Универсальный алгоритм для развития микроскопов

Благодаря появлению супер-разрешение микроскопов около 30 лет назад, ученые могут наблюдать субклеточных структур, белков и живых тканей с беспрецедентной точностью. Эти микроскопы работают путем измерения флуоресцентного света, что некоторые вещества испускают естественно или свет, излучаемый искусственных флуорофоров, а также за счет использования различных квантовых свойств флуорофора, можно поставить разрешение меньше, чем тот, введенной дифракционного предела. Одна проблема заключается в том, что качество изображения существенно зависит от конкретного инструмента и его параметры, такие как мощность лазера и как отдельные компоненты согласованы, а также с свойства изучаемых образцов.

Группа ученых в лаборатории ЕПФЛ в наноразмерных биологии, которую возглавляет Александра Раденович в школе инженерии, разработала алгоритм, который сможет оценить разрешение микроскопа в течение нескольких секунд на основе одного изображения. Результат алгоритма показывает, насколько микроскоп работает с полной отдачей. Это может быть особенно полезно для автоматизированных микроскопов, которые начали появляться в исследовательских лабораториях. Заключения команды были опубликованы только в методах природы.

Единый образ

Ученые использовали преобразование Фурье в качестве основы для их алгоритм, но они изменили его так, чтобы извлечь как можно больше информации из одного изображения.

Результаты показывает, насколько микроскоп работает с полной отдачей. Алгоритм выполняет расчет за несколько секунд и генерирует одно число. «Исследователи могут сравнить это число с максимальным разрешением микроскопа, чтобы увидеть, является ли прибор может работать еще лучше или изменить условия эксперимента и наблюдать, как постановление, развивается», — говорит Адриен Descloux, ведущий автор исследования.

Алгоритм может быть использован любой способ визуализации, в том числе супер-модели. «Наша техника является особенно перспективным для нового поколения автоматизированных микроскопов, где компьютер регулирует все параметры», — говорит Раденович. Алгоритм ее лаборатории впервые позволяют исследователям оценить разрешение микроскопа с одного изображения. Ранее были необходимы два изображения, и результаты были подвержены высокой неопределенности, если изображения не были предварительно правильно обработать.

Так что их открытие может использоваться в больших масштабах, алгоритм был доступен как с открытым исходным кодом плагина изображения. Исследователи могут скачать инструмент и непосредственно получить оценку алгоритма — показывая им, насколько тесно их микроскоп работает с максимальным разрешением. «Наш алгоритм является универсальным. А ведь нужно только одно изображение, оно особенно подходит для быстрой оптимизации условий визуализации, которая является сложной задачей при наблюдении динамических процессов. Кроме того, метод может быть применен при обработке изображения, в качестве обратной связи для оптимизации передовые алгоритмы реконструкции изображения», — заключает Descloux.