電子顕微鏡画像処理システムの開発

电子显微镜图像处理系统的开发

基本信息

批准号：
20051018
负责人：
安水卓生
金额：
$ 3.97万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、電子顕微鏡を用いた生体高分子の構造解析を目的とした、画像処理システムの開発を目的としたものである。これまで、Eos (Extensible Object-oriented system)という画像処理パッケージを作成してきた。今回は、その画像処理パッケージを拡張することを目的とした。具体的には、単粒子解析法、電子線トモグラフィー法に関する統合ツールを作成し、そのために必要なアルゴリズムの開発を行った。CTF補正の重要性に鑑み、デフォーカス量を決定し、補正ツールを作成した。3次元再構成に関して、重み付け逆投影法と組み合わせて、SIRT法を導入した。GPGPU、CELL等を用いた高速化を試みた。フーリエ変換に関しては、cufftを用いることの高速化を評価し、有効であることがわかった。また、ユーザーへのサポートを行うために、GUIを用いたプログラム開発のためのプラットフォームを作成した。Eosのすべての関数をrubyから呼び出せるように,ライブラリをシェアードライブラリ化すると共に、Swig (ラッパー自動生成プログラム)をEosに導入した。これにより、Ruby/Tk, Tc1/Tkなどのスクリプト言語から読み出すための開発が可能となった。現在、この環境を用いて、各種のツールを自動的にGUI化する環境の作成を続けている。また、単粒子解析、電子線トモグラフィー法共に、makefileを作成して、このmakefileをGUI化するためのツールVisualmakeもver1をreleaseした。これらのツールはすべて、ソースコードレベルで必要な研究者及び企業には提供しており、今年度も新たに1研究グループ、1企業に提供した。

本研究的目的是开发一种使用电子显微镜对生物聚合物进行结构分析的图像处理系统。到目前为止，我已经创建了一个名为 Eos（可扩展面向对象系统）的图像处理包。这次，我们的目标是扩展该图像处理包。具体来说，我们创建了一个用于单粒子分析和电子断层扫描的集成工具，并开发了必要的算法。考虑到CTF校正的重要性，我们确定了散焦量并创建了校正工具。对于 3D 重建，我们引入了 SIRT 方法与加权反投影方法相结合。尝试使用GPGPU、CELL等加速。关于傅里叶变换，我们评估了使用 cufft 的加速效果，发现它是有效的。此外，为了向用户提供支持，我们创建了一个使用 GUI 进行程序开发的平台。为了能够从 ruby 调用所有 Eos 函数，我们将该库设为共享库，并向 Eos 引入了 Swig（自动包装器生成程序）。这使得从 Ruby/Tk 和 Tc1/Tk 等脚本语言进行读取开发成为可能。目前，利用这个环境，我们正在继续创建一个自动将各种工具转换为 GUI 的环境。此外，我们还发布了 Visualmake 的第 1 版，该工具用于为单粒子分析和电子断层扫描方法创建 makefile，并将这些 makefile 转换为 GUI。所有这些工具都在源代码级别提供给需要它们的研究人员和公司，今年我们已将它们提供给一个研究小组和一家公司。