基于线粒体结构的神经组织显微图像配准技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹会文
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| 答辩日期 | 2017-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 韩华 |
| 关键词 | 神经组织显微图像 线粒体 特征提取 点集匹配 图像变形 |
| 英文摘要 | 逆向构建纳米尺度脑神经回路物理结构， 其目的是为探求神经回路结构与大脑 功能之间的关系提供依据。 目前国际上主要的研究机构采用序列切片电镜成像的方 式来获取纳米尺度脑神经回路物理结构， 该方法涵盖样品制备、切片、成像、图像 配准、三维重建等环节。 本文研究的神经组织序列切片显微图像配准方法， 是纳米 尺度脑图谱构建过程中的一个关键环节，目标是恢复神经组织样本的三维连续性和 几何特性，为后续重建分析提供良好的三维图像数据集。但神经组织序列图像配准 面临各种难题： 在样品制备、染色、切片、成像过程中不可避免的引入图像畸变， 如旋转平移、污染、组织形变等等；就切片本身来说，虽然相邻切片间的图像内容 具有一定的相似性， 但其相似程度取决于样品组织的局部结构和切片厚度，切片越 厚其相似性越低；此外，电镜图像分辨率可达到几纳米，而切片厚度为几十纳米， 因此图像在三维尺度上表现为各向异性。上述种种因素为神经组织序列显微图像的 配准带来了很大挑战。 目前的图像配准算法大多是基于传统图像特征进行配准，本文提出一种基于生 物学识别特征的图像配准方法，矫正序列切片在收集、成像过程中引入不可控的形 变，将序列切片图像约束在可更精确配准的范围，减少配准过程中的人工交互。 我 们选取线粒体中心点作为图像的配准点， 主要基于以下原因：线粒体的广泛分布保 证我们能够在整幅图像各个位置获取配准点信息；线粒体在切片上呈现的相似形状 便于我们进行检测并提取特征；线粒体长度一般在 1 微米至 2 微米之间， 70 纳米的 切片厚度能够保证我们可以在连续的十几张切片图像中获取相同的特征；此外，在 切片厚度为几十纳米时，上下层切片上线粒体形态和大小可能会有一定的变化，但 线粒体中心点的位置基本保持不变，这将减小切片厚度对图像配准精度的影响。因 此，选取线粒体中心点作为图像的配准点解决了神经组织序列显微图像配准点的获 取难题，这也正是本文的创新之处。 本文提出的基于线粒体结构的神经组织显微图像配准方法主要分为基于线粒体 的对准点提取、对准点匹配和基于控制点的神经组织显微图像变形等步骤。本文选 取果蝇蘑菇体序列切片电镜图像作为实验数据，应用基于线粒体结构的方法进行配 准，实验结果表明该方法能够很好地将神经组织显微图像进行配准，并且保持了生 物组织形态。 |
| 源URL | [http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/14632]  |
| 专题 | 毕业生_硕士学位论文 |
| 作者单位 | 中国科学院自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹会文. 基于线粒体结构的神经组织显微图像配准技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：自动化研究所
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