首页> 中文学位 >基于TV正则化约束模型的三维断层相位显微镜图像重建
【6h】

基于TV正则化约束模型的三维断层相位显微镜图像重建

代理获取

目录

声明

致谢

摘要

图录

第一章 绪论

1.1 光学显微镜成像国内外研究现状

1.2 三维显微成像技术

1.2.1 基于干涉原理的三维断层显微成像技术

1.2.2 基于全息原理的三维显微成像技术

1.2.3 基于共聚焦系统的三维断层显微成像技术

1.3 压缩成像研究进展

1.4 科学问题

1.5 论文的组织结构

第二章 三维断层相位显微镜成像原理与系统实现

2.1 三维断层相位显微镜成像原理

2.2 相位调制

2.2.1 相位调制原理

2.2.2 相位调制的几种常用方法

2.3 相位提取算法

2.3.1 傅里叶变换分析法

2.3.2 移相法

2.4 三维断层相位显微镜系统装置介绍

2.5 本章小结

第三章 传统三维断层相位显微镜重建算法

3.1 三维断层重建原理

3.2 滤波反投影法

3.2.1 Radon变换

3.2.2 傅里叶切片定理

3.2.3 滤波反投影算法(FBP)

3.3 衍射层析近似重建法

3.3.1 Born近似

3.3.2 Rytov近似

3.4 本章小结

第四章 全变分正则化重建模型及其数值求解方法

4.1 重建模型框架

4.2 数据处理

4.2.1 前期数据处理步骤

4.2.2 插值方法研究

4.3 基于全变分的三维断层相位显微镜重建算法(BOSVS)

4.3.1 全变分(TV)在图像重建中的应用

4.3.2 重建模型目标函数

4.3.3 ADMM算法

4.3.4 BOSVS算法

4.4 实验及结果分析

4.4.1 仿真实验

4.4.2 真实实验

4.4.3 实验结果总结与讨论

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

作者简历

展开▼

摘要

光学显微镜是人类对微观领域探索过程中必不可少的工具。三维断层相位显微镜是近几年来提出的一种新型测量细胞三维断层折射率分布的方法。它使用激光多角度扫描细胞样品,并利用干涉测量的方式记录样品信息,最后在计算机中进行处理,重建样本内部结构。因为大多数细胞对可见光是透明的,因此传统光学显微镜存在对比度低,分辨率低等问题。而三维断层相位显微镜是利用细胞自身折射率对光波造成的不同相位延迟来成像,不仅提高了显微图像的分辨率,且不需要对细胞进行任何标定或染色,是一种无需造影剂的成像方式。
  传统的三维断层相位显微镜重建方法主要有基于相位近似的滤波反投影重建法(FBP)和考虑衍射的基于Born近似或者Rytov近似的直接傅里叶变换重建法(DF)。传统的断层相位显微镜重建方法存在的问题有:(1)对噪声比较敏感,对于涉条纹的精度要求很高。(2)重建图像存在边缘模糊的问题。在FBP方法中,边缘模糊的主要原因是滤波过程中并没有对图像的边缘进行区分。而DF方法中,主要是因为对边缘插值后会使边缘与周围像素点值接近,造成模糊。(3)对数据的完备性要求较高,当采样数据量较少时,会出现明显的条状伪影。
  本文针对传统重建方法的不足,以三维断层相位显微镜为硬件平台,在直接傅里叶变换重建的基础上引入全变分(TV)正则项,建立了一种新的基于TV的三维断层相位显微镜重建方法。TV表示图像离散梯度之和,是近几年图像重建领域的研究热点,被广泛应用于图像的保边去噪和对低采样数据的稀疏重建问题中。实验证明本文提出的方法不仅可以有效保持重建图像的边缘信息,消除噪声,同时对低采样角度下的投影数据有很好的重建效果。
  本文的主要贡献和创新点有:
  (1)在直接傅里叶变换重建算法的基础上引入全变分,建立TV-L2重建模型用于断层图像重建。
  (2)在求解上述模型的过程中使用交替乘子迭代(ADMM)算法,并引入Bergman Splitting算子,加速了算法收敛速度。
  (3)使用仿真数据和真实测量数据验证了算法的有效性,并与传统重建方法结果做了对比。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号