[發(fā)明專利]直接電子探測相機(jī)的成像方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備

有效

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113074627B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章新政;朱東杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院生物物理研究所
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04;G01B11/24
• 代理公司: 北京中強(qiáng)智尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11448
• 代理人: 呂夢雪

本發(fā)明公開了一種直接電子探測相機(jī)的成像方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備，涉及電子顯微鏡相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，主要在于能夠提高圖像的信噪比，進(jìn)而提高電子探測效率。其中方法包括：對所述原始圖像中的團(tuán)簇進(jìn)行分類，得到低信噪比團(tuán)簇和高信噪比團(tuán)簇；利用所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的圖像進(jìn)行三維重構(gòu)，得到所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型；基于所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型，計(jì)算所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的濾波函數(shù)；利用所述濾波函數(shù)對所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的圖像進(jìn)行濾波處理，并將圖像進(jìn)行疊加，得到所述冷凍樣品對應(yīng)的輸出圖像。本發(fā)明適用于直接電子探測相機(jī)的成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子顯微鏡相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種直接電子探測相機(jī)的成像方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)

在電子顯微鏡領(lǐng)域，特別是冷凍電子顯微鏡領(lǐng)域，直接電子探測相機(jī)的出現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的需要光電轉(zhuǎn)換的CCD(charge coupled device電荷耦合器件)相機(jī)極大地提升了電子探測速度和信噪比，直接電子探測相機(jī)通過制造的耐電子輻射損傷器件CMOS器件，直接檢測電子在MOS管上激發(fā)的電信號進(jìn)行成像，生成原始圖像，由于相機(jī)內(nèi)部讀取的原始圖像數(shù)量較多，受相機(jī)輸出能力的限制以及為了方便后續(xù)對原始圖像進(jìn)行處理，需要減少相機(jī)輸出原始圖像的數(shù)量和原始圖像的大小。

目前，在相機(jī)輸出圖像的過程中，通常采用質(zhì)心方法對原始圖像進(jìn)行處理，即通過原始圖像中團(tuán)簇內(nèi)所有像素的像素值和位置向量，計(jì)算團(tuán)簇的質(zhì)心，并基于計(jì)算的質(zhì)心，重新生成圖像并進(jìn)行輸出，以便減小輸出圖像的大小和減少輸出圖像的數(shù)量。然而，在重新成像的過程中質(zhì)心法認(rèn)為原始圖像中所有團(tuán)簇對應(yīng)的信噪比均是相同的，但實(shí)際上圖像中團(tuán)簇的信噪比并不是相同的，會存在一些信噪比較低的團(tuán)簇，如果直接利用這些信噪比較低的團(tuán)簇重新生成圖像，會導(dǎo)致重新生成的圖像中存在較多噪聲，進(jìn)而導(dǎo)致生成的圖像信噪比較低，尤其在電壓降低的過程中，背散射電子的數(shù)量增加，質(zhì)心法會導(dǎo)致生成圖像的信噪比明顯降低，進(jìn)而影響了電子探測效率，在利用生成的圖像進(jìn)行三維重構(gòu)時，會導(dǎo)致三維模型的分辨率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種直接電子探測相機(jī)的成像方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備，主要在于能夠提高圖像的信噪比，進(jìn)而提高電子探測效率，在利用生成的圖像進(jìn)行三維重構(gòu)時，能夠提高三維模型的分辨率。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種直接電子探測相機(jī)的成像方法，包括：

獲取直接電子探測相機(jī)拍攝的冷凍樣品的原始圖像；

對所述原始圖像中的團(tuán)簇進(jìn)行分類，得到低信噪比團(tuán)簇和高信噪比團(tuán)簇，并生成所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的圖像；

利用所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的圖像進(jìn)行三維重構(gòu)，得到所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型；

基于所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型，計(jì)算所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的濾波函數(shù)；

利用所述濾波函數(shù)對所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的圖像進(jìn)行濾波處理，并將所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的濾波處理后的圖像和所述高信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的圖像進(jìn)行疊加，得到所述冷凍樣品對應(yīng)的輸出圖像。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種直接電子探測相機(jī)的成像裝置，包括：

獲取單元，用于獲取直接電子探測相機(jī)拍攝的冷凍樣品的原始圖像；

分類單元，用于對所述原始圖像中的團(tuán)簇進(jìn)行分類，得到低信噪比團(tuán)簇和高信噪比團(tuán)簇，并生成所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的圖像；

重構(gòu)單元，用于利用所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的圖像進(jìn)行三維重構(gòu)，得到所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型；

計(jì)算單元，用于基于所述低信噪比團(tuán)簇和所述高信噪比團(tuán)簇分別對應(yīng)的三維模型，計(jì)算所述低信噪比團(tuán)簇對應(yīng)的濾波函數(shù)；