Master's Thesis

Reconstruction methods in holographic microscopy

Final Thesis 3.41 MB Appendix 7.28 MB

Author of thesis: Ing. Anna Findejsová

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Odstrčilík, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis focuses on the image reconstruction from holographic microscope. The first part of the thesis summarizes problems of holography, describes its principle and application particularly in live cell biology. In the second part the description of several methods used for off-axis hologram reconstruction is provided. The last part describes the implementation of the basic step in holographic reconstruction – the elimination of autocorrelation and twin image – and then also the reconstruction of 3D information of the sample.

Keywords:

Holography, live cell biology, holographic microscopy, off-axis, reconstruction, Matlab

Date of defence

05.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Ing. Ronzhina položila dotaz zda výběr bodů pro polynom aproximující pozadí nešel realizovat automaticky. Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Engineering and Bioinformatics (BTBIO-F)

Field of study

Biomedical Engineering and Bioinformatics (F-BTB)

Composition of Committee

doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D. (předseda)
Ing. Jan Odstrčilík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Marina Filipenská, Ph.D. (člen)
RNDr. Petr Fuchs, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Sekora, MBA (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Studentka Anna Findejsová pracovala na tématu diplomové práce aktivně a svědomitě po celou dobu řešení. Během řešení se musela seznámit s řadou poznatků, které přesahují rámec standardního učiva. Odevzdaný text práce považuji za kvalitní s minimem chyb a překlepů. Praktická část práce pak byla mírně ovlivněna nedostatkem informací o vstupních datech, který ovlivnil implementaci a výsledky 3D rekonstrukce. Přes velké úsilí studentky se nepodařilo zcela uspokojivě tento problém vyřešit, což však nepovažuji za chybu. Některé problémy s implementací v jazyce Matlab pak studentka vyřešila s mírnou pomocí vedoucího. Celkově tak hodnotím práci a přístup studentky pozitivně stupněm B/87b. Points proposed by supervisor: 87

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jan Odstrčilík, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá tématem rekonstrukce obrazu z holografického mikroskopu. V úvodní části práce se studentka věnuje obecnému teoretickému principu holografie a používaným metodám snímání biologických vzorků a možným aplikacím v této oblasti. V navazujících kapitolách studentka prezentuje rešerši známých a používaných metod rekonstrukce holografického obrazu. Popis metod však působí v některých pasážích textu méně odborně a nepřesně. Zřejmě je to však dáno složitostí řešeného tématu a snahou teoretický popis jednotlivých metod vměstnat na  přiměřený počet stran. Nicméně bych očekával, že by mohlo být věnováno více prostoru právě metodám, které studentka dále implementovala (kap. 3.2.5) a které představují stěžejní náplň práce. V kap. 4 studentka popisuje navržený algoritmus rekonstrukce. Zde postrádám bližší informace o testovacích datech. Z práce není zřejmé, jak byla data nasnímána, jakého jsou formátu, velikosti, co zobrazují apod. Studentka vyzkoušela dva algoritmy rekonstrukce založené na principu rozbalení fáze. Zde mi chybí bližší diskuse nastavení parametrů obou algoritmů, zejména co se týče velikosti okna u funkce unwrap, což má zřejmě velký vliv na celkovou kvalitu rekonstrukce. V kapitole 5.4 se studentka dále zabývá návrhem algoritmu pro 3D rekonstrukci holografického snímku. I zde postrádám bližší informace o datech, které byly využity pro testování, zejména, jakým zařízením byla data nasnímána a jak toto zařízení a parametry akvizice ovlivní výslednou rekonstrukci. V popisu algoritmu pro 3D rekonstrukci úplně chybí zmínka o využitém přístupu pro hodnocení ostrosti snímků, což je dle blokového schématu na obr. 29 jeden z kroků navrženého algoritmu. Po formální stránce je práce na dobré úrovni. Text obsahuje minimum překlepů a pravopisných chyb. Upozorňuji však, že některé obrázky nejsou v textu odkazovány (např. obr. 22, 23, 24) a obr. 25 a 29 jsou v textu odkazovány chybně. Na závěr konstatuji, že zadání práce je splněné. Studentka prokázala schopnost nastudovat si danou problematiku a získané znalosti prakticky uplatnit při vytvoření požadovaného inženýrského díla. Hodnocení: C/75 b. Topics for thesis defence:
  1. 1. Z textu práce není příliš zřejmé, jakým způsobem byly vybírány body pro účely aproximace pozadí polynomem. Mohla byste to prosím upřesnit?
  2. 2. Na str. 45 jsou prezentovány 4 jasové profily. Není však jasné, jak a odkud (ze kterých snímků) byly vykresleny. Mohla byste to prosím doplnit a okomentovat?
  3. 3. Jakým způsobem byla hodnocena ostrost snímků pro účely 3D rekonstrukce hologramu?
Points proposed by reviewer: 75

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová