Mikroskopový okulár s integrovaným monitorem pro rozšíření obrazu

Abstract

Práce sestává z průzkumu digitálního zpracování obrazu s ohledem na časovou složitost úkonů. Srovnává koncepční přístupy binokulárních mikroskopů a implementuje do jejich světelné dráhy kameru s monitorem pro rozšíření pozorované reality. Také přibližuje principy fungování senzorů CCD a CMOS. Úkolem je zkompletovat a zprovoznit funkční paralelní stereomikroskop s rozšířenou realitou včetně odezvy v reálném čase. Dbá se přitom na konkrétní požadavky obohacení obrazu poskytnuté doktory. Přiblíženy jsou jednotlivé komponenty, ze kterých se soustava mikroskopu s rozšířením obrazu skládá. Implementována je hranová lokalizace čerpající informace z vícero barevných kanálů. Dále je testováno zvýrazňování fluorescence na zkušebních vzorcích. V rámci zrychlení výpočetního času se práce také soustředí na přesun operací s obrazem na grafickou jednotku použitého počítače. Konečně dojde i k rozboru vlivů vstupujících do celkového opožďování překryvu obrazu.

The thesis consists of an exploration of digital image processing with regard to the time complexity of operations. It compares conceptual approaches of binocular microscopes and implements a camera with a monitor into their optical path to enhance the observed reality. It also explains the principles of how CCD and CMOS sensors work. The task is to assemble and activate a functional parallel stereomicroscope with augmented reality that responds in real time. Particular attention is given to specific requirements for image enhancement provided by doctors. The individual components that make up the microscope system with image augmentation are described. Edge localization, utilizing information from multiple color channels, is implemented. Additionally, fluorescence highlighting is tested on sample specimens. To accelerate computation time, the thesis also focuses on shifting image processing tasks to the graphics unit of the computer used. Finally, an analysis of the factors contributing to the overall latency of the image overlay is also conducted.