基于像散的三維超分辨定位顯微成像技術(shù)及過程優(yōu)化.pdf

1、超分辨定位顯微成像技術(shù)自從誕生以來，因具有打破衍射極限的超高空間分辨率以及系統(tǒng)簡易的特點(diǎn)在生物學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。由于在納米尺度進(jìn)行生命科學(xué)問題的研究通常需要立體三維的空間信息，三維超分辨定位顯微成像方法應(yīng)運(yùn)而生。在目前實(shí)現(xiàn)三維超分辨定位顯微成像的方法中，基于光學(xué)像散實(shí)現(xiàn)的方法由于實(shí)現(xiàn)簡單且效果好而備受青睞，但是目前缺乏對其實(shí)現(xiàn)方法性能的定量分析，從而無法為生物問題依賴的實(shí)驗(yàn)過程提供有效的成像優(yōu)化方案。
　　為了克服上述困難，本論

2、文通過對三維成像系統(tǒng)以及采集后圖像處理方法進(jìn)行全面的定量分析對比，提供了一個優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案，得到了較優(yōu)的成像深度及定位精度，為三維超分辨定位顯微成像的系統(tǒng)搭建和圖像處理提供了很有價值的參考。
　　本文的三個主要工作如下：
　　(1)三維超分辨定位顯微成像系統(tǒng)的優(yōu)化。分析了基于像散的三維成像系統(tǒng)中關(guān)鍵器件——柱面鏡的位置及焦距參數(shù)對點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的影響，得到了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最優(yōu)時的柱面鏡參數(shù)。
　　(2)圖像處理方法的優(yōu)化。首先

3、，分析比較不同的原始圖像預(yù)處理方法，得到對三維超分辨數(shù)據(jù)最優(yōu)的圖像預(yù)處理方法；其次比較不同的單分子定位算法在基于像散的三維成像中的定位效果，獲得在特定成像深度范圍內(nèi)最優(yōu)的單分子定位算法；最后初步設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于GPU并行計算架構(gòu)的三維數(shù)據(jù)處理方法，使整個數(shù)據(jù)分析過程在數(shù)據(jù)處理速度上得到優(yōu)化。
　　(3)通過仿真和熒光小球模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于本系統(tǒng)優(yōu)化后的實(shí)現(xiàn)效果，并且通過細(xì)胞微管成像實(shí)驗(yàn)和腦片成像實(shí)驗(yàn)得到基于本系統(tǒng)的三維超分辨定位顯微