计算光学切片显微三维成像技术的研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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计算光学切片显微三维成像技术的研究

项目名称：计算光学切片显微三维成像技术的研究
项目类别：面上项目
批准号：60372079
申请代码：F010404
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2004-01-01-2006-12-31

项目负责人：何小海
负责人职称：教授
依托单位：四川大学
批准年度：2003

中文摘要：

目前三维显微成像技术有激光扫描共焦显微技术(LSCM)和计算光学切片显微成像技术（COSM）两种。与LSCM技术相比，后者具有图象质量高、对样本不产生漂白现象、价格便宜等优势。国外已有研究者开始深入研究该项新技术。但国内还没有对该领域引起足够的关注。 COSM技术的核心问题是已知样本在深度方向上的模糊序列图象，在系统的噪声模型和点扩展函数未知的情况下，运用信号处理、图象复原、信息光学等理论，如何正确真实快速地恢复出样本的三维图象。本研究围绕核心问题开展以下工作（1）广义三维可变的点扩展函数（PSF）的估计理论；（2）系统噪声模型研究；（3）序列图象解卷积算法研究（4）COSM与LSCM的对比研究；（5）系统的性能优化研究。本研究将取得一系列的理论和技术成果，力争在显微三维成像技术上有突破性的进展，开创国内COSM技术的新局面，为工作的进一步开展和应用系统的建立打下扎实的基础。

中文主题词：计算光学切片显微术；点扩展函数；图像解卷积；图像复原

英文摘要：

Computational Optical Sectioni

英文主题词： Computational Optical Sectioni

结论摘要：

计算光学切片显微三维成像技术（COSM）是三维显微成像技术的研究热点，具有重要应用价值。本课题取得了以下主要成果(1)分析了显微镜三维理论点扩展函数，与共焦显微方式进行了比较，提出了具有实用价值的三维高斯型点扩展函数模型；(2)根据小波理论，提出了一种新的精确估计高斯点扩展函数的方法；(3)提出了一种新的基于小波的层间点扩展函数预测算法，提出了改进的分块最近邻法；(4)提出了基于小波分解的逐点计算深度的改进频域预测复原算法；(5)改进了三维维纳滤波算法和三维增量维纳滤波复原算法；(6)提出了基于高斯点扩展函数模型的参数盲解卷积算法，具有计算简单、收敛较快等特点；(7)提出了基于图像分割和小波去噪的改进NAS-RIF算法，并应用在三维显微成像的复原中；(8)针对深度变化点扩展函数情况，提出了一种新的基于EM算法的最大似然图像复原算法，提出了基于深度变化点扩展函数模型的参数盲解卷积算法；(9)将神经网络、Markov随机场等理论应用在三维显微图像复原中，取得了不错的实验结果；(10)研究了COSM并行计算模型，并应用到主要解卷积算法中；(11)设计并研制了实用化COSM软、硬件系统。

成果综合统计