宽场荧光显微图像复原研究

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1、分类号TP391.4密级公开UDC004.9学位论文编号D-10617-308-(2016)-01026重庆邮电大学硕士学位论文中文题目宽场荧光显微图像复原研究英文题目ResearchonWideFiledMicroscopicImageRestoration学号S130101026姓名丁妍芝学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师谭泽富教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要作为生物医学研究的基础材料，宽场荧光显微图像在生物医学领域有着重要地位。然而由于光子衍射等因素的影响，得到的宽场荧光微显图像质量发生退

2、化。为得到高质量图像，需采用图像复原算法对宽场荧光显微图像进行后续处理。根据点扩展函数是否已知，图像复原算法可分为图像盲复原算法和图像非盲复原算法。论文就宽场荧光显微图像复原进行了深入研究，主要研究工作如下:1.针对宽场荧光显微图像非盲复原的振铃效应以及复原图像细节模糊的问题，提出了结合RichardsonLucy（RL）和全变分模型的非盲复原算法。该算法通过图像金字塔和双层反卷积策略由粗到细地复原宽场荧光显微图像。在层间反卷积中，采用全变分正则的RL算法估算初步复原图像。全变分正则项和由粗到细的复原方法可以在复原出图像主体信息的同时有

3、效抑制振铃效应和噪声。在层内反卷积中采用的RL算法，由残差图像复原出细节图像。通过实验的方法确定了图像复原中图像金字塔的最佳层数。实验结果表明，该算法时间开销小，能在抑制图像振铃效应的同时复原出图像细节，并且其复原结果有较高的峰值信噪比和图像熵。2.针对宽场荧光显微图像盲复原中的不适定性问题，提出了基于光学传递函数正则化的宽场荧光显微图像盲复原算法。该算法在最大似然期望最大算法的基础上，结合了双层反卷积策略和光学传递函数正则项对图像进行复原。宽场荧光显微图像的光学传递函数存在平滑的紧支域，因此采用全变分正则光学传递函数可以很好地抑制点扩

4、展函数的不适定性。实验结果表明，该盲复原算法时间开销少，估算出的点扩展函数值接近真实值，复原图像的振铃效应被抑制，复原图像包含了较多的细节信息，且图像复原结果较高的峰值信噪比和图像熵。3.在理论研究的基础上，设计并实现了宽场荧光显微图像复原平台。在VisualStudio2013开发环境下，结合MFC和OpenCV开发出了具有图像导入模块、算法实现模块、图像显示模块的宽场荧光显微图像复原平台。测试结果表明，该平台能够有效地对宽场荧光显微图像实现非盲复原和盲复原的功能。关键词：图像复原，反卷积，正则化，光学传递函数I重庆邮电大学硕士学位论

5、文AbstractAbstractAsthebasismaterialforbiomedicalresearch,widefieldmicroscopicimagesplayasignificantroleinbiomedicalfield.However,becauseoftheinfluenceofdiffraction,thequalityofwidefieldmicroscopicimagesisdegradedinevitably.Togethighqualityimage,imagedeblurringrestoration

6、shouldbeappliedasapost-processingtechnology.Accordingtotheknowledgeofpointspreadfunction(PSF),imagerestorationalgorithmscanbedividedintotwocategories:non-blindimagerestorationalgorithmandblindimagerestorationalgorithm.Thisdissertationfocusesontheresearchofwidefieldmicros

7、copicimagerestoration,andthemaincontentsarelistedasfollows:1.CombiningRichardsonLucy(RL)algorithmandtotalvariationmodel,anon-blindimagerestorationalgorithmisproposedforwidefieldmicroscopicimages.Inthisalgorithm,bothimagepyramidandtwo-leveldeconvolutionschemesareappliedto

8、estimatelatentimagesfromcoarsetofine.TotalvariationregularizedRichardsonLucyalgorithmisusedforinter-lev