全内反射荧光显微镜中的轴向超分辨技术研究

发布时间：2023-04-05 01:28

　　全内反射荧光显微(Total internal reflection fluorescence microscopy,TIRFM)成像技术以其特有的宽场方式照明,具有低光毒性,高信噪比的特点,适合用于活细胞组织的生物动力学研究。然而TIRFM成像技术可实现的轴向分辨率仍属于宽场范围,为此,多角度全内反射荧光显微(Multi-angle Total internal reflection fluorescence microscopy,Multi-angle TIRFM)成像技术被提出,该技术通过改变激发光的入射角度,产生不同穿透深度的倏逝波,激发样品成像,然后将多角度下采集到的图像组成序列,构建数学前向模型,使用ADMM(Alternating direction method of multipliers,ADMM)算法重构出样品的三维结构,可实现轴向超分辨。本论文基于Multi-angle TIRFM成像技术,针对现有ADMM重构算法对参数选择要求严格的问题,提出一种改进算法,命名为r-ADMM(relaxed-Alternating direction method of mul...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 荧光显微成像
        1.1.2 衍射极限
        1.1.3 超分辨荧光显微成像技术
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题的来源及主要工作
2 全内反射荧光显微成像原理及技术
    2.1 全内反射荧光显微成像基本原理
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 TIRFM成像技术分类
    2.2 多角度全内反射荧光显微成像
        2.2.1 系统原理
        2.2.2 数学前向模型
        2.2.3 逆问题求解
            2.2.3.1 对偶上升法
            2.2.3.2 增广拉格朗日乘子法
            2.2.3.3 ADMM算法
            2.2.3.4 PPXA算法
    2.3 本章小结
3 成像系统及轴向超分辨的算法实现
    3.1 显微成像系统
    3.2 轴向超分辨的算法实现
        3.2.1 图像形态学处理
            3.2.1.1 膨胀与腐蚀
            3.2.1.2 开运算和闭运算
            3.2.1.3 顶帽变换和底帽变换
        3.2.2 重构深度图像
            3.2.2.1 r-ADMM算法重构深度图像
            3.2.2.2 r-ADMM算法仿真模拟微管实现轴向超分辨
    3.3 本章小结
4 实验数据处理及分析
    4.1 细胞组织样品图像轴向超分辨的实现
        4.1.1 不同算法重构三维图像
        4.1.2 r-ADMM算法收敛速度分析与对比
    4.2 活细胞线粒体轴向超分辨的实现
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果
致谢



本文编号：3782448