|
|
Cell tracking in images from holographic microscope
Vičar, Tomáš ; Odstrčilík, Jan (referee) ; Kolář, Radim (advisor)
This thesis focuses on cell tracking in image sequences acquired using a multimodal holographic microscope (MHM). The principles of holographic microscopy are described together with the application in cells acquisition. The main part of the thesis describes a complete approach for segmentation and tracking of single cells in acquired in long-term sequences. The approach is designed based on parametric active contour models with specific modifications to achieve reasonable precision and robustness. The implemented method is described in detail, including the evaluation and demonstration of results.
|
|
|
Analysis of Microscopic Images of Cancer Cells
Vičar, Tomáš ; Matula,, Petr (referee) ; Sladoje, Natasa (referee) ; Kolář, Radim (advisor)
Tato disertační práce je zaměřena na analýzu různých forem mikroskopických obrazových dat nádorových buněk (statické 2D snímky, statické 3D obrazy, 2D časosběrné zobrazování živých buněk). Hlavní pozornost je věnována datům získaným koherencí řízeným holografickým mikroskopem, který je relativně novou modalitou schopnou kotrastních záznamů živých buněk bez barvení (label-free) a poskytuje kvantitativní informaci (kvantitativní fázové zobrazení - QPI). V práci je popsán základní postup analýzy těchto snímků a jsou vytvářeny nové metody a zdokonalovány metody pro jednotlivé kroky této analýzy. Největší část práce je věnována segmentaci buněk, kde jsou shrnuty klasické metody i metody založené na hlubokém učení. Jsou také vyvinuty nové metody vhodné právě pro QPI data. Část práce je také věnována segmentaci 3D fluorescenční jader a detekci DNA zlomů pomocí hlubokého učení. Práce se zabývá i dalším zpracování v podobě sledování buněk, extrakce příznaků a následné analýze, kde je detekována buněčná smrt a jsou vytvořeny vhodné interpretovatelné příznaky pro klasifikaci buněčné smrti na apoptickou a lytickou. Celkově tato práce přispívá k rozvoji jednotlivých kroků analýzy obrazu nádorových buněk a odráží současný pokrok v oblasti analýzy obrazu, zejména přístupy hlubokého učení, což je také demonstrováno na několika výzkumných aplikacích.
|
|
|
Mathematical Methods for Image Processing in Biological Observations
Zikmund, Tomáš ; doc. RNDr.Petr Matula, Ph.D. (referee) ; Krejčí, František (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
The dissertation deals with the image processing in digital holographic microscopy and X-ray computed tomography. The focus of the work lies in the proposal of data processing techniques to meet the needs of the biological experiments. Transmitted light holographic microscopy is particularly used for quantitative phase imaging of transparent microscopic objects such as living cells. The phase images are affected by the phase aberrations that make the analysis particularly difficult. Here, we present a novel algorithm for dynamical processing of living cells phase images in a time-lapse sequence. The algorithm compensates for the deformation of a phase image using weighted least squares surface fitting. Moreover, it identifies and segments the individual cells in the phase image. This property of the algorithm is important for real-time cell quantitative phase imaging and instantaneous control of the course of the experiment. The efficiency of the propounded algorithm is demonstrated on images of rat fibrosarcoma cells using an off-axis holographic microscope. High resolution X-ray computed tomography is increasingly used technique for the study of the small rodent bones micro-structure. In this part of the work, the trabecular and cortical bone morphology is assessed in the distal half of rat femur. We developed new method for mapping the cortical position and dimensions from a central longitudinal axis with one degree angular resolution. This method was used to examine differences between experimental groups. The bone position in tomographic slices is aligned before the mapping using the propound standardization procedure. The activity of remodelling process of the long bone is studied on the system of cortical canals.
|
|
|
Analysis of Microscopic Images of Cancer Cells
Vičar, Tomáš ; Matula,, Petr (referee) ; Sladoje, Natasa (referee) ; Kolář, Radim (advisor)
Tato disertační práce je zaměřena na analýzu různých forem mikroskopických obrazových dat nádorových buněk (statické 2D snímky, statické 3D obrazy, 2D časosběrné zobrazování živých buněk). Hlavní pozornost je věnována datům získaným koherencí řízeným holografickým mikroskopem, který je relativně novou modalitou schopnou kotrastních záznamů živých buněk bez barvení (label-free) a poskytuje kvantitativní informaci (kvantitativní fázové zobrazení - QPI). V práci je popsán základní postup analýzy těchto snímků a jsou vytvářeny nové metody a zdokonalovány metody pro jednotlivé kroky této analýzy. Největší část práce je věnována segmentaci buněk, kde jsou shrnuty klasické metody i metody založené na hlubokém učení. Jsou také vyvinuty nové metody vhodné právě pro QPI data. Část práce je také věnována segmentaci 3D fluorescenční jader a detekci DNA zlomů pomocí hlubokého učení. Práce se zabývá i dalším zpracování v podobě sledování buněk, extrakce příznaků a následné analýze, kde je detekována buněčná smrt a jsou vytvořeny vhodné interpretovatelné příznaky pro klasifikaci buněčné smrti na apoptickou a lytickou. Celkově tato práce přispívá k rozvoji jednotlivých kroků analýzy obrazu nádorových buněk a odráží současný pokrok v oblasti analýzy obrazu, zejména přístupy hlubokého učení, což je také demonstrováno na několika výzkumných aplikacích.
|
|
|
Live-cell tracking in time-lapse sequences
Zámečník, Tomáš ; Šorel, Michal (advisor) ; Křivánek, Jaroslav (referee)
Title: Live-cell tracking in time-lapse sequences Author: Tomáš Zámečník Department: Department of Software and Computer Science Education Supervisor: RNDr. Michal Šorel Ph.D., Oddělení zpracování obrazu ÚTIA AV ČR Abstract: This diploma thesis deals with methods of tracking particles in image sequences. It's goal is to design and implement a complete system for tracking of live cells, their motion and division. The thesis uses conclusions of published scientific papers, studies their application and analyzes possibilities for their mo- difications or improvement. As a result, there are two applications. First of them is a demonstrational pro- gram, provided as an attachment of this thesis. Second implementation is a mo- dule of commercial software NIS-Elements, by Laboratory Imaging, Ltd., which is used by both scientific and commercial institutions in the whole world. Keywords: cell tracking, particle tracking, cell division 1
|
|
| |
|
|
Live-cell tracking in time-lapse sequences
Zámečník, Tomáš ; Šorel, Michal (advisor) ; Křivánek, Jaroslav (referee)
Title: Live-cell tracking in time-lapse sequences Author: Tomáš Zámečník Department: Department of Software and Computer Science Education Supervisor: RNDr. Michal Šorel Ph.D., Oddělení zpracování obrazu ÚTIA AV ČR Abstract: This diploma thesis deals with methods of tracking particles in image sequences. It's goal is to design and implement a complete system for tracking of live cells, their motion and division. The thesis uses conclusions of published scientific papers, studies their application and analyzes possibilities for their mo- difications or improvement. As a result, there are two applications. First of them is a demonstrational pro- gram, provided as an attachment of this thesis. Second implementation is a mo- dule of commercial software NIS-Elements, by Laboratory Imaging, Ltd., which is used by both scientific and commercial institutions in the whole world. Keywords: cell tracking, particle tracking, cell division 1
|
|
|
Cell tracking in images from holographic microscope
Vičar, Tomáš ; Odstrčilík, Jan (referee) ; Kolář, Radim (advisor)
This thesis focuses on cell tracking in image sequences acquired using a multimodal holographic microscope (MHM). The principles of holographic microscopy are described together with the application in cells acquisition. The main part of the thesis describes a complete approach for segmentation and tracking of single cells in acquired in long-term sequences. The approach is designed based on parametric active contour models with specific modifications to achieve reasonable precision and robustness. The implemented method is described in detail, including the evaluation and demonstration of results.
|
|
|
Mathematical Methods for Image Processing in Biological Observations
Zikmund, Tomáš ; doc. RNDr.Petr Matula, Ph.D. (referee) ; Krejčí, František (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
The dissertation deals with the image processing in digital holographic microscopy and X-ray computed tomography. The focus of the work lies in the proposal of data processing techniques to meet the needs of the biological experiments. Transmitted light holographic microscopy is particularly used for quantitative phase imaging of transparent microscopic objects such as living cells. The phase images are affected by the phase aberrations that make the analysis particularly difficult. Here, we present a novel algorithm for dynamical processing of living cells phase images in a time-lapse sequence. The algorithm compensates for the deformation of a phase image using weighted least squares surface fitting. Moreover, it identifies and segments the individual cells in the phase image. This property of the algorithm is important for real-time cell quantitative phase imaging and instantaneous control of the course of the experiment. The efficiency of the propounded algorithm is demonstrated on images of rat fibrosarcoma cells using an off-axis holographic microscope. High resolution X-ray computed tomography is increasingly used technique for the study of the small rodent bones micro-structure. In this part of the work, the trabecular and cortical bone morphology is assessed in the distal half of rat femur. We developed new method for mapping the cortical position and dimensions from a central longitudinal axis with one degree angular resolution. This method was used to examine differences between experimental groups. The bone position in tomographic slices is aligned before the mapping using the propound standardization procedure. The activity of remodelling process of the long bone is studied on the system of cortical canals.
|
guest ::
