@article{ProppertWolterHolmetal.2014,
  author    = {Proppert, Sven and Wolter, Steve and Holm, Thorge and Klein, Theresa and van de Linde, Sebastian and Sauer, Markus},
  title     = {Cubic B-spline calibration for 3D super-resolution measurements using astigmatic imaging},
  series = {Optics Express},
  volume    = {22},
  journal   = {Optics Express},
  number    = {9},
  issn      = {1094-4087},
  doi       = {10.1364/OE.22.010304},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119730},
  pages     = {10304-16},
  year      = {2014},
  abstract  = {In recent years three-dimensional (3D) super-resolution fluorescence imaging by single-molecule localization (localization microscopy) has gained considerable interest because of its simple implementation and high optical resolution. Astigmatic and biplane imaging are experimentally simple methods to engineer a 3D-specific point spread function (PSF), but existing evaluation methods have proven problematic in practical application. Here we introduce the use of cubic B-splines to model the relationship of axial position and PSF width in the above mentioned approaches and compare the performance with existing methods. We show that cubic B-splines are the first method that can combine precision, accuracy and simplicity.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wolter2014,
  author    = {Wolter, Steve},
  title     = {Single-molecule localization algorithms in super-resolution microscopy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109370},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Lokalisationsmikroskopie ist eine Methodenklasse der superaufl{\"o}senden Fluoreszenzmikroskopie, deren Methoden sich durch stochastische zeitliche Isolation der Fluoreszenzemission auszeichnen. Das Blinkverhalten von Fluorophoren wird so ver{\"a}ndert, dass gleichzeitige Aktivierung von einander nahen Fluorophoren unwahrscheinlich ist. Bekannte okalisationsmikroskopische Methoden umfassen dSTORM, STORM, PALM, FPALM, oder GSDIM. Lokalisationsmikroskopie ist von hohem biologischem Interesse, weil sie die Aufl{\"o}sung des Fluoreszenzmikroskops bei minimalem technischem Aufwand um eine Gr{\"o}ßenordnung verbessert. Der verbundene Rechenaufwand ist allerdings erheblich, da Millionen von Fluoreszenzemissionen einzeln mit Nanometergenauigkeit lokalisiert werden m{\"u}ssen. Der Rechen- und Implementationsaufwand dieser Auswertung hat die Verbreitung der superaufl{\"o}senden Mikroskopie lange verz{\"o}gert. Diese Arbeit beschreibt meine algorithmische Grundstruktur f{\"u}r die Auswertung lokalisationsmikroskopischer Daten. Die Echtzeitf{\"a}higkeit, d.h. eine Auswertegeschwindigkeit oberhalb der Datenaufnahmegeschwindigkeit an normalen Messaufbauten, meines neuartigen und quelloffenen Programms wird demonstriert. Die Geschwindigkeit wird auf verbrauchermarktg{\"a}ngigen Prozessoren erreicht und dadurch spezialisierte Rechenzentren oder der Einsatz von Grafikkarten vermieden. Die Berechnung wird mit dem allgemein anerkannten Gaussschen Punktantwortmodell und einem Rauschmodell auf Basis der gr{\"o}ßten Poissonschen Wahrscheinlichkeit durchgef{\"u}hrt. Die algorithmische Grundstruktur wird erweitert, um robuste und optimale Zweifarbenauswertung zu realisieren und damit korrelative Mikroskopie zwischen verschiedenen Proteinen und Strukturen zu erm{\"o}glichen. Durch den Einsatz von kubischen Basissplines wird die Auswertung von dreidimensionalen Proben vereinfacht und stabilisiert, um pr{\"a}zisem Abbilden von mikrometerdicken Proben n{\"a}her zu kommen. Das Grenzverhalten von Lokalisationsalgorithmen bei hohen Emissionsdichten wird untersucht. Abschließend werden Algorithmen f{\"u}r die Anwendung der Lokalisationsmikroskopie auf verbreitete Probleme der Biologie aufgezeigt. Zellul{\"a}re Bewegung und Motilit{\"a}t werden anhand der in vitro Bewegung von Myosin-Aktin-Filamenten studiert. Lebendzellbildgebung mit hellen und stabilen organischen Fluorophoren wird mittels SNAP-tag-Fusionsproteinen realisiert. Die Analyse des Aufbaus von Proteinklumpen zeigt, wie Lokalisationsmikroskopie neue quantitative Ans{\"a}tze jenseits reiner Bildgebung bietet.},
  subject      = {Fluoreszenzmikroskopie},
  language  = {en}
}
@article{WolterEndesfelderLindeetal.2011,
  author    = {Wolter, Steve and Endesfelder, Ulrike and Linde, Sebastian van de and Heilemann, Mike and Sauer, Markus},
  title     = {Measuring localization performance of super-resolution algorithms on very active samples},
  series = {Optics Express},
  journal   = {Optics Express},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85936},
  year      = {2011},
  abstract  = {Super-resolution fluorescence imaging based on inglemolecule localization relies critically on the availability of efficient processing algorithms to distinguish, identify, and localize emissions of single fluorophores. In multiple current applications, such as threedimensional, time-resolved or cluster imaging, high densities of fluorophore emissions are common. Here, we provide an analytic tool to test the performance and quality of localization microscopy algorithms and demonstrate that common algorithms encounter difficulties for samples with high fluorophore density. We demonstrate that, for typical single-molecule localization microscopy methods such as dSTORM and the commonly used rapidSTORM scheme, computational precision limits the acceptable density of concurrently active fluorophores to 0.6 per square micrometer and that the number of successfully localized fluorophores per frame is limited to 0.2 per square micrometer.},
  language  = {en}
}