Phasensensitive Bildgebung Flashcards
Mit welchen Techniken kann man Rückschlüsse auf die Phase des Bildes erreichen?
- nicht mit einfacher Kamera möglich
- Ptychografie
- OCT
- Phase Retrieval
- Holografie
- Plenoptische Kamera/ Wellenfrontsensor
Andere Methoden, die Kontrast liefern und reine Phasenobjektive sichtbar machen?
- Dunkelfeldmethode (Hintergrundbeleuchtung loswerden)
- Schlierenmethode - visualisiert Gradienten der Phase (z.B. Luftverwirbelungen)
Was ist Phase Wrapping und wozu wird es genutzt?
Wrapping-Operator, der zu jeder Zahl die dazugehörige gewrappte Phase liefert
z.B. gewrappte Phase von 6 Pi=0 –> so lange 2 Pi abziehen von ungewrappte Phase bis sie zwischen -Pi und Pi liegt.
zwischen gewrappter und ungewrappter Phase liegt ein ganzzahliges Vielfaches von 2Pi
Problem der Phasenbestimmung: nur auf 2 Pi genau bestimmbar –> Wellenlänge wiederholt sich immer wieder –> man weiß nicht, ob man bei 2 Pi oder 4 Pi ist, da es denselben Wert liefert
Problem vom Umgang mit Phasen?
- Summe der Phasen sind nicht mehr eindeutig (Nicht einfach Differenzen/Additionen von Phasen bilden)
- Mittelwert bilden sehr problematisch –> wir wissen nicht wie oft die Summe vorm Teilen gewrappt ist
Richtiger Umgang mit Phasen ?
- Summen und Differenzen der Phasen können als Multiplikation bzw. Multiplikationen
mit Konjugierten/Divisionen von komplexen Zahlen dargestellt werden - Mittelwert über komplexe Addition bestimmen und geben ein Gewicht A für die Mittelwertbildung mit
Unterschied Phase in der Transmission und Reflexion?
in Transmission:
Welle wird verzerrt (wird langsamer beim Brechungsindex –> Phase geht zurück) = Phasenkontrast.
In der Phase taucht die optische Weglänge auf. –> Gesamtdicke spielt eine Rolle
(z.B. in Fourier-Ptychografie)
in Reflexion:
Phase besteht aus 2 mal delta(z) mal k
Unterschied der Höhe spielt eine Rolle
Gegen welche Faktoren ist die Phase in Reflexion empfindlich?
- Auf axiale Bewegung
- auf Brechungsindexänderung des Teiles über dem Reflektors/Streuer
Welches Prinzip nutzt das Doppler OCT?
Reflexion der Phase –> Frequenzverschiebung vor/nach –> zwei A-Scans an derselben Stelle mit Zeitabstand –> Phasendifferenz aus der Reflexion gegeben 2k*delta(z) mit delta(t)/delta(t) erweitern —> nach v auflösen
Nutzt die Phaseninformationen, um Blutflussgeschwindigkeit zu messen
Doppler OCT bestimmt nur die Geschwindigkeits-Komponente in Strahlrichtung!
Phasendifferenz betrachten durch komplexe Datenauswertung
Was ist eine schnellere Methoden für Phasendetektion als Doppler-OCT?
full-field swept source OCT mit Bearbeitung der Daten danach (Phasenfehler korrigieren)
Was ist ein Optoretinogramm/Optophysiologie?
Detektion der Veränderung der Photorezeptoren (Längenänderungen) durch Licht
Phasendifferenzen (Phase muss zeitlich referenziert werden
Welcher Trick wird in der Holografie genutzt ?
Trick aus der Digitalen Holographie: Eine
Off-Axis Referenz
• Trennt RO und OR voneinander
• FD-OCT trennt sie normalerweise axial
Was sind die Rauschquellen der phasendetektierenden Techniken ?
- Phasor hat im Allgemeinen eine Ungenauigkeit wir messen Quantenrauschen (statistische Eigenschaften der Photonen –> wie viele Photonen reffen auf(bestimmen Rauschen)) Ungenauigkeit vom Phasor in x,y (Länge und Phase (Winkel))
- Je mehr Intensität (Länge des Phasors), desto geringer wird die Winkelungenauigkeit
Praxis: In Reflexion : Speckle können auftreten (Phasen die unten zufällig liegen) –> durch mitteln (komplexe Zahlen addieren) und Gaußfilter reduzieren. Rauschen hängt davon ab wie viel Licht reflektiert wird
In Transmission: weniger Rauschen: geht viel Licht durch und Phasor ist sehr lang–> kleine Phasen/Winkelungenauigkeiten
Womit ist das Quantenrauschen proportional?
der Wurzel der Intensität I (Anzahl der Photonen N)
wobei I prop. zu N
und Amplitude prop. zur Wurzel aus I
Wrapping-Problem
bei Mehrdim.Funktion komplexer –>
keine eindeutige Lösung (Höhenunterschiede an versch. Orten) , wenn
- Specklestrukturen,
- isolierte Punkte (Nullstellen der Amplitude haben keine definierte Phase) –> Residuen (Stellen wo Fkt. nicht definiert)
Prinzip 1DPhase unwrapping
Jeder Phasensprung, der kleiner als Pi wikrt, wird so lange um 2 Pi erhöht/erniedrigt, bis der Phasensprung kleiner als Pi ist
Itoh Algo.: 1. differenzen der Phasen 2. Differenzen wrappen 3.Initialisieren der ungewrappten Phase 4.Integrieren der Phasendiff.
