Zpracovani namerenych obrazovych dat 2D detektoru ze synchrotronového experimentu

• Název práce v češtině: Zpracovani namerenych obrazovych dat 2D detektoru ze synchrotronového experimentu
• Název v anglickém jazyce: 2D detector Image processing of experimental synchrotron data
• Klíčová slova: zpracování obrazu, synchrotronová data, RTG difrakce
• Klíčová slova anglicky: image processing, synchrotron data, x-ray diffraction
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: projekt
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Lukáš Horák, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Cílem je převedení hrubých experimentálních dat ve formě sekvence 2D obrázků na 1D křivku. To bude realizováno během těchto kroků:
1) seznámení se s existujícím nástrojem, který umožňuje automatické zpracování obrazu (např. BINoculars) NEBO znalost programovacího jazyku (např. MATLAB) a napsání vlastního kódu, který načte obraz ve standardizovaném formátu a provede integraci pixlů ve zvolené oblasti
2) optimalizace velikostí a poloh oblastí pro integraci pixlů, které obsahují užitečný signál, nebo šum (pozadí)
3) zpracování kompletní sady experimentálních data, výstupem bude integrovaný signál očištěný o zjištěné pozadí.

Seznam odborné literatury

[1] Roobol, S., Onderwaater, W., Drnec, J., Felici, R., & Frenken, J. (2015). BINoculars : data reduction and analysis software for two-dimensional detectors in surface X-ray diffraction. Journal of Applied Crystallography, 48(4), 1324–1329. https://doi.org/10.1107/S1600576715009607
[2] Drnec, J., Zhou, T., Pintea, S., Onderwaater, W., Vlieg, E., Renaud, G., & Felici, R. (2014). Integration techniques for surface X-ray diffraction data obtained with a two-dimensional detector. Journal of Applied Crystallography, 47(1), 365–377. https://doi.org/10.1107/S1600576713032342

Předběžná náplň práce

Moderní vědecká zařízení jsou vybaveny vícedimenzionálními detektory, které v průběhu experimentu chrlí velké množství dat. Jednou z možností zpracování těchto dat je automatická redukce dat již během experimentu. Tím se ovšem ztrácí kompletnost měřené informace a tak při případné nedokonalosti experimentu nelze již zpětně užitečný signál dohledat. Na druhou stranu, z kompletních uložených dat můžeme získat žádanou informaci zpětně a to i přesto, že například poloha detektoru nebyla v dané chvíli úplně správná. Pro plošný detektor, ale víceméně vždy najdeme takový pixel, který byl zrovna na správném místě. Je tedy třeba podívat se na naměřené obrázky, zhruba zjistit, kde se nachází užitečná informace a vyříznout ji z obrázku například tím, že sečteme hodnoty pixelu v nějakém vhodně zvoleném obdélníku. Další obrázek ze steného měření pak již můžeme zpracovat automaticky vyříznutím stejného obdélníku. Toto je poměrně jednoduchá úloha ve většině programovacích jazyků. Případně lze i využít existující automatické nástroje, kterým je třeba jen daný úkol dobře nadefinovat s přihlédnutím ke konkrétním datům. Tato práce tak primárně nevyžaduje žádné zvláštní znalosti fyziky, spíše ochotu hrát si s počítačem. Nicméně student se během práce seznámí s tím, jak funguje RTG difrakční experiment na synchrotronu, k čemu je to dobré a určitě pochytí i základy struktruní analýzy látek.