共聚焦图像的可视化研究

【摘要】： 激光共聚焦扫描显微镜具有共焦成像分辨率高，能对细胞或组织内部进行非侵入式光学断层扫描而得到三维图像的优点，使其在生物医学邻域具有广泛的应用。 本研究结合激光共聚焦显微技术和计算机三维可视化技术，对细胞培养、染色、显微镜检测参数的优化，共聚焦数据的预处理，三维数据场的可视化中法向量的计算、数据的重建、交互等一系列问题进行了阐述，提出了基于二次多项式拟合的法向量估计算法，与传统的算法相比该算法有较强地抗噪声地能力，并且能同时适用于灰度数据场和二值数据场的法向量计算。本文通过面绘制实现了神经细胞外形轮廓的重建，直接体绘制实现了神经细胞胞内物质的三维分布的可视，面数据和体数据的混合绘制实现胞内物质动态过程的可视化，并通过共聚焦显微镜成像参数的选择与优化的讨论，法向量计算算子性能分析，各可视化方法的评价，从而建立起一套比较完善的共聚焦图像可视化的方法。应用本文建立的方法，我们实现了神经细胞的外形，胞内钙离子、一氧化氮的分布与其动态过程的可视化。