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Desenvolvimento de algoritmos de reconstrução de fase para microscópio óptico sem lentes

Processo: 19/19793-7
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de novembro de 2019
Vigência (Término): 31 de outubro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
Pesquisador responsável:Sebastião Pratavieira
Beneficiário:Natália Portes de Oliveira
Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica, AP.CEPID
Assunto(s):Biofotônica   Microscopia   Processamento de imagens   Sistemas ópticos   Algoritmos evolutivos   Python   Microscópio óptico
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Imagens | microscópio óptico sem lentes | reconstrução de fase | Biofotônica

Resumo

O desenvolvimento da microscopia foi fundamental para o progresso da ciência no que diz respeito ao estudo das estruturas microscópicas, bem como no entendimento das dinâmicas que ocorrem nessa escala. Posto que os microscópios se propõem a exceder as limitações da visão humana, o manejo e exploração dessa técnica é tido, por si só, como uma ciência. Dentre os diversos modelos existentes, os microscópios ópticos holográficos sem lentes vieram como uma alternativa aos microscópios ópticos tradicionais, isso foi propício graças à holografia digital impulsionada pelas evoluções na computação. A aplicação dessa técnica para a microscopia demanda processamentos de imagens com o intuito de reconstruir os hologramas adquiridos. Contudo, assim como os sistemas ópticos tradicionais, os digitais também apresentam o problema da perda de fase, uma limitação física proveniente dos sensores (ou filmes fotográficos) que impossibilitam a captação de toda a informação do campo elétrico da luz, fazendo-se necessária uma reconstrução numérica da fase que foi perdida. O objetivo desse projeto é, portanto, a implementação de algoritmos de recuperação de fase, na linguagem de programação Python, para a reconstrução dos hologramas de um microscópio óptico holográfico sem lentes, a fim de que este último esteja apto às aplicações. Para tal, serão empregados diferentes métodos, entre eles um designado como multialturas, que utiliza da informação de diferentes planos do campo elétrico da luz para aproximar a um valor de fase adequado, e o outro método: multiespectral, que em síntese usa múltiplos comprimentos de onda da luz para calcular os valores de fase dos hologramas. Ao final do projeto, espera-se poder comparar esses dois métodos em eficiência e resolução do sistema. (AU)

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