活体细胞多维图象科学可视化方法的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文活体细胞多维图象科学可视化方法的研究姓名：熊俊申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：瞿安连20040416华中科技大学硕士学位论文摘要科学可视化是指运用计算机图形学和图象处理技术，将科学计算过程中或者是计算结果的数据转换为直观的图形或图象，在屏幕上显示出来并借助于交互技术进行处理的理论方法或技术。可视化技术作为一项帮助科学研究及生产实践的强有力的工具，发挥着越来越重要的作用。本文的工作针对活体细胞内囊泡的空间位置和运动过程研究中的经反卷积算法恢复后的多维荧光显微图象，根据可视化工作的需求，研究了科学可视化的主要方法

2、及相应的算法，并提出一些有效的方法使可视化技术更好的应用在活体细胞多维反卷积图象的研究中。本文的研究内容主要分为四个部分。第一部分介绍了所使用的荧光显微系统和深入研究三维荧光反卷积显微技术，这是实验中可视化的数据来源和基础。第二部分首先介绍科学可视化的对象、过程和观察方法，然后详细研究了可视化常用的两类方法面绘制和直接体绘制方法，重点研究了这两类方法的经典算法移动立方体算法和光线投射法。第三部分重点研究了将四维荧光反卷积显微技术和科学可视化相结合来研究活体细胞中囊泡运动的方法和过程。最后一部分首先介绍了可视化软件包的实现基础一可视化工具集vTK

3、，然后着重讨论了可视化软件包VolVision的主要框架和功能。关键词：科学可视化三维荧光反卷积显微技术四维荧光反卷积显微技术面绘制直接体绘制可视化工具集I华中科技大学硕士学位论文AbstractScientificvisualizationcallbeusedtodealwithprocessingorprocessedscientificdataandtodisplaythemonthescreenSOastoanalyzeandprocesstheseimagesinteractivelybyimageprocessingandcompu

4、tergraphicstechnique．Visualizationismoreandmoreimportantasapowerfultoolusedinscientificresearchandpractice．Thepurposeofthispaperfocusonthemulti-dimensionaldeconvolutionimagesusedtoobservethespatialpositionandmobilityofsecretoryvesiclesoflivingcell．Tomeettheneedsofscientificv

5、isualization，theclassicalmethodsandcorrespondingalgorithmsarestudied，andtableausefulproposalfortheapplicationofvisualizationofthemulti—dimensionaldeconvolutionimagesoflivingcell，Thispaperconsistsoffourparts．Thefirstpartconcernsindigitalimagingmicroscopesystemandthree—dimensi

6、onalfluorescencemicroscopythatweusedintheproject，theyarethebasisofOurwork、Inthesecondpart，wediscusstheobjects，programandobservingmethodsofscientificvisualization．Thentwofamiliarvisualizationmethods，isosurfacerenderinganddirectvolumerendering，arestudied．Twoclassicalalgorithms

7、，marchingcubesandraycasting，correspondedtothetwomethodsaredemonstratedandusedtoprocessthethree—dimensionaldeconvolutionimagesoffluorescencebeadandratpancreaticpcells．Thenextpartofpaperconcernedinthemethodandprogramtoresearchthespatialdistributionandmobilityofsecretoryvesicle

8、soflivingcell，usingthecombinationoffour·dimensionalfluorescencemicroscopyan