結(jié)構(gòu)光顯微鏡連續(xù)斷層圖像預(yù)處理方法研究.pdf

1、探索了解大腦的工作機(jī)理是當(dāng)今國(guó)際科技領(lǐng)域中一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，大腦中的神經(jīng)元及其所組成的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅決定了生物體的認(rèn)知、情感、記憶等高級(jí)功能還為腦部疾病的研究提供重要的依據(jù)。近幾十年來，各種成像技術(shù)的快速發(fā)展，為腦科學(xué)的研究提供了可靠的工具。特別是快速、高分辨光學(xué)顯微成像技術(shù)的不斷發(fā)展改進(jìn)，使得包含復(fù)雜神經(jīng)元結(jié)構(gòu)信息的數(shù)據(jù)集以海量方式不斷增長(zhǎng)，這為腦科學(xué)領(lǐng)域?qū)ι窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的保障。特別是基于結(jié)構(gòu)光顯微鏡連續(xù)斷層成像

2、系統(tǒng)的出現(xiàn)使得大范圍、高分辨的全腦數(shù)據(jù)集的獲取速度再次提升。但是由于成像技術(shù)本身的局限性，再加上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的系統(tǒng)性成像又會(huì)帶來多種偽影從而使圖像質(zhì)量下降，為此亟需對(duì)包含神經(jīng)元形態(tài)信息的海量數(shù)據(jù)集進(jìn)行快速預(yù)處理，提升圖像質(zhì)量。
　　本文針對(duì)基于結(jié)構(gòu)光顯微鏡連續(xù)斷層成像系統(tǒng)所獲取的小鼠全腦神經(jīng)元數(shù)據(jù)集和包含細(xì)胞構(gòu)筑信息的數(shù)據(jù)集中存在的多種圖像退化問題，提出了一套全自動(dòng)預(yù)處理解決方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)包含神經(jīng)元、細(xì)胞等結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)集的校

3、正。本文所提出的預(yù)處理方案由以下四個(gè)部分組成：
　　（1）使用頻域陷波器和最大互相關(guān)系數(shù)法實(shí)現(xiàn)圖像條紋偽影去除和Section的拼接重建；
　?。?）基于形態(tài)學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)空洞識(shí)別和灰度校正，并通過均值曲線平滑法和參考值法分別實(shí)現(xiàn)Section內(nèi)和Section間的亮度不均勻校正；
　?。?）建立了Section軸向方位校正和通道間體素對(duì)齊的方法。
　　（4）基于MATALB并行工具箱設(shè)計(jì)Section級(jí)細(xì)粒度的并