細胞内微細構造のSEM反射電子像の高解像化のための画像処理法の開発

细胞内微结构高分辨率SEM背散射电子图像图像处理方法的开发

基本信息

批准号：
22K12808
负责人：
田中成泰
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12808/
关键词：
最大エントロピー法走査型電子顕微鏡反射電子像 SEM 画像修復

项目摘要

走査電子顕微鏡（SEM）の反射電子像は、組成を反映した像コントラストが得られ、また試料作製が比較的容易なため、細胞の断面観察など医学・生物学分野で盛んに利用されている。しかし、反射電子像は、試料内で散乱され表面から飛び出してきた電子を使って像を描くため、散乱による広がりの分だけ像がボケる。特に生物試料は原子番号が小さいので、ボケの程度が大きい。また、実際の反射電子像にはノイズも加わり、解像度はさらに低下する。本研究では、反射電子像の解像度を向上させるための最大エントロピー法（MEM）に基づく新たな手法の開発を目指している。本手法は、医学・生物学試料のSEM反射電子像を対象とするが、本研究での具体的な適用対象としては、ヒト胎児腎細胞（HEK293T）のSEM反射電子像とする。今年度は、ボケの原因である試料中の電子散乱の広がりをGeant4を用いたモンテカルロシミュレーションを使って計算する予定であった。しかし、本研究に関連した分野でノイズ除去の新しい手法（Total Variation Regularization（TVR法））が発表され、この可能性について検討する必要が出てきたため先にノイズ除去について検討した。Matlabを用いてTVR法のスクリプトを作成、モデル像を用いてノイズ除去の効果を確認している。次に、Matlabを用いてMEMのスクリプトを作成した。ノイズやボケの程度の異なる様々なモデル像についてMEMを適用し、画像修復の程度を検証した。この結果、良い修復画像を得るには、点広がり関数を正確に見積もることが必要であること、実際のノイズの性質がMEMで扱うノイズの統計的性質に一致することが必要であることを確認した。

扫描电子显微镜（SEM）的背散射电子图像提供了反映成分的图像对比度，并且样品制备相对容易，因此广泛应用于医学和生物领域，例如用于细胞的横截面观察。然而，由于背散射电子图像是使用样品内散射并从表面喷射的电子创建的，因此图像会因散射引起的扩散量而变得模糊。特别是生物样本的原子序数较小，因此模糊程度较大。此外，噪声被添加到实际的背散射电子图像中，进一步降低了分辨率。在这项研究中，我们的目标是开发一种基于最大熵方法（MEM）的新方法来提高背散射电子图像的分辨率。该方法针对医学和生物样品的SEM背散射电子图像，但本研究的具体应用目标是人胚胎肾细胞（HEK293T）的SEM背散射电子图像。今年，我们计划使用 Geant4 进行蒙特卡罗模拟，计算样品中电子散射的扩散，这是模糊的原因。然而，在与本研究相关的领域中公布了一种新的噪声去除方法（Total Variation Regularization（TVR方法）），并且有必要考虑这种可能性，因此我们首先考虑噪声去除。使用 Matlab 创建了 TVR 方法的脚本，并使用模型图像确认了噪声去除的有效性。接下来，我们使用 Matlab 创建了一个 MEM 脚本。将MEM应用于各种不同程度噪声和模糊的模型图像，验证图像的恢复程度。结果表明，为了获得良好的修复图像，需要准确估计点扩散函数，并且实际噪声特性必须与 MEM 处理的噪声的统计特性相匹配。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

半導体p-n接合のSEMドーパントコントラストの検討

半导体p-n结的SEM掺杂对比研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kimoto Katsuhiko;Kimoto Suguru;Hoshi Noriyuki;Sato Yusuke;Yoneyama Yoshikazu;Takebe Jun;Ichikawa Tetsuo;Murata Hiroshi;Nishimura Masahiro;Minakuchi Shunsuke;Kawai Yasuhiko;大久保　力廣;岡本英治，矢野哲也，関根一光，井上雄介，白石泰之，山家智之，三田村好矩;岡本英治,三田村好矩;岡本英治;岡本英治，矢野哲也，関根一光，井上雄介，白石泰之，山家智之，三田村好矩;田中成泰
通讯作者：
田中成泰

SEM観察のための液中生物試料の簡便な調整法

一种在液体中制备用于 SEM 观察的生物样品的简单方法