího oscilátoru, kmitočtového demodulátoru, zesilovače a rekonstrukčního obvodu. Kmitočtová demodulace je realizována fázovým závěsem a rozdílovým demodulátorem. Rekonstrukce je založena na metodě hledání inflexního bodu, jejímž výstupem je obdélníkový signál představující proužky čárového kódu. Návrh všech těchto bloků je popsán. Zařízení je schopno snímat magnetické čárové kódy a rovněž rekonstruovat konvolučně zkreslený sejmutý signál. Sestavený rozdílový demodulátor vykazuje malý vlastní šum a malý teplotní drift (na rozdíl od fázového závěsu). Rekonstrukční obvod bez problémů zpracovává signál náležící proužkům čárového kódu o šířce 2 mm, užší proužky (1 mm) v určitých případech působí potíže (způsobeno velkou mírou konvolučního zkreslení).
|
|
|
Trojrozměrná rekonstrukce obrazu v digitální holografické mikroskopii
Týč, Matěj ; Karásek,, Vítězslav (oponent) ; Martišek, Dalibor (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá tématem 3D obrazové rekonstrukce v holografické mikroskopii, konkrétně technikou numerického přeostřování. Numerické přeostřování umožňuje za určitých podmínek korektně doostřit obraz vzorku, který se při snímání nacházel mimo předmětovou rovinu. Tato metoda byla známa pro případ použití koherentních zdrojů osvětlení. V práci je zobecněna do formy, ve které je použitelná i v zařízeních s obecným nekoherentním (plošným anebo nemonochromatickým) zdrojem osvětlení. Dalším bodem práce je teorie pokročilého zpracování hologramu, která umožňuje získat z jednoho hologramu i údaje o přesnosti naměřených dat, k jejichž získání by bylo třeba postupně sejmout větší množství hologramů. Obě dvě metody jsou úspěšně experimentálně ověřeny.
|
host ::
RSS.