S vývojem CMOS technologie dochází ke stálému zmenšování velikosti pixelu CMOS obrazových senzorů a ke snižování ceny senzoru, což umožňuje řadu nových využití v oblasti biomedicinského zobrazování. Díky těmto pokrokům dosahují metody bezčočkového zobrazování dostatečného rozlišení pro jejich aplikace namísto klasických optických systémů, s výhodami nižší ceny, zobrazování s rozlišením hloubky, většího zorného pole a vysoké přizpůsobitelnosti. Tato práce představuje řadu bezčočkových zobrazovacích metod a jejich aplikací, popisuje základní teorii holografie, metod holografické rekonstrukce a popisuje postupný návrh bezčočkového digitálního holografického mikroskopu v on-chip konfiguraci.
Anotace v angličtině
With the advances in CMOS technology, the pixel size of CMOS image sensors is getting smaller and the sensor price lower, allowing for many applications in biomedical imaging. Following these advances, lensless imaging techniques are reaching sufficient resolution capabilities that enable their use instead of classical lens-based optical systems with the advantage of lower cost, dept-resolved imaging, large Field-of-View and high adaptability. This thesis introduces various lensless imaging methods and their applications, describes the basic holographic theory, reconstruction methods and step-by-step design of a digital lensless holographic microscope in an on-chip configuration.
lensless imaging, digital holography, digital inline holographic microscopy, depth-resolved imaging
Rozsah průvodní práce
62 s.
Jazyk
AN
Anotace
S vývojem CMOS technologie dochází ke stálému zmenšování velikosti pixelu CMOS obrazových senzorů a ke snižování ceny senzoru, což umožňuje řadu nových využití v oblasti biomedicinského zobrazování. Díky těmto pokrokům dosahují metody bezčočkového zobrazování dostatečného rozlišení pro jejich aplikace namísto klasických optických systémů, s výhodami nižší ceny, zobrazování s rozlišením hloubky, většího zorného pole a vysoké přizpůsobitelnosti. Tato práce představuje řadu bezčočkových zobrazovacích metod a jejich aplikací, popisuje základní teorii holografie, metod holografické rekonstrukce a popisuje postupný návrh bezčočkového digitálního holografického mikroskopu v on-chip konfiguraci.
Anotace v angličtině
With the advances in CMOS technology, the pixel size of CMOS image sensors is getting smaller and the sensor price lower, allowing for many applications in biomedical imaging. Following these advances, lensless imaging techniques are reaching sufficient resolution capabilities that enable their use instead of classical lens-based optical systems with the advantage of lower cost, dept-resolved imaging, large Field-of-View and high adaptability. This thesis introduces various lensless imaging methods and their applications, describes the basic holographic theory, reconstruction methods and step-by-step design of a digital lensless holographic microscope in an on-chip configuration.
lensless imaging, digital holography, digital inline holographic microscopy, depth-resolved imaging
Zásady pro vypracování
Details: Use of CMOS imaging sensor without optical elements for development of innovative biosensor for applications in biology. Work description:
Describe the benefits and limitations of CMOS technology when used without optical elements applied to imaging of biological samples.
Adjust the available camera module with integrated CMOS imaging sensor for lens-free imaging (e.g. biological sample on microscopy glass slide in close proximity of the sensor).
Realize graphical user interface enabling readout from image sensor and implement the necessary image processing algorithms.
Describe the whole process in detail.
Zásady pro vypracování
Details: Use of CMOS imaging sensor without optical elements for development of innovative biosensor for applications in biology. Work description:
Describe the benefits and limitations of CMOS technology when used without optical elements applied to imaging of biological samples.
Adjust the available camera module with integrated CMOS imaging sensor for lens-free imaging (e.g. biological sample on microscopy glass slide in close proximity of the sensor).
Realize graphical user interface enabling readout from image sensor and implement the necessary image processing algorithms.
Describe the whole process in detail.
Seznam doporučené literatury
J. Garcia-Sucerquia et al., Digital-Inline-Holographic microscopy, Applied Optics 45(5), 2006
S.K. Jericho, M. H. Jericho, H.J. Kreuzer, Digital In-Line Holographic Microscopy in 4-D, OSA/BIOMED/DH, 2010
S. Barkley et al., Holographic Microscopy with Python and HoloPy, arXiv:1806.00058v1, eess.IV, 2018
A. Ozcan, E. McLeod, Lensless Imaging and Sensing, Annual Reviews in Biomed., 2016
J. Song et al., Sparsity-Based Pixel Super Resolution for Lens-Free Digital In-line Holography, 6:24681, DOI: 10.1038/srep24681, Nature, 2016
Seznam doporučené literatury
J. Garcia-Sucerquia et al., Digital-Inline-Holographic microscopy, Applied Optics 45(5), 2006
S.K. Jericho, M. H. Jericho, H.J. Kreuzer, Digital In-Line Holographic Microscopy in 4-D, OSA/BIOMED/DH, 2010
S. Barkley et al., Holographic Microscopy with Python and HoloPy, arXiv:1806.00058v1, eess.IV, 2018
A. Ozcan, E. McLeod, Lensless Imaging and Sensing, Annual Reviews in Biomed., 2016
J. Song et al., Sparsity-Based Pixel Super Resolution for Lens-Free Digital In-line Holography, 6:24681, DOI: 10.1038/srep24681, Nature, 2016