Polarimetry meets biophotonics: featuring new applications supported by advanced image processing and machine learning
Aquesta tesi presenta un estudi exhaustiu sobre el potencial de l'ús de mètodes de polarimetria dimatge per a la inspecció de teixits biològics, tant d'origen vegetal com animal. La idoneïtat dels mètodes polarimètrics per a la inspecció de teixits de plantes malaltes es demostra mesurant...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/690709 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/690709 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biofotònica Biofotónica Biophotonics Polarimetria Polarimetría Polarimetry Teixits Tejidos Tissues Ciències Experimentals 535 |
| Sumario: | Aquesta tesi presenta un estudi exhaustiu sobre el potencial de l'ús de mètodes de polarimetria dimatge per a la inspecció de teixits biològics, tant d'origen vegetal com animal. La idoneïtat dels mètodes polarimètrics per a la inspecció de teixits de plantes malaltes es demostra mesurant les matrius Mueller experimentals de diversos espècimens de plantes amb diferents símptomes de malalties i etapes d'infecció utilitzant un polarímetre Mueller d'imatge completa. Es demostra que la capacitat de recuperar el contingut despolaritzant de les mostres de plantes millora el contrast de la imatge i revela les regions ferides que no són visibles amb les inspeccions periòdiques. A més, per combinar el potencial discriminatori dels observables polarimètrics en una sola imatge, es proposen dos nous mètodes: (1) usant la distància euclidiana entre valors polarimètrics de diferents teixits, i (2) usant una funció normal (gaussiana) basada en dades polarimètrics per estimar la probabilitat de pertànyer a un determinat teixit. Aquests dos mètodes es proven en quatre mostres biològiques d'origen animal i vegetal i mostren potencial per utilitzar-les en aplicacions biomèdiques i botàniques. També es presenta un mètode de model òptic predictiu per al reconeixement de teixits utilitzant indicadors polarimètrics i matrius de Mueller per reconèixer el tipus de teixit d'una mostra en una sola mesura. Aquest mètode s'aplica amb èxit per discriminar entre quatre teixits diferents: tendó, múscul, os i unió miotendinosa. Finalment, utilitzant l'aprenentatge automàtic, comparem 12 models de classificació basats en diferents conjunts de dades polarimètriques per determinar el mètode més efectiu per a la classificació de teixits en mostres de pollastre ex-vivo. Els resultats mostren que els elements de la matriu de Mueller són els més efectius pel disseny de models de classificació. Els resultats proporcionats obren el camí a mètodes d'imatge i classificació basats en observables despolaritzants per a aplicacions en biofotònica, com per a la detecció primerenca de patologies o per implementar procediments automàtics assistits. |
|---|