基于压缩感知的低剂量三维体荧光显微成像
图像与视频处理
2022-01-05 v1 计算机视觉与模式识别
机器学习
数据分析、统计与概率
仪器与探测器
光学
摘要
荧光显微镜一直是观察胚胎（体内）随时间长期成像生长的重要工具。然而，累积曝光对此类敏感活体样本具有光毒性。虽然光片荧光显微镜（LSFM）等技术可减少曝光，但不适用于深度成像模型。其他计算技术计算成本高且常缺乏复原质量。为应对此挑战，可使用各种低剂量成像技术，这些技术通过轴向（z 轴）少数切片实现三维体重建，但常缺乏复原质量。此外，轴向密集图像（小步长）采集计算成本高。为应对此挑战，我们提出一种基于压缩感知（CS）的方法，以不到一半的激发剂量、相同的信噪比（SNR）完整重建三维体。我们给出了理论并实验验证了该方法。为演示我们的技术，我们使用共聚焦显微镜以 0.1um 轴向采样捕获斑马鱼胚胎脊髓中 RFP 标记神经元的 3D 体（30um 厚度）。从结果中我们观察到，基于 CS 的方法能从不到整个光切片栈 20% 的数据实现准确的三维体重建。本工作开发的基于 CS 的方法可轻松应用于其他深度成像模态，如双光子和光片显微镜，其中降低样本光毒性是关键挑战。
引用
@article{arxiv.2201.00820,
title = {Low dosage 3D volume fluorescence microscopy imaging using compressive sensing},
author = {Varun Mannam and Jacob Brandt and Cody J. Smith and Scott Howard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.00820},
year = {2022}
}