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基于扩散模型的自监督三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法技术

技术编号:46375052 阅读:10 留言:0更新日期:2025-09-15 12:54
本发明专利技术公开了基于扩散模型的自监督三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,以解决现有三维荧光显微成像技术中因各向异性分辨率导致的生物结构解析不足、硬件改进方案复杂以及现有深度学习方法的强假设依赖等问题。该方法仅需轴向切片即可完成模型训练,彻底摆脱传统方法对轴向‑横向结构相似性的强假设限制,显著提升生物样本的普适性。且相较基于对抗学习的方案,本发明专利技术训练过程更加稳定,更易于训练。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维荧光显微成像,具体涉及一种基于扩散模型的自监督三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法


技术介绍

1、三维荧光显微成像技术作为生命科学领域的重要工具,能够实现细胞与分子结构的高分辨率三维观测,支持活体系统中动态过程的长时间追踪,在细胞交互作用研究、疾病机理解析及药物研发等方面发挥着关键作用。然而,受限于显微系统的各向异性点扩散函数及较大的轴向采样间隔,传统三维荧光显微成像的轴向分辨率显著低于横向分辨率,这种各向异性特征严重制约了对复杂生物三维结构的精细解析,因此实现三维各向同性或近各向同性分辨率成像具有重要的科学价值。

2、现有技术中主要通过光学路径改进提升分辨率各向同性。典型方法包括:多视角去卷积技术,如多视场线扫描共聚焦显微术通过三物镜序列扫描衍射极限线照明并结合多视场图像融合以改善分辨率均衡性;双视场平面照明显微术通过正交体数据融合实现各向同性分辨率;基于四光束干涉的三维结构光照明显微术利用样本对置反射镜实现近各向同性成像;以及轴向扫描光片显微术通过远程聚焦同步扫描与滚动快门采集提升轴向分辨率。然而,上述硬件改进方案存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于扩散模型的自监督三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤1)中采集的三维生物样本数据为体积图像,其由二维切片图像堆叠得到,且轴向分辨率低于横向分辨率。

3.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤2)中的点扩散函数具有三个空间维度,为三维矩阵结构。

4.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤4)中的无条件生成扩散模型的预训练过程如下:

5...

【技术特征摘要】

1.一种基于扩散模型的自监督三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤1)中采集的三维生物样本数据为体积图像,其由二维切片图像堆叠得到,且轴向分辨率低于横向分辨率。

3.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤2)中的点扩散函数具有三个空间维度,为三维矩阵结构。

4.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤4)中的无条件生成扩散模型的预训练过程如下:

5.根据权利要求1所述的三维荧光显微成像各向同性分辨率增强方法,其特征在于:所述步骤5)中的采用理论估计的一维高斯模糊核对预处理后数据的二维轴向切片高分辨率方向进行一维模糊处理,然后沿该方向下采...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭敏魏明哲刘华锋李玥
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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