Bioimage informatics in STED super-resolution microscopy

Optical microscopy is living its renaissance. The diffraction limit, although still physically true, plays a minor role in the achievable resolution in far-field fluorescence microscopy. Super-resolution techniques enable fluorescence microscopy at nearly molecular resolution. Modern (super-resolution) microscopy methods rely strongly on software. Software tools are needed all the way from data acquisition, data storage, image reconstruction, restoration and alignment, to quantitative image analysis and image visualization. These tools play a key role in all aspects of microscopy today – and their importance in the coming years is certainly going to increase, when microscopy little-by-little transitions from single cells into more complex and even living model systems. In this thesis, a series of bioimage informatics software tools are introduced for STED super-resolution microscopy. Tomographic reconstruction software, coupled with a novel image acquisition method STED< is shown to enable axial (3D) super-resolution imaging in a standard 2D-STED microscope. Software tools are introduced for STED super-resolution correlative imaging with transmission electron microscopes or atomic force microscopes. A novel method for automatically ranking image quality within microscope image datasets is introduced, and it is utilized to for example select the best images in a STED microscope image dataset.

3D-grafiikan selaintekniikat, erikoistapauksena karttasovellukset

Harava on karttapohjainen kyselypalvelu, jonka avulla voidaan kerätä tietoa erilaisista kyselykohteista. Harava-kyselypalvelussa kyselyihin voidaan vastata muun muassa tekstikentillä, monivalinnoilla ja merkitsemällä alueita ja pisteitä karttapohjaan. Tutkielman tavoitteena oli löytää Harava-kyselypalvelun 2D-karttojen rinnalle 3D-karttavaihtoehto. Aluksi tutkittiin, mitä eri vaihtoehtoja löytyy 3D-komponenttien esittämiseen selaimessa. Tutkituista vaihtoehdoista parhaimmaksi tähän tarkoitukseen osoittautui WebGL-kirjasto. WebGL-kirjaston käyttö suoraan osoittautui vaikeaksi, joten etsittiin rajapintaa, jonka avulla WebGL-kirjaston käyttö helpottuisi. Käsittelyyn otettiin karttapalveluita sekä 3D-mallien esittämiseen tarkoitettuja JavaScript-kirjastoja, jotka käyttävät WebGL-kirjastoa rajapinnan kautta. Näistä sopivimmaksi osoittautui Cesium. Cesium on JavaScript-kirjasto, jonka avulla voidaan toteuttaa 2D-kartta ja 3D-karttapallo sekä upottaa karttapohjaan 3D-elementtejä.