<p dir="ltr">Fluorescence microscopy, a cornerstone in biological imaging, faces inherent challenges due to photon budget constraints that affect the signal-to-noise ratio (SNR), ultimately limiting imaging performance. This thesis explores theoretical frameworks to address two fundamental issues: the denoising limit of fluorescence microscopy images and the resolution limit in the presence of photon noise. Firstly, we extend the application of the Cramér-Rao Lower Bound (CRLB) to establish a variance lower bound for image denoising algorithms in fluorescence microscopy. By incorporating constraints specific to the imaging system and biological specimens, we provide a benchmark for evaluating the performance of state-of-the-art denoising algorithms. Our analysis reveals that this lower bound is determined by factors such as photon count, readout noise, detection wavelength, effective pixel size, and numerical aperture of the microscope system. Secondly, building upon the pioneering work by Ernest Abbe and leveraging modern fluorescence and nanoscopy advancements, we propose a novel theoretical framework to quantify the resolving power of fluorescence microscopes under finite photon conditions. This model integrates the traditional diffraction limit with photon statistics to determine the practical resolution limit, highlighting the trade-offs between photon noise and resolution enhancement in techniques like confocal microscopy. This dual approach not only refined the theoretical understanding of fluorescence microscopy's capabilities but also assisted in designing and optimizing more effective imaging protocols. Through these investigations, this thesis provided a comprehensive theoretical foundation for improving fluorescence microscopy imaging techniques, paving the way for future innovations in biological imaging.</p>

Syfte: När städerna växer i allt snabbare takt behövs nya platser att bygga bostäder på. De kommuner som växer väljer allt oftare att bebygga platser som tidigare ratats på grund av bland annat buller. Från statens sida finns det krav på hur stor bullernivån får vara. Kraven har sitt ursprung i att över två miljoner svenskar utsätts för buller dagligen. Buller kan leda till hälsoproblematik, i form av sömnstörningar och hjärt- och kärlsjukdomar. För att minska hälsoproblemen görs bullerutredningar, där förslag hur bullernivåerna kan minskas ges. Syftet med arbetet är att ge läsaren kunskap i vilka faktorer som påverkar bullerutredningar och tillvägagångssättet vid valet av bullerreducerande åtgärder så att byggnation närmare trafikerad väg kan möjliggöras. Metod: De metoder som använts i arbetet är litteraturstudie, dokumentanalys och intervjuer. Den litteratur som samlats in består av vetenskapliga artiklar. Dokumenten består av bullerutredningar genomförda av olika företag på olika platser i Sverige. Utifrån bullerutredningarna har personer att intervjua valts. De personer som intervjuats har utfört några av de bullerutredningar som använts i dokumentanalysen. Resultat: För att besvara rapportens syfte ställdes tre frågeställningar upp. Den första frågeställningen behandlar bullerreducerande tekniker, vilka tekniker som används idag. I rapporten framkom det att det finns ett flertal sätt att reducera buller. I följande ordning rangordnas de som mest frekvent använda: tyst sida, bullerskärm, hastighetsminskning, avstånd mellan hus och väg, vegetation, flytt av väg och tyst asfalt. I rapportens andra frågeställning behandlas vilka faktorer som påverkar valet av bullerreducerande åtgärd. Från litteraturstudien framkom absorption, reflektion och reduktion som viktiga faktorer. I dokumentanalysen framkom omgivning, trafik och hastighet som viktiga faktorer. I intervjuerna framkom estetik och pris som viktiga vid val av reducerande åtgärd. I den tredje frågeställningen behandlas frågan om hur byggnation närmare väg kan möjliggöras. I resultatet framkommer det att alla lösningar som tidigare nämnts har förmåga att reducera buller, men hur effektiva de är och hur bra de reducerar buller varierar från fall till fall. Omgivning och trafikmängd har stor betydelse. Konsekvenser: Att utnyttja de tekniska lösningar som tidigare beskrivits ger en minskad bullernivå och således kan byggnation nära trafikerad väg möjliggöras. Att utföra en bullerutredning i ett tidigt skede medför att senare och dyrare ändringar kan undvikas, vilket gör att byggnationen kan ske snabbare. Rapporten föreslår att bullerproblematiken ska beaktas tidigt i projekt, detta för att skapa en lösning som alla i projektet kan acceptera. Begränsningar: Rapportens resultat är begränsat till ett mindre urval av bullerutredningar och intervjuer. Fler utredningar och intervjuer hade bidragit till ett större spektrum. Rapporten tar enbart hänsyn till buller utomhus och vilka möjligheter till bullerreduktion det finns. / Purpose: When cities grow at a faster rate, new places are needed to build housing.The municipalities that are growing tends to choose build sites that previously wererejected due to noise pollution. There are requirements from the state that the noise maynot exceed certain values. The requirements originate from the fact that over twomillion swedes are exposed to noise daily. Noise can lead to health problems, in theform of sleep disorders and cardiovascular disease. To reduce health problems noiseinvestigations are made, where suggestions are made in how noise levels can bereduced. The purpose of the work is to provide the reader with knowledge of whichfactors influence noise investigations and the approach to the choice of noise reductionmeasures so that construction can be made closer to trafficked roads. Method: The methods used are literature studies, document analysis and interviews.The literature gathered consists of scientific articles. The documents consist of noiseinvestigations conducted by different companies all over Sweden. Persons to interviewwere chosen from the conductors of the noise investigations documents. Findings: To answer the report's purpose, three questions were raised. The firstquestion deals with noise-reducing technologies and which technologies are used today.The report found that there are several ways to reduce noise. In the following order, themost frequently used are: silent facade, noise screen, speed reduction, distance betweenhouse and roads, vegetation, road moving and quiet asphalt. The second question of thereport addresses the factors that influence the choice of noise reduction measure. Fromthe literature study, absorption, reflection and reduction were found to be importantfactors. In the document analysis, surroundings, traffic and speed emerged as importantfactors. In the interviews, aesthetics and price emerged as important in the choice ofwhich reducing action should be taken. The third question deals with the question ofhow construction can be made closer to the road. In the result it appears that all of thesolutions mentioned earlier have the ability to reduce noise, but how effective they areand how well they reduce noise varies from case to case. Surroundings and trafficvolume are of great importance. Implications: Making use of the technical solutions previously described, results in areduced noise level and there for construction near road can be made possible.Executing a noise investigation at an early stage means that later and more expensivechanges can be avoided, which means that construction can take place sooner. Thereport suggests therefore that noise issues should be considered early in projects. It isalso important to get a solution that everyone can accept. Limitations: The report's results are limited to a smaller selection of noiseinvestigations and interviews. More investigations and interviews could hadcontributed to a larger spectrum. The report does only consider noise outdoors and whatopportunities for noise reduction there are.