亚细胞结构的荧光解卷积成像方法的研究

发布时间：2017-05-21 10:08

  本文关键词：亚细胞结构的荧光解卷积成像方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着对生物学领域研究的深入，细胞结构的研究已经不能满足科研的需求。在研究活体组织和细胞时，往往要对亚细胞结构进行观察，亚细胞结构是指比细胞结构更加细化的结构。因此，亚细胞结构的观察和研究对活体组织和细胞的研究有很大的意义。荧光显微成像已经成为获得亚细胞结构图像的重要方法，但是平场荧光显微成像系统在成像过程中，焦平面信息往往比较模糊。对亚细胞结构的荧光显微图像进行复原的工作至关重要。 本课题的研究目标是采用解卷积成像方法对亚细胞结构的荧光显微图像进行复原，削弱离焦平面的荧光信息对焦平面图像的影响，降低噪声，提高荧光细胞图像的清晰度。同时通过对多种解卷积成像方法的原理和成像结果进行分析和评价，从中挑选出适合用于亚细胞结构荧光图像复原的解卷积成像方法。 本论文对荧光显微成像系统的成像模型和点扩散函数进行了研究。得出其成像的物理模型和统计模型，分析了各种模型的应用在解卷积成像过程中可能导致的结果；分析了点扩散函数的形成原因，并描述了其数学模型，根据成像系统和成像环境用理论仿真的方法估算了成像系统的点扩散函数；还将荧光微粒近似为点光源，，采用实验测量的方法获得了点扩散函数。 本论文还采用多种解卷积成像方法对亚细胞结构的荧光显微图像进行了复原，其中包括直接逆滤波方法、维纳滤波方法等常用的解卷积成像方法，还包括由最大似然理论推导出的、广泛应用于荧光细胞图像复原的Richardson-Lucy解卷积方法，并对成像结果做出了主观评价。最后，从均方差、结构相似性等客观评价指标评价并比较了各种算法的性能。
【关键词】：亚细胞结构 荧光显微图像 解卷积成像 图像质量评价
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 选题背景及意义8-11
• 1.2 解卷积成像方法的研究现状11-13
• 1.3 本论文研究内容13-15
• 1.3.1 主要内容和目的13
• 1.3.2 各章内容简介13-15
• 第2章 显微镜的点扩散函数及成像模型15-25
• 2.1 显微镜点扩散函数15-21
• 2.1.1 显微镜点扩散函数的估计15-19
• 2.1.2 显微镜点扩散函数的测量19-21
• 2.2 显微镜的成像模型21-25
• 2.2.1 物理模型22-23
• 2.2.2 统计模型23-25
• 第3章 解卷积成像方法研究25-49
• 3.1 直接逆滤波方法25-30
• 3.1.1 逆滤波方法原理25-26
• 3.1.2 逆滤波方法成像结果26-30
• 3.2 维纳滤波方法30-33
• 3.2.1 维纳滤波方法原理30-31
• 3.2.2 维纳滤波方法成像结果31-33
• 3.3 平滑约束的最小二乘方滤波方法33-37
• 3.3.1 平滑约束的最小二乘方滤波方法原理33-34
• 3.3.2 平滑约束的最小二乘方滤波方法成像结果34-37
• 3.4 Van-Cittert 解卷积方法37-41
• 3.4.1 Van-Cittert 解卷积方法原理37-38
• 3.4.2 Van-Cittert 解卷积方法成像结果38-41
• 3.5 Richardson-Lucy 解卷积方法41-49
• 3.5.1 Richardson-Lucy 解卷积方法原理41-45
• 3.5.2 Richardson-Lucy 解卷积方法成像结果45-49
• 第4章 解卷积成像方法评估方法研究49-58
• 4.1 均方差和信噪比49-53
• 4.1.1 均方差49-51
• 4.1.2 信噪比51-53
• 4.2 背景噪声平均值53
• 4.3 结构相似性53-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 研究总结58
• 5.2 需进一步开展的工作58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-66
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 付青青;张春海;;高斯模糊图像的复原处理与研究[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年02期

2 陈华玲;冯桂;寥家亮;;数字图像的逆滤波复原[J];电视技术;2010年02期

3 于大勇,袁祥岩,高万荣,陶纯堪;频域迭代盲解卷积图像恢复方法及其算法实现[J];中国激光;2002年12期

4 何红英;尉朝闻;;基于逆滤波法的图像复原技术研究[J];西安文理学院学报(自然科学版);2009年03期

5 李晶,黄耀熊,赵海燕,张景强,张勤奋,李鲲鹏;解卷积获取显微光切片以及三维重建分析技术研究[J];中国生物医学工程学报;2005年04期

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本文编号：383322