Nutzen und Ziele des Verbundprojektes

Das Verbundprojekt soll nicht nur Antworten auf aktuelle Fragestellungen in Medizin und Industrie im Bereich der hyperspektralen Bildgebung geben, sondern auch auf den Bereich der variationellen Regularisierungstechniken für inverse und schlecht gestellte Probleme in allgemeinen Settings ausstrahlen.

Nutzen in der Wissenschaft

Wir erwarten von diesem Projekt entscheidende Impulse für die mathematische Forschung im Bereich Hyperspectral Imaging sowie weiterreichende Anregungen für zukünftige Forschungsarbeiten in der mathematischen Bildverarbeitung und zur Theorie inverser Probleme.

Die Lösung des Problems der Peak-Shifts mit Hilfe von neuen Konzepten für Rauschmodelle sowie die Bestimmung von effizienten Repräsentanten dieser gigantischen Datenmengen sind von weitreichender alggemeiner Bedeutung

• in der Bildverarbeitung (verallgemeinerte Rauschmodelle, daten-adaptive Basisfunktionen, hochdimensionale Raum-Zeit-Daten),
• in der Approximationstheorie (unregelmäßig abgetastete Daten) und
• in der Numerik inverser Probleme (effiziente Algorithmen, nichtlineare Operatorgleichungen in Banachräumen).

Für die Forschung im Bereich der inversen Probleme gilt insbesondere, dass zwar die Regularisierungstheorie für schlecht gestellte Probleme in Banachräumen in den letzten Jahren große Fortschritte zu verzeichnen hat, aber eine numerisch effiziente Umsetzung der Lösungsverfahren bei konkreten Real-World-Anwendungen oftmals sehr schwierig ist. Die zu erwartenden grundlegenden Ergebnisse zu effizienten Regularisierungsverfahren werden auch in anderen Anwendungsfeldern vielfältig einsetzbar sein.

Nutzen für Medizin und Wirtschaft

Die neu zu entwickelnden Methoden bieten ein enormes Potential für Massenspektrometrie und Raman-Mikrospektrometrie. Die Verfahren zur Analyse erhalten eine Robustheit und einen Grad an Automatisierung, der es erlaubt, die Technologie und zugehörige Software auf deutlich größere Marktsegmente, wie die Lebenswissenschaft und Medizin, auszudehnen.

Da die die Hardware-Entwicklung im Bereich der MALDI Imaging Geräte ausgereizt ist, sind weitere größere Impulse nur im Softwarebereich zu erwarten, auch mit Hilfe der Ergebnisse dieses Verbundprojektes.

Im medizinischen Bereich führen die Anwendungen von MALDI Imaging und Raman-Spekroskopie zu einem direkten Nutzen in der personalisierten Medizin, wie zum Beispiel

• individualisierte Vorsorge und Monitoring von Krebs,
• verbesserte Diagnostik in der Reproduktionsmedizin,
• Senkung der Kosten durch erhöhte Erfolgsraten bei der künstlichen Befruchtung oder
• weitere spektrale Bildgebungen, wie z.B. 5D Fluorescence-Lifetime Imaging Microscopy (FLIM).

Darüber hinaus sind weitere Ziele und Möglichkeiten unter anderem

• Integration der Ergebnisse des Projekts in Bildverarbeitungsmodule zur Qualitätssteigerung von Kameras,
• Ausbau der Verfahren zu einem Qualitäts- und Prozessüberwachungssystem für das Aushärteverfahren von Faserverbundstrukturen und
• Verbesserung der analytischen Nachweisgrenzen bei der Stahlerzeugung.