Multispectral in-line hologram reconstruction with aberration compensation applied to Gram-stained bacteria microscopy
Reconstruction multispectrale d'hologramme en ligne avec compensation d'aberration : application à la microscopie d'échantillons marqués (Gram)
Résumé
In multispectral digital in-line holographic microscopy (DIHM), aberrations of the optical system affect the repeatability of the reconstruction of transmittance, phase and morphology of the objects of interest. Here we address this issue first by model fitting calibration using transparent beads inserted in the sample. This step estimates the aberrations of the optical system as a function of the lateral position in the field of view and at each wavelength. Second, we use a regularized inverse problem approach (IPA) to reconstruct the transmittance and phase of objects of interest. Our method accounts for shift-variant chromatic and geometrical aberrations in the forward model. The multi-wavelength holograms are jointly reconstructed by favouring the colocalization of the object edges. The method is applied to the case of bacteria imaging in Gram-stained blood smears. It shows our methodology evaluates aberrations with good repeatability. This improves the repeatability of the reconstructions and delivers more contrasted spectral signatures in transmittance and phase, which could benefit applications of microscopy, such as the analysis and classification of stained bacteria.
En microscopie holographique numérique multispectrale en ligne (DIHM), les aberrations du système optique affectent la répétabilité de la reconstruction de l'opacité, de la phase et de la morphologie des objets d'intérêt. Ici, nous traitons ce problème d’abord en étalonnant un modèle de formation d'images à l’aide de billes transparentes insérées dans l’échantillon. Cette étape estime les aberrations du système optique localement dans tout le champ et à chaque longueur d'onde. Deuxièmement, nous utilisons une approche de problème inverse régularisée (IPA) pour reconstruire la transmittance et la phase des objets d'intérêt. Notre méthode prend en compte les aberrations chromatiques et géométriques et leur variation dans le champ dans le modèle direct. Les hologrammes multi-longueurs d'onde sont reconstruits conjointement en privilégiant la colocalisation des bords des objets. La méthode est appliquée à l’imagerie de bactéries dans des frottis sanguins colorés par marquage de Gram. Nous montrons que notre méthodologie évalue les aberrations avec une bonne répétabilité. Cela améliore la répétabilité des reconstructions et fournit des signatures spectrales plus contrastées en termes de transmission et de phase, ce qui peut bénéficier en microscopie, à l'analyse et la classification des bactéries.
Fichier principal
2023_Multispectral_aberration_Sci_Report_vpub (1).pdf (2.8 Mo)
Télécharger le fichier
| Origine | Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte |
|---|