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

• Processo: 19/19793-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2021
• Área de 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)