基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法技术

本发明专利技术公开了基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法。本发明专利技术中，不仅探索了相邻切片的电镜图像的关系，还探索和整合了生成的高分辨率电镜图像的特定先验，从一系列连续的低分辨率电镜图像中恢复高分辨率图像，使得所得到的超分辨率图像在空间尺寸上是原图像的r倍。得到的超分辨率图像应该尽可能地接近直接成像得到的高分辨率图像，即保持图像的真实性和准确性。本发明专利技术提出了第一个基于生成先验的大尺度电镜超分辨框架，实现高质量的大尺度电镜超分辨率，从而为电镜图像获取提供了更快速、更高效的解决方案，推动了电镜成像技术的发展，在感知指标和图像分割下游任务上均取得最佳结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子显微镜图像处理，具体为基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法。

技术介绍

1、电镜是生命科学中常用的成像技术，用于研究细胞、组织、细胞器和大分子复合物的超微结构，可以以纳米级分辨率捕捉生物样本的图像。然而，获得高质量的电镜图像通常需要严格且耗时的成像过程，涉及电流、孔径大小和探测器设置的精细调整。这个过程可能需要数年时间才能扫描成像宽视场（fov）样本。长时间的采集时间极大地限制了电镜成像在分析大样本中完整生物结构的应用，例如哺乳动物大脑中的神经元连接。现有的电镜超分辨率方法可以分为两种类型：从各向异性体积恢复各向同性体积，即沿轴向的提高分辨率，以及从横向维度的对应低分辨率观测中重建高分辨率图像。图像超分辨率能够从相应的低分辨率观测中恢复高分辨率图像，有潜力通过允许更快速且宽松的数据采集环境来彻底改变电镜成像，同时提供高质量的图像与广阔的视野。

2、但是实现更大放大倍数的电镜超分辨率以进一步减少捕捉时间仍然具有挑战性。基于自然图像的现有方法能够对4倍超分辨率任务取得满意结果，但未能满足更大倍数的需求。</p>
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【技术保护点】

1.基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤B中，使用双三次插值下采样得到对应低分辨率图像，其中下采样因子是大尺度因子，由此可得低分辨率－高分辨率电镜图像对。

3.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤C中，具体包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤C中，生成低分辨率图像对应的参考特征的过程中低分辨率图像中边界信息的部分保...

【技术特征摘要】

1.基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤b中，使用双三次插值下采样得到对应低分辨率图像，其中下采样因子是大尺度因子，由此可得低分辨率－高分辨率电镜图像对。

3.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤c中，具体包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤c中，生成低分辨率图像对应的参考特征的过程中低分辨率图像中边界信息的部分保留允许利用此类信息作为先验，将低分辨率图像映射到其相应的量化特征；为了充分利用这些先验，步骤d中提出了一个隐向量索引器来预测给定低分辨率图像对应码本中每个隐向量的概率；将隐向量索引器的输出表示为 ，选择概率最高的隐向量，从而获得预测的量化特征并将其输入解码器以生成参考高分辨率图像及低分辨率图像对应的参考特征；用于生成和的所有潜在向量都是从码本中获得的，其中包含高分辨率电镜图像的生成先验。

5.如权利要求1所述的基于生成先验的大尺度电子显微镜超分辨率方法，其特征在于：所述步骤f中，重建高分辨...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志伟，寿嘉腾，张若冰，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽省人工智能实验室，
类型：发明
国别省市：