Optical modulation to enhance event rate detection by neuromorphic cameras in microscopy applications.
| dc.contributor.advisor | Solano Palma, Pablo | es |
| dc.contributor.advisor | Staforelli Vivanco, Juan Pablo | es |
| dc.contributor.author | Huenchual Escobar, José Ignacio | es |
| dc.date.accessioned | 2025-03-25T15:20:55Z | |
| dc.date.available | 2025-03-25T15:20:55Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al grado de Magister en Ciencias con Mención en Física | es |
| dc.description.abstract | En esta tesis presentamos una estrategia robusta y no invasiva para optimizar la detección y seguimiento de micropartículas brownianas utilizando cámaras basadas en eventos, inspiradas en estudios sobre visión neuromórfica, mejorando su funcionalidad más allá de la configuración interna del sensor. Mediante la introducción de un movimiento oscilatorio artificial de la imagen en el plano del sensor utilizando un espejo direccionable, incrementamos significativamente la tasa de registro de eventos, mejorando así la resolución espaciotemporal de las partículas rastreadas. A partir de la distribución espacial de los eventos detectados, identificamos de forma efectiva las posiciones de los centros de masa de partículas aisladas sin conocimiento previo de sus formas, superando las limitaciones de los algoritmos de seguimiento basados en centroides de partículas. En nuestro experimento, empleamos una modulación con una frecuencia de 1 kHz en el plano de imagen, logrando una mejora de hasta 400 veces en la resolución temporal. Para validar nuestro método, caracterizamos el movimiento browniano de una micropartícula midiendo su posición para calcular su varianza y coeficiente de difusión a diferentes temperaturas. Adicionalmente, utilizamos la entropía de permutación como método estadístico para confirmar que nuestra modulación artificial no alteró la naturaleza estocástica de la partícula detectada, asegurando que nuestro enfoque está libre de artefactos. | es |
| dc.description.abstract | In this thesis we present a robust, non-invasive strategy to optimize the detection and tracking of Brownian microparticles using event-based cameras inspired by neuromorphic vision, enhancing their functionality beyond the internal sensor settings. Using a steering mirror, we carried out an optical sway to make an oscillatory motion of the imaging plane on the sensor. This strategy allowed a significant increase in the event recording rate, thereby improving the spatiotemporal resolution to detect the center of mass of tracked particles. From the spatial distribution of detected events, we effectively identify the positions of isolated particles without prior knowledge of their shapes, bypassing the limitations of tracking algorithms based on particle centroids. In our experiment, we employed a 1 kHz modulation rate of the image plane, achieving up to a 400-fold enhancement in temporal resolution. To test our method, we characterized the Brownian motion of a microparticle by measuring its position to calculate its variance and diffusion coefficient at various temperatures. Additionally, we utilized permutation entropy as a statistical method to confirm that our artificial modulation did not alter the stochastic nature of the detected particle, ensuring our approach is artifact-free. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Física | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Beca de Magíster Nacional N°22231084 | es |
| dc.description.sponsorship | Beca de Ciencias Físicas Universidad de Concepción | es |
| dc.description.sponsorship | Beca de Articulación Pregrado-Postgrado Universidad de Concepción | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12414 | |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Procesos de movimiento browniano | es |
| dc.subject | Trazas de partículas (Física nuclear) | es |
| dc.subject | Microscopía | es |
| dc.title | Optical modulation to enhance event rate detection by neuromorphic cameras in microscopy applications. | en |
| dc.type | Thesis | en |