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Reconstrução tridimensional de imagens com o uso de deconvolução a partir de seções bidimensionais obtidas em microscopia óptica (2003)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: HOMEM, MURILLO RODRIGO PETRUCELLI - IFSC
  • USP Schools: IFSC
  • Sigla do Departamento: FFI
  • Subjects: PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS; MICROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA
  • Language: Português
  • Abstract: A restauração de imagens obtidas através de microscopia de seccionamento óptico computacional, utilizando técnicas de fluorescência, é um problema relevante em muitas aplicações biológicas. Diversos métodos foram propostos nos últimos anos, com diferentes graus de sucesso para melhorar a qualidade destas imagens, mas a complexidade dos dados e o custo computacional do processamento ainda permanecem como fatores limitantes neste problema. Consideramos, neste trabalho, várias metodologias para a deconvolução de imagens tridimensionais obtidas em microscopia de fluorescência wide-field, onde propomos métodos lineares não iterativos e também algoritmos iterativos não lineares, que incorporam a presença do ruído Poisson nas observações devido a baixa contagem de fótons. Ainda, propomos duas abordagens específicas para a redução do ruído Poisson, sendo a primeira baseada em um critério de máximo a posteriori e a segunda na transformação de Anscombe. O primeiro algoritmo de deconvolução linear não iterativo é um método de dois passos baseado em um filtro de restauração não linear derivado a partir de um critério de máximo a posteriori, que considera uma distribuição de Poisson para modelar o ruído presente na imagem observada. O segundo, é um filtro de mínimo erro médio quadrático derivado usando o princípio da ortogonalidade no domínio de Fourier a partir de um modelo para o ruído Poisson. Os métodos iterativos não lineares são baseados na teoria de Projeçõessobre Conjuntos Convexos, sendo que propomos o uso de cinco conjuntos de restrições convexas. Estas restrições são derivadas de forma a deconvoluir a imagem observada com a função de espalhamento pontual do microscópio, recuperar parte das frequências perdidas devido à função de transferência óptica do sistema, garantir a positividade da solução e, também, prevenir erros introduzidos pelo processo de reguralização. Os algoritmos foram analisados utilizando ) imagens sínteticas com diferentes níveis de ruído Poisson e com imagens de espécimes reais. Os métodos também foram comparados com os algoritmos Maximum Likelihood Expectation Maximization e Reguralized Linear Least Squares, apresentando boa performance em termos visuais e também uma boa relação custo-benefício. Ainda, propomos uma metodologia eficiente para a esqueletização tridimensional de estruturas tubulares, como neurônios e artérias, através do cálculo numérico de campos vetoriais e da estimação de curvaturas principais usando o mapa de Weingarten. Dada uma imagem binária, o método consiste em gerar uma imagem em tons cinza, correspondente à magnitude de um campo de vetores, seguido por uma busca de pontos que pertencem aos vales de potenciais. Pode-se mostrar que estes pontos correspondem à transformação do eixo médio. Apresentamos resultados para contornos bidimensionais e também para imagens tridimensionais de neuronios e artérias. O algoritmo demonstrou uma boa performance, uma vez que o campovetorial pode ser rapidamente calculado usando algoritmos de transformada rápida de Fourier
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 03.10.2003
  • Acesso online ao documento

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    Exemplares físicos disponíveis nas Bibliotecas da USP
    BibliotecaCód. de barrasNúm. de chamada
    IFSC82001564Te1564
    How to cite
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    • ABNT

      HOMEM, Murillo Rodrigo Petrucelli; COSTA, Luciano da Fontoura; MASCARENHAS, Nelson Delfino d'Ávila. Reconstrução tridimensional de imagens com o uso de deconvolução a partir de seções bidimensionais obtidas em microscopia óptica. 2003.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2003. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-27112014-143758/pt-br.php >.
    • APA

      Homem, M. R. P., Costa, L. da F., & Mascarenhas, N. D. d'Á. (2003). Reconstrução tridimensional de imagens com o uso de deconvolução a partir de seções bidimensionais obtidas em microscopia óptica. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-27112014-143758/pt-br.php
    • NLM

      Homem MRP, Costa L da F, Mascarenhas ND d'Á. Reconstrução tridimensional de imagens com o uso de deconvolução a partir de seções bidimensionais obtidas em microscopia óptica [Internet]. 2003 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-27112014-143758/pt-br.php
    • Vancouver

      Homem MRP, Costa L da F, Mascarenhas ND d'Á. Reconstrução tridimensional de imagens com o uso de deconvolução a partir de seções bidimensionais obtidas em microscopia óptica [Internet]. 2003 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-27112014-143758/pt-br.php

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