Objekt Lokalisierung und Rekonstruktion in Holographie Bildern

Objekt Lokalisierung und Rekonstruktion in Holographie Bildern

Andrea Mettler

Problemstellung
Swisens, ein Startup der Hochschule Luzern hat ein Gerät entwickelt, das Pollen in der Luft im Flug zählen und identifizieren kann. Die Pollenmessung funktioniert mit dem Prinzip der inline-Holographie. Um aus den holographischen Aufnahmen ein scharfes Bild der fliegenden Polle zu erhalten, müssen diese Aufnahmen mit der richtigen Rekonstruktionsdistanz rekonstruiert werden. Die Aufgabe dieser Arbeit war es, das bereits bestehende Vorgehen zum Finden dieser Distanz zu untersuchen, zu verbessern oder nach Alternativen zu suchen.

Lösungskonzept
Um diese Aufgabe anzugehen, wurde das bestehende Vorgehen analysiert. Das bisherige Vorgehen bestand aus zwei unabhängigen Verfahren. Zum einen ein einstufiges Verfahren, wo die Distanz von einer zweiten, orthogonalen Aufnahme ausgelesen wird. Zum anderen ein zweistufiges Verfahren, wo mehrere Bilder rekonstruiert werden. In diesen Bildern wird die Schärfe des Partikels bewertet und anschliessend die Distanz des schärfsten Bildes gewählt.
In dieser Arbeit lag der Fokus auf der Ergänzung des zweistufigen Verfahrens mit anderen Schärfekriterien und effizienteren Approximationsmethoden, um mit weniger rekonstruierten Bildern ähnliche Resultate zu erzielen.

Realisierung
Die Ergänzungen zum bisherigen Vorgehen zum Finden der Rekonstruktionsdistanz wurden anhand von Recherchen theoretisch erarbeitet und mit der Programmiersprache Python implementiert.
Die so entstandenen unterschiedlichen Verfahren wurden schliesslich getestet und mit einer Nutzwertanalyse bewertet. Dafür werden die Kriterien Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Speicherverbrauch benutzt.

Ergebnisse
Das bereits verwendete Verfahren ist zwar langsam, dafür aber das zuverlässigste. Um die effizienteren Verfahren zuverlässiger zu machen, damit sie eher als Alternative zum bisherigen Vorgehen angesehen werden können, könnten die Parameter der einzelnen Funktionen noch optimiert werden.

Studienbetreuer Prof. Dr. Klaus Zahn
Preisstifter Swisens

Rekonstruktionen einer Aufnahme mit unterschiedlichen Distanzen
Skizzen der unterschiedlichen Approximationsverfahren
Beispiel eines Graphen zur Bewertung der Zuverlässigkeit eines Schärfekriteriums

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