【摘要】：生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的三維重構(gòu)技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用,也是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。它是利用已知的二維平面信息恢復(fù)空間三維結(jié)構(gòu)信息的技術(shù),廣泛地應(yīng)用于細(xì)胞形態(tài)學(xué)、生物動力學(xué)、輔助醫(yī)療等領(lǐng)域。與二維平面相比,三維空間包含更多的信息,能更直觀、更全面地為人們所接受。細(xì)胞的三維成像有助于更好地觀測活細(xì)胞中各細(xì)胞器的活動,同時,還能通過對活細(xì)胞的實(shí)時監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中各類組織的變化過程。由于細(xì)胞極其微小并且測量難度較大,需要高精度的圖像還原及誤差補(bǔ)償方法才能精準(zhǔn)的重構(gòu)細(xì)胞的三維形態(tài)。因此,關(guān)于生物細(xì)胞三維重構(gòu)的研究具有重要意義和實(shí)用價值。本文使用激光共聚焦顯微鏡,以掃描方式獲取細(xì)胞的斷層圖像,再運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維重構(gòu)。首先,通過將傳統(tǒng)圖像預(yù)處理方法與偏微分方程去噪算法進(jìn)行對比,結(jié)果表明在處理細(xì)胞斷層熒光圖像時,四階方向偏微分算法具有更好的去噪效果和適用性。然后,對圖像閾值分割和分水嶺分割法進(jìn)行研究,提出粗細(xì)分割相結(jié)合的算法,即針對預(yù)處理后的細(xì)胞圖像先使用區(qū)域分割,再進(jìn)行精細(xì)邊緣分割的算法,這有效地保留了細(xì)胞及細(xì)胞器的邊緣信息,取得良好的圖像分割效果。最后,運(yùn)用形態(tài)學(xué)插值算法,通過對像素點(diǎn)方向的標(biāo)記結(jié)合形態(tài)學(xué)的膨脹與腐蝕運(yùn)算進(jìn)行插值層的填充,完成細(xì)胞的三維重構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),熒光淬滅性對二維斷層圖像的熒光強(qiáng)度有一定的影響,從而降低了三維重構(gòu)的精度,因此,分別對在不同溫度下熒光探針的淬滅性進(jìn)行研究,繪制了淬滅特性曲線,并根據(jù)這條曲線將斷層圖像的實(shí)際灰度補(bǔ)償?shù)匠跏蓟叶戎邓?再進(jìn)行三維重構(gòu)。這樣提高了細(xì)胞三維重構(gòu)的精準(zhǔn)性,對實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)的可視化做出一定貢獻(xiàn)。
【圖文】：

(2)增強(qiáng)有效的分辨率；(3)提高信噪比；(4)允許對厚的、散射光線嚴(yán)重的標(biāo)本進(jìn)行清晰觀察；(5)x、y 方向的掃描可以擴(kuò)大標(biāo)本的測試范圍；(6)放大倍數(shù)的電子調(diào)節(jié)；(7)尤其適合標(biāo)本光學(xué)屬性的量化研究；(8)使用暗視場光闌、環(huán)形像圖等調(diào)節(jié)孔徑，可以得到無窮孔徑數(shù)值平面；(9)使用相對簡單的設(shè)備可以得到復(fù)雜的對比效果；(10)允許使用低復(fù)雜度的物鏡，例如，遠(yuǎn)工作距離、紫外線、紅外線成像的物等，但需要嚴(yán)格校正在一個軸點(diǎn)上。

包括熒光探針染色能力，背景熒光強(qiáng)度和細(xì)胞活性等多方面因素的影響，為結(jié)果，必須對各種不同噪聲源進(jìn)行系統(tǒng)表征研究[8]。Donoho[9]引入的一種閾可以有效的去除背景熒光所產(chǎn)生的噪聲。在這種方法的基礎(chǔ)上，，Luisier 等人langer 等人[11]開發(fā)了特別適用于顯微鏡應(yīng)用的去噪算法(見圖 1.2)，利用便捷值算法合理去除熒光圖像中的噪聲。此外，對使用非局部和多尺度方法估計(jì)景的方法做出了許多基本的貢獻(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q2;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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3 雷印勝;王明時;秦然;;基于形狀的CT圖像斷層間數(shù)據(jù)插值算法[J];電子測量與儀器學(xué)報;2007年03期

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本文編號：2671662