Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización

En este trabajo proponemos e implementamos una nueva técnica para la optimización de imágenes del microscopio de gran apertura numérica. En estos sistemas la teoría escalar de la difracción no es una buena aproximación, por lo que para el desarrollo y validación de nuestra técnica, proponemos un mod...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Ciocci Brazzano, Ligia
Otros Autores: Simon, Juan Miguel
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2011
Materias:
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano
https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5130_CiocciBrazzano_oai
Aporte de:
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topic TEORIA VECTORIAL DE LA DIFRACCION
GRAN APERTURA NUMERICA
FORMACION DE IMAGENES EN EL MICROSCOPIO
PROCESAMIENTO DE IMAGENES
TECNICAS DE FOURIER
MEJORAS EN LA RESOLUCION
VECTORIAL DIFFRACTION THEORY
HIGH NUMERICAL APERTURE
MICROSCOPE IMAGE FORMATION
IMAGE PROCESSING
FOURIER TECHNIQUES
RESOLUTION ENHANCEMENT
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Ciocci Brazzano, Ligia
Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización
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description En este trabajo proponemos e implementamos una nueva técnica para la optimización de imágenes del microscopio de gran apertura numérica. En estos sistemas la teoría escalar de la difracción no es una buena aproximación, por lo que para el desarrollo y validación de nuestra técnica, proponemos un modelo numérico original de la teoría vectorial de la difracción. Este modelo permite calcular, en el plano imagen, el campo eléctrico producido por un emisor puntual. Éste basa en una modificación del principio de Huygens-Fresnel, utilizando ondas secundarias esféricas vectoriales, en combinación con un método de integración de Monte Carlo. Aplicando este modelo estudiamos la formación de imágenes en el microscopio, considerando objetos autoluminosos no polarizados, y comparando las predicciones hechas por las teorías escalar y vectorial de la difracción, para microscopios con distintas aperturas numéricas. A partir de estos estudios desarrollamos una técnica de procesamiento de imágenes en el espacio de las frecuencias, a la que denominamos pseudodeconvolución. Ésta se basa en la corrección de la transformada de Fourier de la imagen por un factor dado por la relación simulada entre la función transferencia y una función transferencia meta, con mejores características para la resolución y el contraste. Nuestros estudios con simulaciones numéricas muestran que es posible obtener una mejora en la resolución de entre un 10 y un 15%, y una mejora cualitativa en el contraste. Aplicamos finalmente esta técnica a imágenes experimentales, verificando los resultados obtenidos en las simulaciones numéricas.
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spelling I28-R145-tesis_n5130_CiocciBrazzano_oai2024-09-02 Simon, Juan Miguel Ciocci Brazzano, Ligia 2011 En este trabajo proponemos e implementamos una nueva técnica para la optimización de imágenes del microscopio de gran apertura numérica. En estos sistemas la teoría escalar de la difracción no es una buena aproximación, por lo que para el desarrollo y validación de nuestra técnica, proponemos un modelo numérico original de la teoría vectorial de la difracción. Este modelo permite calcular, en el plano imagen, el campo eléctrico producido por un emisor puntual. Éste basa en una modificación del principio de Huygens-Fresnel, utilizando ondas secundarias esféricas vectoriales, en combinación con un método de integración de Monte Carlo. Aplicando este modelo estudiamos la formación de imágenes en el microscopio, considerando objetos autoluminosos no polarizados, y comparando las predicciones hechas por las teorías escalar y vectorial de la difracción, para microscopios con distintas aperturas numéricas. A partir de estos estudios desarrollamos una técnica de procesamiento de imágenes en el espacio de las frecuencias, a la que denominamos pseudodeconvolución. Ésta se basa en la corrección de la transformada de Fourier de la imagen por un factor dado por la relación simulada entre la función transferencia y una función transferencia meta, con mejores características para la resolución y el contraste. Nuestros estudios con simulaciones numéricas muestran que es posible obtener una mejora en la resolución de entre un 10 y un 15%, y una mejora cualitativa en el contraste. Aplicamos finalmente esta técnica a imágenes experimentales, verificando los resultados obtenidos en las simulaciones numéricas. In this work we develop a novel technique to optimize images taken with high numerical aperture microscopes. As scalar diffraction theory is a poor approximation for these optical systems, we propose an original numerical model to calculate the image predicted by vector diffraction theory, to validate our technique. This model allows us to calculte the electric field produced in the image plane by a point source. It is based on modification of the Huygens-Frsenel principle that uses spherical vector wavelets, combined with a Monte Carlo integration method. Using this model we investigate image formation in the microscope for self-luminous unpolarized objects, comparing the predictions of scalar and vector diffraction theories, for different numerical apertures. We develop a new image processing technique, named pseudodeconvolution, based on the correction of the Fourier transform of the image. The correction factor is given by the simulated ratio between the transfer function and a goal transfer function, which is selected to provide an improvement in both the resolution and the contrast. Our results show that it is possible to improve the original image resolution by about 10 to 15%, and also obtain a contrast enhancement. Finally, we apply our technique to experimental images, verifying the results obtained by simulated images. Fil: Ciocci Brazzano, Ligia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar TEORIA VECTORIAL DE LA DIFRACCION GRAN APERTURA NUMERICA FORMACION DE IMAGENES EN EL MICROSCOPIO PROCESAMIENTO DE IMAGENES TECNICAS DE FOURIER MEJORAS EN LA RESOLUCION VECTORIAL DIFFRACTION THEORY HIGH NUMERICAL APERTURE MICROSCOPE IMAGE FORMATION IMAGE PROCESSING FOURIER TECHNIQUES RESOLUTION ENHANCEMENT Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización Obtaining optimum images by Fourier techniques. Aplication to the microscope with polarization analysis info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5130_CiocciBrazzano_oai