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。

扫描电子显微镜的散射电子图像（SEM）提供了反映组成的图像对比度，并且由于它们相对容易制备样品，因此它们在医学和生物学领域很受欢迎，例如观察细胞的横截面。但是，散射的电子图像用于使用样品中散射并从表面弹出的电子绘制图像，因此图像被散射程度变得模糊。特别是，生物样品的原子数较小，因此模糊程度很大。此外，将噪声添加到实际散射的电子图像中，从而进一步降低分辨率。这项研究旨在基于最大熵方法（MEM）开发一种新方法，以改善反射电子图像的分辨率。该方法旨在用于医学和生物样品的SEM散射电子图像，但是本研究中的特定应用是针对人胎儿肾细胞的SEM散射电子图像（HEK293T）。今年，我们计划使用Geant4使用Monte Carlo模拟来计算样品中电子散射的扩散。但是，在与这项研究有关的领域中宣布了一种新的去除噪声方法（总变化正则化（TVR方法）），因此有必要考虑这种可能性，因此首先考虑了噪声。使用MATLAB创建了TVR方法脚本，并使用模型图像确认了去除噪声的效果。接下来，我使用MATLAB创建了一个MEM的脚本。将MEM应用于具有不同程度的噪声和模糊的各种模型图像，并验证了图像修复程度。结果，已经证实，要获得良好的维修图像，必须对点扩散函数进行准确的估计，并且实际的噪声属性必须与MEM处理的噪声的统计属性匹配。

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