單顆粒冷凍電鏡重構(gòu)中圖像投影方向的估計(jì).pdf

1、近幾年，在單顆粒冷凍電鏡三維重構(gòu)中，面臨的主要挑戰(zhàn)是利用大量投影方向未知且隨機(jī)分布的二維圖像構(gòu)建一個(gè)可靠的三維模型。該過程首先必須要估計(jì)每幅二維圖像的投影方向?，F(xiàn)有的基于等價(jià)線估計(jì)圖像投影方向的方法對(duì)圖像的噪聲比較敏感。在本文中，我們提出了一種新的基于等價(jià)線和球面嵌入算法估計(jì)圖像投影方向的方法。該方法的核心思想是將圖像看作分布于單位球面的點(diǎn)，投影方向看作球體中心到該點(diǎn)的向量，投影方向夾角的弧度值看作單位球面上兩點(diǎn)之間的距離，最后將圖像投

2、影方向的求解問題轉(zhuǎn)化為所有圖像在單位球面分布的球面嵌入問題。本方法首先基于等價(jià)線和類似投票的直方圖統(tǒng)計(jì)法估計(jì)出所有圖像之間投影方向的夾角，然后選擇較可靠的夾角（圖像之間的距離）作為球面嵌入算法的輸入，球面嵌入算法在最大化滿足輸入的圖像間距離的情況下，估計(jì)出所有圖像在單位球面上的分布。其中，對(duì)兩個(gè)圖像投影方向的夾角估計(jì)過程是：先基于等價(jià)線利用其余圖像分別估計(jì)出這兩個(gè)圖像投影方向的夾角，然后再基于高斯平滑濾波的直方圖統(tǒng)計(jì)法對(duì)這兩個(gè)圖像的所有

3、夾角進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并將最高峰值對(duì)應(yīng)的夾角作為最終的夾角估計(jì)結(jié)果。經(jīng)理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證均得出，在所有圖像兩兩間夾角統(tǒng)計(jì)的直方圖中，最高峰值的高低可度量夾角的準(zhǔn)確度，且峰值越高夾角越準(zhǔn)確。整個(gè)方法中的關(guān)鍵問題是：以峰值為夾角準(zhǔn)確性的度量，選擇多少較可靠的夾角作為球面嵌入算法的輸入時(shí)，才能準(zhǔn)確地得到所有圖像投影方向的分布。
　　本文針對(duì)70S核糖體模擬產(chǎn)生了投影方向均勻分布的冷凍電鏡圖像，并對(duì)估計(jì)夾角的投票算法和估計(jì)投影方向的球面嵌入算法都