Applications of PDE - Based Image Processing in Fluorescence Microscopy

RNDr. Jan Hubený

Doctoral thesis

Abstract:

V této práci ukážeme několik aplikací PDR-metod ke zpracování obrazových dat ve fluorescenční mikroskopii. Nejprve krátce popíšeme fluorescenční mikroskopii a její využití v současné buněčné biologii, potom popíšeme vybrané PDR-metody ke zpracování obrazu. Jako vlastní příspěvek práce popíšeme a otestujeme segmentační algoritmus založený na dvou aproximacích Chan-Veseho aktivních kontur. Dále navrhneme, popíšeme a otestujeme dvě metody na segmentaci chromozomálních oblastí v interfázním jádře. Nakonec popíšeme aplikaci moderních metod na výpočet optického toku k odhadu pohybu v obrazových sekvencích, které byly získány při studiu živých buněk.

Abstract:

In this thesis, we present several applications of PDE-based image processing methods in fluorescence microscopy. We first provide a brief background on the fluorescence microscopy and its usage in the cell biology, then we review a selection of PDE-based image processing methods. As an own contribution, a segmentation algorithm based on two recent approximations of Chan-Vese active contour model is presented and tested. Further, two methods for the segmentation of interphase chromosome territories are designed, presented and tested. Finally, we present the application of state-of-the-art variational optic flow methods for motion estimation in time-lapse sequences from live-cell studies.

Keywords

fluorescence microscopy, PDE-based image processing, chromosome territory reconstruction, motion tracking in live cell studies, nonlinear diffusion filtering, variational optic flow

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 1. 2008

Thesis defence

• Date of defence: 26. 2. 2008
• Supervisor: prof. RNDr. Michal Kozubek, Ph.D.
• Reader: Dr. Carlos Ortiz de Solorzano, Ph.D., prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Masaryk University

Faculty of Informatics

Doctoral programme / field:
Informatics (4-years) / Informatics