一種冷凍電鏡三維重構(gòu)算法的研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、冷凍電鏡技術(shù)是結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)重要的技術(shù)，近幾年由于它能夠獲得近原子分辨率的生物大分子結(jié)構(gòu)，開始被大力發(fā)展，其中由于單顆粒分析技術(shù)理論上能達(dá)到原子分辨率，得到了許多有效成果。而如何獲取單個(gè)生物大分子顆粒的投影方向則是單顆粒分析中最關(guān)鍵的問題。本文基于對(duì)每一個(gè)顆粒提供一些可能的投影方向的思路，圍繞著單顆粒分析的二維聚類、三維重構(gòu)等問題結(jié)合幾種機(jī)器學(xué)習(xí)算法展開了一系列研究。
　　本文首先基于自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)先對(duì)顆粒數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，然后在

2、低維空間中對(duì)顆粒進(jìn)行聚類，快速的得到了二維聚類后的類平均圖。通過初始模型得到投影圖，建立投影圖和平均圖之間的關(guān)系，基于K近鄰算法快速且準(zhǔn)確的找到與某個(gè)平均圖相似的若干投影圖，得到顆粒的若干個(gè)候選角度。然后基于迭代的方式在這些候選角度周圍進(jìn)行局部搜索，最終得到顆粒的真實(shí)投影角度，并得到蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)。
　　本文為了測(cè)試各個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)效果，首先分析了二維聚類算法的結(jié)果，并且證明了KD樹算法找到的候選角度確實(shí)分布在真實(shí)角度周圍，最后基于