激光扫描共聚焦显微镜具有成像分辨率高,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。细胞生物学研究对激光扫描共聚焦显微镜的应用提出了越来越高的要求,并且需要与之相适合的图像分析处理系统完成对共聚焦图像的处理、可视化及数据分析。 在实验室已经实现的针对激光扫描共聚焦显微镜的图像分析处理系统中包括:共聚焦数据场的预处理、基于Marching Cubes算法和交互体绘制算法的样本表面轮廓和内部结构的可视化以及一系列交互分析手段。在分析了共聚焦显微镜的原理和特点后,根据细胞生物学显微图像高分辨率的要求,为能得到更好的三维可视化结果,将自动聚焦和图像复原作为本文的主要研究方向。 针对激光扫描共聚焦显微镜扫描图像过程中自动聚焦能力的不足,提出了基于图像灰度和灰度梯度熵算子的二次聚焦评价方法,使共聚焦扫描显微镜在图像采集过程中实现自动对焦,提高图像的分辨率;同时针对共聚焦显微镜光路系统的特点及其对成像质量的影响,在对共聚焦系统点扩散函数进行理论推导后,采用基于统计学的最大似然估计方法对图像进行复原处理,用最大期望算法实现了该方法,改善了图像退化问题,有利于进一步的可视化和重建结果分析。 将以上研究成果结合到现有图像分析处理系统中,可以进一步提高图像三维可视化的质量以及结果数据分析的准确性,从而为更好地阐述其所揭示的生理学意义提供更为客观的依据。