Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3775| Deconvolución tridimensional para microscopía de hoja de luz con haces Gaussianos y Bessel Three-dimensional deconvolution on light-sheet microscopy using Gaussian and Bessel beams | |
| Carlos Enrique Romero Martínez | |
| Israel Rocha Mendoza | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| bessel, gauss, huygens-fresnel, deconvolución, microscopía, hoja de luz bessel, gauss, huygens-fresnel, deconvolution, microscopy, light sheet | |
| Cualquier imagen adquirida a través de un sistema óptico como una simple lupa, una cámara fotográfica, o sistemas más complejos como microscopios o telescopios, es afectada por la calidad de sus lentes. El contraste y la resolución de la imagen dependerá de la luz reflejada, trasmitida o esparcida desde el objeto y la luz que se colecte por el sistema óptico; consecuentemente, la imagen resultante no es igual al objeto. La diferencia entre el objeto y su imagen no se aprecia fácilmente cuando se utilizan sistemas ópticos de alta calidad. Pero si se observa detenidamente las pequeñas estructuras del objeto (el detalle fino) en la imagen, es posible apreciar una falta contraste en la estructuras viéndose algo borrosas. Este efecto se debe al límite de difracción óptico donde la lente más cercana al objeto como la iluminación juega un papel relevante. Matemáticamente, la imagen resulta de un proceso de convolución entre dos funciones: la función que representa al objeto y la función de respuesta de la lente conocida como la función de respuesta al impulso (PSF, por sus siglas en inglés), misma que define el límite de resolución óptico del sistema. Entonces, no se difícil intuir que, si se conoce la PSF del sistema, se puede recuperar una imagen ”más parecida” al objeto mediante un proceso inverso llamado proceso de deconvolución. En esta tesis se presenta una metodología de deconvolución tridimensional para recuperar la imagen de un objeto bajo observación en un sistema de microscopía de hojas de luz láser Gaussianos o Bessel. Para llegar a esta metodología, primero se simuló el proceso de convolución bajo un sistema de hoja de luz en condiciones similares a las del laboratorio, con el fin de emular y comprender la distorsión de las imágenes que se obtienen experimentalmente. Con ello, se obtuvo una PSF volumétrica (3D) del sistema, la cual depende de las características de la hoja de luz y de los objetivos de microscopio. Una vez comprendido el proceso de la convolución en este sistema, se desarrolló un algoritmo para realizar la deconvolución de imágenes de muestras experimentales. Any image acquired through an optical imaging system, such as a magnifying glass, cameras, microscopes, or telescopes, is affected by the quality of its lenses. The image quality (in terms of contrast and resolution) depends on the light reflected, transmitted, or scattered from the object and the amount of it collected by such optical systems. Consequently, the resulting image is not precisely the same as the object. The difference between the object and the image is not easily appreciated when the latter is acquired through high-quality optical systems. However, if one looks carefully at the small object structures (the so-called fine details) in the image, it is possible to see specific differences. In particular, one will see that these tiny structures are not well defined, lack contrast, and appear somewhat blurry. This effect is due to the so-called optical diffraction limit, where the lens closest to the object and the light used to illuminate it play a relevant role. Mathematically, the resulting image is due to a convolution process between the object and a lens response function. This latter function, known as the impulse response function (PSF), is actually what defines the resolution limit in any optical imaging system. If the PSF of the system is known, then by a reverse process called deconvolution, an image whose shape is more like the object can be retrieved. This thesis presents a 3D-deconvolution methodology to recover an object under observation in a laser light sheet microscopy system that uses Gaussian or Bessel beams. To obtain this methodology, first it was necessary to simulate the convolution process under a light-sheet system under conditions similar to those used in the laboratory. This was made in order to emulate the distortion of the images as they are obtained experimentally. In this way, the volumetric PSF (3D) of the system is obtained, which, as will be seen in this thesis, depends on the characteristics of the excitation light-sheet and the collection microscope objective. Once the convolution process in this system was understood, an algorithm was developed to perform the deconvolution of images of experimental samples. | |
| CICESE | |
| 2022 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Romero Martínez, C.E. 2022. Deconvolución tridimensional para microscopía de hoja de luz con haces Gaussianos y Bessel. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 68 pp. | |
| OPTICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Carlos Enrique Romero Martinez_21 sep 2022.pdf | Descripción completa de la tesis | 10.68 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |