基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法技术

本发明专利技术属于生物医学领域，具体涉及一种基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法、系统、装置，旨在解决由于ATUM‑SEM由于连续超薄切片收集难度大导致获取的三维图像库在三维重建时轴向精度低的问题。本系统方法包括获取生物组织的序列切片集合；通过刻蚀方法逐次减薄切片厚度并获取对应厚度值和对应生物组织切片图像，构建每一个序列切片对应的生物组织切片图像集；分别对每一个生物组织切片图像集中的生物组织切片图像进行配准；将配准后的生物组织切片图像集进行整体配准，得到三维图像库。本发明专利技术降低了连续超薄切片收集的难度，提高了获取的三维图像库在三维重建时的轴向精度。

Three dimensional image database acquisition method based on slice etching and thinning of biological tissue sequence

The invention belongs to the biomedical field, in particular to a method, system and device for obtaining a three-dimensional image library based on the etching and thinning of biological tissue serial slices, which aims to solve the problem of low axial accuracy of the acquired three-dimensional image library in three-dimensional reconstruction due to the difficulty of collecting continuous ultra-thin slices by atum \u2011 SEM. The method of this system includes obtaining the sequence slice set of biological tissue, thinning the slice thickness step by step and obtaining the corresponding thickness value and the corresponding biological tissue slice image through etching method, constructing the corresponding biological tissue slice image set of each sequence slice, registering the biological tissue slice image set of each biological tissue slice image respectively, and registering the biological tissue slice image set after registration The slice image set is registered as a whole, and the 3D image database is obtained. The invention reduces the difficulty of collecting continuous ultra-thin slices and improves the axial accuracy of the acquired 3D image library in 3D reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法
本专利技术属于生物医学领域，具体涉及一种基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法、系统、装置。
技术介绍
借助于仪器仪表行业和计算机技术的快速发展，生物组织微观重建技术在近些年的发展非常迅速。近一个多世纪以来，在科技快速发展的同时，包括人类在内的整个地球生物界都面临越来越多的威胁，如各种新型疾病的出现、物种的加速消失等。虽然近些年生物医学领域对于个别疾病的研究取得了重大进展，但对于整个地球生物界面临的威胁而言，这样的进展远远不够。只有从最基本层面，即微观尺度上，将生物体的结构、功能以及二者的相互关系研究透彻，我们才能找到从根本上治疗疾病的方法，并能以此预测并预防一些新型疾病的出现。随着电子显微镜在生物医学研究中的广泛应用，虽然从分辨率方面比传统的光学显微镜提高了2～3个数量级，但电子显微镜对所观察样品的制备要求也更高。自从Watson在1958年首先提出铅化合物可以增加超薄切片中细胞超微结构的反差以来，目前国内外多采用Reynolds在1963年提出的柠檬酸铅作为常规铅染液。但多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤S10，获取生物组织的序列切片集合；/n步骤S20，对所述序列切片集合中每一个序列切片，通过刻蚀方法逐次减薄切片厚度并获取对应厚度值和对应生物组织切片图像，构建每一个序列切片对应的生物组织切片图像集；/n步骤S30，分别对每一个所述生物组织切片图像集中的生物组织切片图像进行配准，得到配准后的生物组织切片图像集；/n步骤S40，基于所述序列切片集合中各序列切片对应的配准后的生物组织切片图像集进行生物组织切片图像的整体配准，得到配准后的生物组织切片三维图像库。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S10，获取生物组织的序列切片集合；
步骤S20，对所述序列切片集合中每一个序列切片，通过刻蚀方法逐次减薄切片厚度并获取对应厚度值和对应生物组织切片图像，构建每一个序列切片对应的生物组织切片图像集；
步骤S30，分别对每一个所述生物组织切片图像集中的生物组织切片图像进行配准，得到配准后的生物组织切片图像集；
步骤S40，基于所述序列切片集合中各序列切片对应的配准后的生物组织切片图像集进行生物组织切片图像的整体配准，得到配准后的生物组织切片三维图像库。


2.根据权利要求1所述的一种基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法，其特征在于，步骤S20中“通过刻蚀方法逐次减薄切片厚度并获取对应厚度值和对应生物组织切片图像，构建每一个序列切片对应的生物组织切片图像集”，其方法为：
步骤S21，通过原子力显微镜AFM获取序列切片的切片厚度，并通过扫描电子显微镜SEM获取第一生物组织切片图像；
步骤S22，采用离子束刻蚀机IBE对序列切片进行刻蚀减薄处理，并通过反应离子刻蚀机RIE进行表面膜结构显著化刻蚀处理，得到第二序列切片；对所述第二序列切片，通过步骤S21的方法获取切片厚度和第二生物组织切片图像；
步骤S23，采用步骤S22的方法重复进行刻蚀，并获取每次刻蚀后的切片厚度和对应的生物组织切片图像，直至切片厚度值小于预设厚度值；
步骤S24，对各生物组织切片图像按其对应的切片厚度大小顺次排列，构建序列切片对应的生物组织切片图像集。


3.根据权利要求1所述的基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法，步骤S30中“分别对每一个所述生物组织切片图像集中的生物组织切片图像进行配准”，其方法为：
以每一个所述生物组织切片图像集中的第一幅切片图像为基准，通过sift特征点匹配算法和仿射变换算法得到该生物组织切片图像集中其他切片图像到第一幅切片图像的仿射变换矩阵；
基于所述仿射变换矩阵对所述生物组织切片图像集中其他切片图像进行形变。


4.根据权利要求2所述的基于生物组织序列切片刻蚀减薄的三维图像库获取方法，其特征在于，步骤S40中“基于所述序列切片集合中各序列切片对应的配准后的生物组织切片图像集进行生物组织切片图像的整体配准”，其方法为：
依次通过sift特征点匹配算法得到所述序列切片集合中第i个配准后的生物组织切片图像集的最后一幅切片图像与第i+1个配准后的生物组织切片图像集中的第一幅切片图像的对应点；i表示下标值；
基于所述对应点，采用薄板样条变换算法对所述第一幅切片图像进行非线性形变；
以非线性形变后的第一幅切片图像为基准，通过步骤S30的方法对第i+1个配准后的生物组织切片图像集中的切片图像进行配准。


5.根据权利要求2中所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏图，李琳琳，张丽娜，陈曦，韩华，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11