Dekonvoluce (deconvolution) v mikroskopii je rozšířená metoda pro zpracování obrazových dat. Mikroskop vnáší při zobrazování do získaných dat určitou vadu (PSF – konvoluce). Dekonvoluční algoritmy pracují s jejími parametry a korigují výstupní data pro zisk obrazu s vyšším rozlišením, který lépe reprezentuje zkoumaný objekt.

Obrázek 1.: Rozptylová funkce PSF (point spread function) získaná při zobrazování bodového objektu fluorescenčním mikroskopem (Widefield) a konfokálním mikroskopem (Confocal). Distorze obrazu bodového objektu byla způsobena procesem konvoluce.

Rozptylová funkce (PSF – point spread function) znázorňuje získanou informaci z mikroskopu při zobrazování objektu ve formě bodu (point source). Velikost a tvar PSF závisí na parametrech komponent, kterými prochází signál, na indexech lomu (n) všech prostředí a také na použité metodě (viz Obrázek 1.)

Existuje mnoho různých dekonvolučních algoritmů, které se aplikují na data z mikroskopů (viz tabulka). Všechny pracují s obrazem po konvoluci a jejich výstupem je více či méně kvalitní reprodukce reálného objektu.

Algoritmus Rychlost Kvantitativní Vyžaduje PSF Produkuje PSF S/N Šum
No/Nearest – neighbor Rychlý Ne Ne Ne Nižší Vyšší
Inverse filter Středně rychlý Ne Ne Ne Vyšší Vyšší
Non-blind constrained iterative Středně pomalý Ano Ano Ne Vyšší Nižší
Blind constrained iterative Pomalý Ano Ano Ano Vyšší Nejnižší

Algoritmy „No/Nearest – neighbor“ jsou poměrně jednoduché a podobně jako u konfokální mikroskopie odstraňují signál mimo rovinu zaostření. Ostatní uvedené algoritmy jsou již složitější a především ty iterativní (Non-blind/Blind constrained iterative) využívají všechen získaný signál pro výslednou podobu obrazu.

Obrázek 2.: Schéma procesů probíhajících při slepé dekonvoluci. Průměrný počet opakování pro běžný výstup z konfokálního mikroskopu je 10×.

Iterativní algoritmy „Blind constrained iterative“ – tzv. slepá dekonvoluce (blind deconvolution) jsou momentálně nejnovější. Od ostatních se liší tím, že PSF je určená odhadem na základě parametrů mikroskopu a v průběhu procesu iterace (opakování) dochází k jejímu přizpůsobení. Tato skutečnost usnadňuje celý proces a umožňuje získání relevantních výsledků široké škále uživatelů. Slepá dekonvoluce je velmi silná stránka našeho řešení – softwaru AutoQuant.

Software pro dekonvoluci AutoQuant (Bitplane) má tyto parametry:

Webinář