顯微光學(xué)切片斷層圖像預(yù)處理方法研究.pdf

1、如何準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)腦是現(xiàn)代科學(xué)研究中一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),其中神經(jīng)結(jié)構(gòu)是腦功能與疾病發(fā)病機(jī)制研究的重要基礎(chǔ)。隨著顯微成像技術(shù)的發(fā)展,特別是大范圍、高分辨光學(xué)顯微成像技術(shù)的出現(xiàn),不斷獲取的海量復(fù)雜神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)集為腦科學(xué)研究提供了有力的工具。面對(duì)全腦高分辨成像帶來的海量復(fù)雜數(shù)據(jù),全自動(dòng)的圖像處理方法成為了知識(shí)挖掘的必要方法和工具。然而,由于樣本制備和成像過程產(chǎn)生的多種偽影會(huì)使圖像質(zhì)量下降,因此對(duì)海量復(fù)雜神經(jīng)解剖圖像處理方法提出了新的需求。

2、r>　　基于顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)量達(dá)5TB的尼氏染色和8TB的高爾基染色小鼠全腦結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集,針對(duì)原始切片圖像存在的多種偽影,本文提出了一套用于組織染色顯微光學(xué)圖像的全自動(dòng)偽影去除方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)包含細(xì)胞、血管等結(jié)構(gòu)復(fù)雜圖集的校正。本文對(duì)偽影的去除包括以下幾個(gè)方面:(1)使用移動(dòng)中值濾波的方法對(duì)圖像的均值投影曲線進(jìn)行平滑,并使用計(jì)算得到的校正系數(shù)去除圖像中的條紋噪聲;(2)使用腦輪廓做掩膜提高非均勻背景提取的準(zhǔn)確性,將原圖與

3、非均勻背景相減校正染色不均勻?qū)е碌膱D像亮度不均勻;(3)使用形態(tài)學(xué)濾波的方法對(duì)圖像中存在的不規(guī)則亮斑進(jìn)行去除;(4)使用分割后腦內(nèi)包埋劑的均值為參考,將各個(gè)斷層統(tǒng)一到相同亮度。
　　尼氏染色和高爾基染色小鼠全腦數(shù)據(jù)集經(jīng)過本文方法處理后,全腦各區(qū)域亮度均勻,圖像質(zhì)量較處理前有明顯的提升,校正后的圖像能夠清晰的展示細(xì)胞構(gòu)筑、血管拓?fù)浜蜕窠?jīng)細(xì)胞形態(tài)。亮度均勻的高質(zhì)量全腦圖集可以結(jié)合胞體分割、血管追蹤和細(xì)胞形態(tài)檢測(cè)等方法,用于胞體、血管以