Bachelor's Thesis

Correction of phase image background in the digital holographic microscope using convolution

Final Thesis 1.14 MB Appendix 557.64 kB

Author of thesis: Ing. Zdena Rudolfová, Ph.D.

Acad. year: 2009/2010

Supervisor: Ing. Hana Uhlířová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Radomír Malina, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis concentrates on a correction of background in the phase image of cells from a transmitted-light digital
holographic microscope (TDHM). Optical aberrations in the optical systems of the object and reference arms cause "deformation" of the phase image. The cell is not displayed on a background with a constant value of phase, it is displayed on a background with phase values continuously changing between different places in the image. A method for removing the consequence of this imperfection from the image is described in this thesis. The principle lies in partial convolution of the phase image with a convolution kernel determined by a two-dimensional Gaussian function with the same variance in the both axes. To eliminate loss of information about the cells, the convolution is computed only from those parts of the phase image which contain no cells. The result of the convolution is considered to be an approximation of the background. This approximation is then subtracted from the phase image. The resulting phase image has a constant background, containing only noise. The necessary mathematical concepts are resumed in the introductory part of the thesis. The basic principle of the TDHM image reconstruction is also described. As a part of the thesis, a computer programme Odečet pozadí (Background subtraction) was created, which processes the phase images from the TDHM using this method.

Keywords:

image processing, digital holographic microscope, optical abberations, convolution, abberation compensation

Date of defence

17.06.2010

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Hana Uhlířová, Ph.D.

Studentka splnila beze zbytku zadání bakalářské práce. Pracovala samostatně a její práce je přínosem pro numerické zpracování obrazu z digitálního holografického mikroskopu využívané v Laboratoři optické mikroskopie na ÚFI, FSI, VUT v Brně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Radomír Malina, Ph.D.

Studentka splnila cíle zadání a vytvořila program pro korekci pozadí zobrazení fáze v digitálním holografickém mikroskopu. Předložená práce svým rozsahem a zpracováním odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci.

Text neobsahuje pravopisné chyby, stylistická úroveň je také velmi vysoká, snad jen „zrcátko“ na straně 2 by si zasloužilo více technický termín. Překlepy jsem našel dva – v definici 3.4 na straně 4 se v textu píše o funkcích g a G, ve vzorci jsou však uvedeny f a F a na straně 11 pak nesouhlasí meze sumy ve jmenovateli s jejím dalším výskytem.

Uspořádání práce je přehledné a logické, čitelnost však mírně snižuje až příliš úsporné formátování, zcela netypické pro závěrečné práce.

V závěru bych uvítal náznak dalšího postupu do budoucna, např. směrem k automatické segmentaci obrazu.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Při řešení bakalářské práce jste použila konvoluci na dopočítání hodnot pozadí pod objekty. Šlo by totéž udělat pomocí aproximace pozadí polynomem?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová