Holographic method for capillary induced aberration compensation for 3D tomographic measurements of living cells

Julianna Kostencka , Tomasz Kozacki , Arkadiusz Kuś , Michał Dudek , Małgorzata Kujawińska , Kemper Bjorn

Abstract

In this paper we present a method for numerical correction of holograms captured in a digital holographic microscope (DHM) system adapted to tomographic measurement of biological objects. The purpose of the correction is removal of the object wave deformation induced by a fiber capillary, which is used in DHM system for the specimen manipulation. The proposed correction procedure is based on a common concept of the phase subtraction, preceded by estimation of the aberration profile using areas of the hologram that have not been affected by the object. To identify the residual error of the correction a numerical experiment was performed using the finite difference time domain propagation method (FDTD). The computation reveals that the phase subtraction methodology is insufficient to properly remove the aberration due to a fiber capillary, in particular to compensate for the transverse shift of an image and change of magnification. Nevertheless, the possibility of the visual improvement of holographic images with an outlined methodology is demonstrated with an experiment with a living human leukemia cell.
Author Julianna Kostencka (FM / IMPh)
Julianna Kostencka,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Tomasz Kozacki (FM / IMPh)
Tomasz Kozacki,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Arkadiusz Kuś (FM / IMPh)
Arkadiusz Kuś,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Michał Dudek (FM / IMPh)
Michał Dudek,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Małgorzata Kujawińska (FM / IMPh)
Małgorzata Kujawińska,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Kemper Bjorn
Kemper Bjorn,,
-
Pages879204-1-879204-9
Publication size in sheets0.3
Book Ferraro Pietro, Ritsh-Marte Monika, Grilli Simonetta, Stifter David (eds.): Optical Methods for Inspection, Characterization, and Imaging of Biomaterials , 2013, SPIE, ISBN 9780819496089, 262 p.
Keywords in Polishkompensacja aberracji, cyfrowa mikroskopia holograficzna, tomografia, badania żywych komórek
Keywords in Englishaberration compensation, digital holographic microscopy, tomography, live cell study
Abstract in PolishNiniejsza praca dotyczy numerycznej korekcji hologramów zarejestrowanych w układzie cyfrowego mikroskopu holograficznego przystosowanego do tomograficznych pomiarów żywych próbek biologicznych. Celem korekcji jest usunięcie deformacji pola optycznego związanej ze światłowodową kapilarą zastosowaną w układzie w celu umożliwienia manipulacji próbkami. Zaproponowana metoda korekcji polega na odjęciu od oryginalnego rozkładu fazy funkcji aberracji odtwarzanej na podstawie pustych obszarów hologramu (nie zajętych przez próbkę). W celu oszacowania błędów korekcji przeprowadzony został numeryczny eksperyment, w którym wykorzystano metodę propagacji skończonych różniczek czasowych (ang. finite difference time domain propation method FDTD). Przeprowadzona symulacja wykazała, że metodyka korekcji aberracji polegająca na prostym odjęciu map fazowych jest niewystarczająca do efektywnego usunięcia efektu kapilary, w szczególności do korekty przesunięcia poprzecznego obrazu oraz zmiany powiększenia. Niemniej jednak, w eksperymencie z hologramami żywych komórek rakowych wykazano, że zaproponowana metoda umożliwia efektywną poprawę wizualną wyników.
DOIDOI:10.1117/12.2020982
URL http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1691498
Languageen angielski
Score (nominal)15
Score sourceconferenceIndex
ScoreMinisterial score = 10.0, 28-12-2019, BookChapterMatConfByIndicator
Ministerial score (2013-2016) = 15.0, 28-12-2019, BookChapterMatConfByIndicator
Publication indicators Scopus Citations = 12; WoS Citations = 4; GS Citations = 10.0
Citation count*10 (2020-09-07)
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?