计算光学切片显微三维成像技术研究

计算光学切片显微三维成像技术研究

论文题目: 计算光学切片显微三维成像技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 陶青川

导师: 陈建国

关键词: 计算光学切片显微术,图象复原,点扩展函数,最近邻法,小波理论,深度预测,逆滤波,最大似然,最大期望,参数盲解卷积,深度变化点扩展函数

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前三维显微成像主要有激光扫描共焦显微术(LSCM)和计算光学切片显微术(COSM)两种。相比之下,后者具有信噪比高、对样本不产生漂白现象、价格便宜等优势,但也有速度较慢的弱点。可随着计算机技术、图象处理等迅速发展,COSM将有广阔的应用前景。目前国外一些研究者已开始深入研究COSM,取得了一些进展,主要有不需要迭代运算的最近邻、深度预测、逆滤波算法和需要迭代运算的最大似然、最大期望、参数盲解卷积,盲解卷积算法。前者计算速度较快,但复原效果不理想;后者的复原质量要好一些,但运算速度较慢。 COSM处理的问题是:在样本深度方向上的模糊序列图象已知,而成像系统的噪声模型和点扩展函数未知的情况下,怎样运用信号处理、图象复原、信息光学等,真实快速地恢复出样本的三维图象来。由于模糊序列图象数据量大,要作多幅图象的反卷积、三维重建以及显示,所以COSM除研究好的去模糊方法外,提高运算速度也是一个亟待解决的问题。本文在全面总结COSM相关研究的基础上,开展了以下工作: 1、成像系统的点扩展函数分析。点扩展函数在图象复原中具有重要作用。故本文从基尔霍夫衍射公式出发,详细推导了理想显微系统的三维点扩展函数,讨论、模拟了点扩展函数的横向、轴向的光强分布,以及系统的横向和轴向频响特性,与共焦显微方式进行了详细比较,还根据采样定律,确定了z轴方向的切片间隔表达式,且根据理想点扩展函数的特点,提出了具有实用价值的三维高斯型点扩展函数模型,它的光强分布和频响特性与理想点扩展函数相近,

论文目录:

关于博士论文原创性的郑重声明

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 COSM系统构成

1.3 显微三维成像原理

1.4 COSM的关键问题及难点

1.5 国内外研究现状及本文主要工作

1.6 论文安排

1.7 本章小结

第二章 图象复原的理论基础

2.1 前言

2.2 图象复原的历史与发展

2.3 图象复原的数学模型

2.4 图象复原问题的不适定性(ill-posed)

2.5 图象复原评价标准

2.6 图象中的噪声模型

2.7 本章小节

第三章 显微系统三维点扩展函数分析

3.1 前言

3.2 基尔霍夫衍射理论

3.3 薄透镜的三维成像分析

3.4 不同离焦情况的点扩展函数

3.5 点扩展函数三维光强分布特点

3.6 普通宽场显微镜与共焦显微镜的比较

3.7 系统的频响特性

3.8 基于高斯函数的三维点扩展函数的简化模型

3.9 本章小结

第四章 基于小波变换的高斯点扩展函数估计

4.1 前言

4.2 算法的原理

4.3 估计算法的细节和实现

4.4 实验结果

4.5 本章小节

第五章 改进最近邻复原算法

5.1 前言

5.2 最近邻算法基本原理

5.3 层间点扩展函数的预测

5.4 改进分块最近邻法复原算法

5.5 模拟样本实验

5.6 实际样本复原结果

5.7 本章小节

第六章 基于频域的深度预测算法

6.1 前言

6.2 频域法深度预测算法

6.3 基于小波变换的深度预测

6.4 本章小节

第七章 逆滤波法及其改进

7.1 前言

7.2 三维成像的逆滤波法

7.3 改进的维纳滤波算法

7.4 实验结果与讨论

7.5 本章小节

第八章 基于统计成像模型的复原算法研究

8.1 前言

8.2 显微成像的统计模型

8.3 最大似然法图象复原算法

8.4 参数盲解卷算法(parametric blind deconvolution):

8.5 实验结果与讨论

8.6 本章小节

第九章 改进的NAS-RIF三维盲解卷积算法

9.1 前言

9.2 常用IBD算法

9.3 NAS-RIF算法及其改进

9.4 改进后的算法在三维图象复原的应用

9.5 本章小节

第十章 基于深度变化成像模型的三维显微图象复原

10.1 前言

10.2 成像模型和算法研究

10.3 实验结果

10.4 本章小结

全文总结

攻读博士学位期间的主要论文和成果

致谢

参考文献

发布时间: 2005-10-08

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