2022 – 2023

Masterarbeit

zum Thema:

"Aufbau und Evaluierung eines hyperspektralen Messplatzes für die biomedizinische Technik"

Christian Krüger

In dieser Masterarbeit erfolgte die Etablierung und Beschreibung eines speziellen Messplatzes für das Verfahren der hyperspektralen Bildgebung. Diese eröffnet ein faszinierendes Forschungsfeld in der biomedizinischen Technik, das zudem weitreichende Anwendungsmöglichkeiten von der Erdbeobachtung bis hin zur medizinischen Diagnostik bietet. Mit Hilfe jenes Messplatzes wurde zugleich der Grundstein eines weiteren zukunftsweisenden Forschungsbereichs in der AG Schie gelegt.

Ein herausragender Vorteil der hyperspektralen Bildgebung gegenüber anderen Spektroskopiemethoden begründet sich in der simultanen Erfassung sämtlicher Reflexions- Absorptions- oder Fluoreszenzspektren gemäß jedem individuellen Pixel hyperspektral erfasster Bilder. Diese präzise Datenerfassung ermöglicht unter anderem die Identifikation biochemischer Veränderungen, die mit herkömmlichen Bildverfahren nicht ersichtlich wären.

Ein herausragender Vorteil der hyperspektralen Bildgebung gegenüber anderen Spektroskopiemethoden begründet sich in der simultanen Erfassung sämtlicher Reflexions- Absorptions- oder Fluoreszenzspektren gemäß jedem individuellen Pixel hyperspektral erfasster Bilder. Diese präzise Datenerfassung ermöglicht unter anderem die Identifikation biochemischer Veränderungen, die mit herkömmlichen Bildverfahren nicht ersichtlich wären.
Um den Einstieg in jenes Verfahren künftigen Forschern und Interessierten zu erleichtern, verstand sich die Thesis als eine Art Schritt-für-Schritt-Anleitung, in der neben der Vorstellung notwendiger Hardware- bzw. Softwareimplementierungen die Darlegung von Algorithmen zur umfangreichen Datenverarbeitung erfolgte. Des Weiteren erfuhren die Dunkelstromcharakterisierung, Rauschverhaltensanalyse, spektrale Kalibrierung sowie morphologische Untersuchungen eine eingehende Betrachtung.

Abschließend konnte anhand der qualitativen Vermessung eines biomedizinischen Beispiels (siehe Abbildung), der theoretischen Auseinandersetzung mit den zuvor genannten Kriterien sowie der Analyse von diversen Versuchsobjekten eine hohe Ergebniskorrelation mit den Erkenntnissen anderer wissenschaftlicher Publikationen konstatiert werden.