|
|
Fresnelova nekoherentní korelační holografie (FINCH)
Bouchal, Petr ; Zemánek, Pavel (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem Fresnelovy nekoherentní korelační holografie, v literatuře známé pod akronymem FINCH (Fresnel Incoherent Correlation Holography). Princip metody umožňuje vytvoření holografického korelačního záznamu při použití kvazimonochromatického, prostorově nekoherentního osvětlení a následnou trojrozměrnou numerickou rekonstrukci zaznamenaného objektu. Systém s výhodou využívá jednoduché experimentální sestavy, vybudované na jednocestném Michelsonově interferometru. Metoda FINCH úspěšně kombinuje prvky klasické a digitální holografie a využívá pokročilých experimentálních technik, ve kterých je vznik interferujících svazků zprostředkován prostorovým modulátorem světla, dynamicky ovládaným pomocí elektrooptického jevu. Diplomová práce prezentuje nový matematický model metody FINCH umožňující intuitivní pochopení optické a digitální fáze zobrazení a popis základních zobrazovacích parametrů. Tento model je následně využit při optimalizaci systému z hlediska požadovaných nároků na obrazový výkon a při demonstraci rozlišení pod Rayleighovou difrakční mezí. V rámci teoretické a experimentální činnosti jsou detailně studovány korelační režimy záznamu a rekonstrukce objektu, objasněny projevy kvazimonochromatického světla a stanoven limit pro přípustnou koherenční délku zdroje. V experimentální části diplomové práce jsou ověřeny dosud známé konfigurace FINCH a zkoumána kvalita rekonstrukce optických testů i reálných preparátů. Významným přínosem diplomové práce je teoretický návrh a experimentální ověření zcela nového režimu zobrazení, které pracuje s vírovou impulzní odezvou a umožňuje spirální zvýraznění kontrastu hrany trojrozměrných amplitudových objektů při použití prostorově nekoherentního světla.
|
|
|
Teoretický popis zobrazení digitálním holografickým mikroskopem
Slabá, Michala ; Komrska, Jiří (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá teorií zobrazení transmisním digitálním holografickým mikroskopem s částečně koherentním osvětlením. V práci je řešen vliv stavu prostorové a časové koherence osvětlení na vznik optických řezů. Dále je proveden výpočet koherentní funkce přenosu mikroskopu a z této funkce jsou následně odvozeny vybrané vlastnosti zobrazení týkající se přenosu prostorových frekvencí dvojrozměrného rozptylového objektu optickým systémem mikroskopu v závislosti na rozostření. Výpočet je proveden pro dvě různé konstrukce mikroskopu vyvinutých v Laboratoři optické mikroskopie ÚFI FSI VUT v Brně.
|
|
| |
|
|
Programovatelná osvětlovací soustava pro optický mikroskop
Lošťák, Martin ; Křupka, Ivan (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Programovatelná osvětlovací soustava (POS) využívá komerční dataprojektor a vhodnou optickou přenosovou soustavu za účelem osvětlení vzorku v optickém mikroskopu procházejícím světlem. Teoretická část diplomové práce se věnuje metodám osvětlení v optické mikroskopii pro osvětlení na průchod, jež využívají vkládání optomechanických členů do předmětové ohniskové roviny kondenzoru. Jsou to jak metody klasické, které zvyšují kontrast (metoda temného pole), případně rozlišení obrazu (metoda šikmého osvětlení), tak metoda rotující apertury kondenzoru, která poskytuje 3-D informaci o vzorku. Dále je zde uvedena teorie a základní rozdělení osvětlovacích soustav pro osvětlení vzorku na průchod. Na tuto část navazuje vlastní optický a mechanický návrh optické přenosové soustavy pro POS. V experimentální části jsou uvedeny výsledky zobrazení, kterých bylo dosaženo s dvěma různými uspořádáními POS. Na dvou různých vzorcích bylo ukázáno, že pomocí POS je možné vytvořit stejné osvětlení jako metodami klasickými. Bylo prokázáno, že POS lze nahradit rotující mechanickou aperturu kondenzoru, a získat tak 3-D informaci ze vzorku. Byly představeny některé nové statické i dynamické metody osvětlení.
|
|
|
Řízení optického stolku interferenčního mikroskopu na základě obrazové fáze
Kvasnica, Lukáš ; Číp, Ondřej (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Digitální holografická mikroskopie je interferenční zobrazovací metoda využívající principu mimoosové obrazové holografie. Z principu této metody vyplývá možnost rekonstruovat z výstupního signálu mikroskopu jak obrazovou amplitudu, tak i obrazovou fázi, a to prakticky v reálném čase. Tato dvě zobrazení lze získat z jediného obrazového hologramu. Rychlost zpracování obrazového hologramu je omezena rychlostí detekce a výkonem výpočetní techniky. Tato diplomová práce se zabývá vývojem obslužného softwaru pro komunikaci se snímací kamerou a pro zpracování obrazového hologramu. Cílem bylo dosáhnout co nejvyšší počet rekonstrukcí komplexní amplitudy provedených za jednotku času a dosáhnout takových výsledků, aby software využil maximálně možnosti datového přenosu mezi kamerou a počítačem. Dále se tato práce zabývá stabilizací polohy optického stolku reflexního digitálního holografického mikroskopu, která je v principu založena na zpracování rekonstruované obrazové fáze a na zavedení zpětné vazby mezi obrazovou fází a piezoelektrickým aktuátorem optického stolku. V práci jsou prezentovány výsledky měření potvrzující funkčnost stabilizace.
|
|
|
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.
|
|
|
Fresnelova nekoherentní korelační holografie (FINCH)
Bouchal, Petr ; Slabý, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na teoretické a experimentální aspekty Fresnelovské nekoherentní korelační holografie, která byla navržena teprve nedávno a v odborné literatuře se objevuje pod názvem FINCH. Její hlavní přednost spočívá v možnosti realizace holografické rekonstrukce nekoherentně osvětlených 3D objektů. V metodě FINCH se záznam objektu provádí s využitím metod optické holografie a digitální difraktivní optiky. Rekonstrukce objektu se realizuje numericky pomocí principů známých z digitální holografie. V experimentech se efektivně využívají moderní optoelektronická zařízení známá jako prostorové modulátory světla. Bakalářská práce obsahuje přehled zahrnující popis základních principů metody FINCH, ale vlastní příspěvek práce spočívá v matematickém popisu metody a vytvoření numerického simulačního modelu v prostředí Matlab. Hlavním výsledkem práce je návrh a realizace experimentů umožňujících praktické ověření metody. V bakalářské práci jsou prezentovány výsledky dvou nezávislých experimentů provedených se dvěma rozdílnými typy prostorových modulátorů světla firem HOLOEYE a HAMAMATSU. Experimentální výsledky mají velmi dobrý soulad s teoretickou předpovědí. Bakalářská práce zahrnuje také krátkou diskuzi získaných výsledků, dalších možných výzkumných směrů a aplikací metody FINCH.
|
|
|
Numerické přeostřování v digitálním holografickém mikroskopu s částečně koherentním osvětlením
Slabá, Michala ; Komrska, Jiří (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá problematikou numerického přeostřování v holografickém mikroskopu s částečně prostorově koherentním osvětlením. Numerické přeostřování je výpočet komplexní amplitudy obrazové vlny v rovinách jiných, než je obrazová rovina. Výpočet oblasti, ve které je možné numericky přeostřovat, je založen na použití Rayleighova-Sommerfeldova difrakčního integrálu a Fresnelovy aproximace kulové vlny. Popis stavu koherence vlny a šíření částečně koherentního světla vychází ze statistických metod teorie optické koherence. V této práci je vypočtena tloušťka vrstvy, ve které lze numerické přeostřování provádět. Tato tloušťka závisí na parametrech mikroskopu - na velikosti zdroje a parametrech použitých objektivů. Výsledek je aplikován na mikroskop z laboratoře ÚFI FSI VUT.
|
|
|
Syntetická holografie
Tvarog, Drahoslav ; Chmelík, Radim (oponent) ; Kotačka, Libor (vedoucí práce)
Práce popisuje metodu tvorby počítačem generovaných hologramů. V první části práce se věnujeme zejména teoretickému základu nutnému pro tvorbu syntetických hologramů. V druhé části bakalářské práce se zabýváme praktickými metodami tvorby syntetických hologramů. Prezentujeme počítačový program, který provádí diskrétní Fourierovu transformaci vstupního obrazu. Výstupem programu je obrazová matice, kterou následně vhodným způsobem binarizujeme a černobíle tiskneme na transparentní fólii. Při rekonstrukci syntetického hologramu nejprve osvětlíme fólii se syntetickým hologramem rovinnou vlnou, zrekonstruovaný obrazec poté zvětšíme objektivem na velikost pozorovatelnou pouhým okem. Dále analyzujeme kvalitu obrazu získaného pomocí syntetických hologramů.
|
|
|
A method for the visualization of high phase gradients in a microscopic image
Druckmüllerová, Hana ; Martišek, Dalibor (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Holographic microscopy is an unconventional microscopy technique suitable especially for transparent samples. It enables to visualize the refractive index of observed objects. A unique transmitted-light digital holographic microscope (TDHM) has been constructed at Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology. Holograms captured by the microscope are processed by means of a technique based on the Fourier transform in order to reconstruct the intensity and phase of the light waves passing through the observed object. The phase describes the object refractive index and thickness. In places where the object refractive index or thickness changes, also the phase does. The task of this bachelor thesis was to find a method for visualizing places with high phase gradient. A gradient computation method which was created does not require phase unwrapping and is therefore suitable generally for any images. The method was implemented in a computer software called Gradient3D, which enables not only to compute the phase gradient in two and three dimensions, but also to create color images composed from combinations of intensity, phase and gradient. It also contains methods for handling places with low reconstructed intensity where the phase value is unreliable and usually causes false phase gradients. The program has been tested on several image sets from the TDHM capturing biological specimens.
|
host ::
RSS.