PDF《三维反卷积 SHARPSTACK™DECONVOLUTION》

三维反卷积 SHARPSTACK?DECONVOLUTION Image-Pro? 三维反卷积插入模组 在一组光切图像中定义一矩形感兴趣区(左侧图),右下 图显示经过 SharpStack 处理前后该区域中两张图之对比 概述 显微镜专家们都知道,要想从三维显微结构中获取 一组清晰的 Z 轴光切图像图像,是一项困难的挑 战.

Media Cybernetics 最新推出的 SharpStack? 三维反卷积模组,集成于被广泛应用的 Image- Pro? 软件平台之上,可以从一组模糊的光切图像 中提取出清晰的序列图像.不像其它的同类产品, SharpStack? 与Image-Pro? 的完美结合,提供您 完整而顺畅的工作流程:从图像采集、处理到图像 分析和反卷积,甚至三维重建,所有功能均在同一 软件环境中完成.该软件使用无相邻切面(no neighbor)、最接近相邻切面(nearest neighbor)和 反转滤波器 (inverse)等算法,可同时清晰化系列 光切图像中的单张或所有图像. 三维结构阐述 细胞和组积都是三维结构体.我们通过显微镜所观 察到的聚焦面的图像其实包含着焦面的信息,也包 含着来自于相邻平面的杂散光的贡献.因此,准确 地解读生物标本的三维结构,被光学图像的这一局 限性所限制.为解决这一问题,得到清晰可信的三 维图像,人们通常采用数字反卷积和共聚焦显微技 术两种方法. 相对共聚焦显微镜的优点 共聚焦显微镜(Confocal microscopy)使用共焦针孔 (pinhole)来阻挡非焦面来的杂散光,只有来自于焦面 的光可以通过共焦针孔并被其探测器探测.由于共 焦针孔的存在,被物镜搜集到的荧光信号只有极小 的部分被用于图像的生成.为了提高荧光信号的强 度,共聚焦显微镜只能增强激发光的强度.但这通 常会造成样品的光漂白(photobleaching)和光损害 (photodamage).另外,共焦显微镜的价格也较昂 贵. SharpStack 对话框 数字反卷积 与共焦显微镜所采用的方法的不同,数字反卷积技 术不使用共焦针孔,因此能将所有物镜搜集到的荧 光信号全部送到高灵敏度的 CCD 相机中形成图像. 它利用图像系统的点扩散函数(point spread function, PSF), 通过反卷积运算可将来自于非聚焦面的杂散光 对图像的影响从焦面图像中扣除.如果将显微镜的 光学系统定义为一个线性和无偏移的数学模型,那 么点扩散函数就可以用来描述显微镜的成像机理. 一个典型的荧光显微镜图像可表达为: [测量到的图像] = [PSF] * [理想图像] 这里 "*" 代表数学的卷积操作,那么反卷积操作可 表示为: [理想图像] = [测量到的图像] * [PSF] -1 即反卷积的过程就是求解[理想图像]的过程. 反转滤波器(Inverse) 是基于反函数的原理一步到 位的解决方案.图像的模糊可以被数学模型化为 理想图像与点扩散函数的卷积.在频域中,卷积 操作变为样品的傅立叶变换(Fourier Transform) 与光学变换函数(OTF)的乘积.光学变换函数即 是点扩散函数的傅立叶变换.反转滤波器使用测 量到的图像的傅立叶变换除以系统的光学变换函 数(OTF)而完成图像的还原. 最近相邻切面法 (Nearest Neighbor)一次仅对一 张图像进行反卷积.它使用来自于被处理面上下 相邻切面的信息来进行处理.用户可选择需处理 的相邻切面的数量.如果选择适当,这种方法能 生成接近于反转滤波器的图像质量但速度大大加 快. 无相邻切面法(no neighbor)只考虑同一平面中临 近像素点之间的相互影响,即二维的点扩散函数 (2D PSF).这一方法速度最快,但处理结果可能 不如另两种方法准确. SharpStack 系统要求: Image-Pro? Plus 或Image-Pro? Discovery 奔腾 III, 450Mhz 或以上 Microsoft Windows?98/ME/NT/2000/XP 推荐使用 512MB 内存 至少大于 3GB 的硬盘驱动器,在系统安装完毕 后,需要有额外的大于最大系列图像尺寸

4 倍的 存储空间 彩色显示器至少支持

16 位彩色图像(推荐使用

24 或32 位彩色图像显示器) 带硬件加速器件的 OpenGL? 图形加速卡,32M 内存,支持二维纹理化功能(2D Texturing) Media Cybernetics, Inc. 亚太办事处(新加坡): 电话 : +65.6245.4965 传真 : +65.6245.4967 电邮 : [email protected] 网址 : www.mediacy.com ? ?2003 Media Cybernetics. All trademarks and registered trademarks are property of their respective owners Pig Cerebellum 图像经 SharpStack 和 三维重建(3D Constructor)前后的对比