激光掃描共聚焦顯微鏡圖像分析與三維重建.pdf

1、激光掃描共焦顯微鏡在生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)的研究中日益受到重視，它以一種非侵入式的、對(duì)活體無(wú)損傷的檢測(cè)手段，得到了多方面的歡迎和越來(lái)越廣泛的靈活應(yīng)用。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的激光掃描共聚焦顯微鏡可以在細(xì)胞水平上做多種功能的分析研究， LSCM與普通光學(xué)顯微鏡相比優(yōu)點(diǎn)明顯，分辨率、靈敏度、放大率和熒光檢測(cè)信噪比都大大提高。對(duì)活細(xì)胞可以做分層掃描，進(jìn)行三維重建和測(cè)量分析后，對(duì)細(xì)胞內(nèi)微細(xì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化可進(jìn)行定性、定量、定時(shí)和定位分析檢測(cè)，可通過(guò)熒光標(biāo)記檢測(cè)細(xì)

2、胞內(nèi)離子濃度的變化比例及動(dòng)態(tài)變化。因此LSCM是細(xì)胞神經(jīng)生物學(xué)和生理學(xué)，藥物學(xué)及遺傳學(xué)等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新一代研究工具。在對(duì)有機(jī)組織分層掃描后得到的“光學(xué)切片”經(jīng)過(guò)三維重建后，能夠測(cè)量分析出細(xì)胞形態(tài)參數(shù)和熒光強(qiáng)度等等。 本文通過(guò)圖像插值、圖像復(fù)原和三維重建三個(gè)方面的研究來(lái)最終建立LSCM圖像序列的三維模型。由于序列切片圖像上像素之間的間隔小于切片之間的距離，必須使它們具有一致的分辨率、即達(dá)到各向同性才能應(yīng)用于三維重建。經(jīng)過(guò)對(duì)多種插

3、值算法的研究，最終確定了一種既可以保持相鄰切片的圖形過(guò)渡自然，又有良好的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的插值方法。對(duì)于激光掃描共焦顯微鏡圖像序列中存在的噪音問(wèn)題，提出了一種自適應(yīng)亮度補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)改進(jìn)激光掃描共聚焦顯微鏡圖像，實(shí)踐證明通過(guò)這種方法可以提高序列圖像的亮度連續(xù)性和視覺(jué)效果，可以更好的獲取圖像中的信息。在此基礎(chǔ)上，又提出了一種基于分析圖像的二維傅立葉頻譜的檢測(cè)方法。在此之后，將三維重建算法應(yīng)用于神經(jīng)突觸和在體皮膚的圖像序列得到了效果良好的三維模型。