Bachelor's Thesis

Influence of imaging sensors properties on the quality of the quantitative phase image reconstruction

Final Thesis 8.73 MB Appendix 2.01 MB

Author of thesis: Ing. Václav Šulc, Ph.D.

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on imaging sensors noise characteristics and their impact on quantitative phase imaging. From available sensors the darkframes were acquired and analyzed. Computed data of noise standard deviation were used to simulate synthetic holograms for reconstruction of quantitative phase images. A camera Basler acA2040-180km was found to be a most suitable device for holography. The design, fabrication and testing of an effective cooling system for such a device proved to have even better noise characteristics.

Keywords:

Imaging sensor, CCD, CMOS, darkframe, noise, quantitative phase image, holographic microscopy, cooled image sensor.

Date of defence

22.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

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)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Po obsahové a grafické stránce je práce zdařilá a je občas zatížena jazykovými nedokonalostmi. Student pracoval systematicky a důsledně. Práce je členěna logicky. Student sepsal rešerše o holografické mikroskopii a o principech záznamu digitálního obrazu. Z těchto rešerší vyšel při řešení cílů své práce. Student dobře využil svých znalostí a sestavil program pro generování hologramů, které jsou zatíženy šumem. Vhodným zpracováním hologramů získal pro kamery objektivní hodnocení, které je vztažené přímo k fázi rekonstruované vlny. Student aplikoval své znalosti 3D CADu a vytvořil konstrukčně zdařilý chladič kamery s jeho výkresovou dokumentací. Chladič otestoval za provozu a správně navrhl jeho zlepšení v podobě úpravy těla kamery pro přímé chlazení čipu. Konstatuji, že student cíle bakalářské práce splnil v plném rozsahu. Jako vedoucí práce hodnotím bakalářskou práci známkou velmi dobře/B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Cílem práce bylo proměření vlastností vybraných obrazových senzorů a vyhodnocení jejich vlivu na kvalitu rekonstrukce fázového obrazu. V úvodní části autor zmiňuje důležitost znalosti velikosti šumu optického senzoru při kvantitativním hodnocení fázové informace poskytnuté holografickým mikroskopem. V navazující části jsou popsány principy funkce a vlastnosti vybraných optických senzorů. V třetí části je popsán termoelektrický jev na němž je založeno chlazení obrazových čipů kamer. V čtvrté části student popisuje metodiku hodnocení velikosti šumu testovaných kamer s ohledem na okolní teplotu a bitovou hloubku záznamu obrazu. Poslední dvě části jsou zaměřeny na popis konstrukce a testování vodního chlazení vybrané kamery Basler.
Práce je poznamenaná překlepy a nesprávnou diakritikou a interpunkcí. Hojná absence odkazů na obrázky a formulační nepřesnosti občas ztěžují porozumění textu. Rovněž chybí odkazy na citace 35, 36 a 39.
Pan Václav Šulc provedl na základě realizovaných testů výběr senzoru vhodného pro holografický záznam. Navrhl a realizoval kombinovaný chladicí systém pro kameru Basler acA2040-180km, který spojuje účinky Peltierova článku a oběhového vodního chlazení. Na základě testovacích měření přistoupil k netradičnímu návrhu přímého chlazení CMOS čipu, které by mělo zajistit účinnější odvod tepla. K předložené výkresové dokumentaci chlazení kamery Basler nemám vážnější připomínky.
Konstatuji, že cíle práce byly splněny v plném rozsahu. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou velmi dobře / B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Při jakých teplotách byly testovány jednotlivé kamery uvedené v tabulce 4.4 ?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová