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
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22K12808
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
田中 成泰 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (70217032)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 最大エントロピー法 / 走査電子顕微鏡 / 走査型電子顕微鏡 / 反射電子像 / SEM / 画像修復 |
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| Outline of Research at the Start |
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、最大エントロピー法のアルゴリズムに基づく新たな画像修復の手法を開発することで、SEM反射電子像の解像度の向上を狙う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。これまでにMEMやTotal Variation Regularization（TVR法）、BM3D法によるノイズ除去プログラムなど研究遂行に必要なプログラム群をMatlabを用いて作成し、ボケの程度が様々な実際のSEM像に適用している。まだ、断定的な結果は得られていないが、ノイズ除去処理後にMEM処理を行った方が良い結果が得られるようである。ただ、処理後の像に解像度の向上が見られず、背景の不定形模様が目立つものがある。このような結果になる原因として、生物試料に特有な要因が挙げられると思われる。すなわち、電子ビームによるダメージやコンタミ、チャージアップである。画像修復によって画像の品質をさらに向上させるには、これらの影響の少ない像を取得する必要があり、画像取得の条件を再検討して研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでにMEMやTVR法、BM3D法によるノイズ除去プログラムなど研究遂行に必要なプログラム群をMatlabを用いて作成し、ボケの程度が様々な実際のSEM像に適用している。MEMでは、点広がり関数はガウス型を仮定して解析を進めている。当初は、点広がり関数の形についてモンテカルロシミュレーションを用いて見積もる予定であったが、SEM観察条件がMEM処理の結果に大きな影響を及ぼすことが分かったので、観察条件を再検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
生物・医学系試料の場合、電子ビームによるダメージやコンタミ、チャージアップが発生しやすく、これらの影響を受けないようにSEM観察することが必要である。特に、高倍率観察では、それらの影響が出やすく、そのような像はMEM処理をしても解像度を向上させることは出来ない。そこで今後は、このような影響を出来るだけ避けるため低電流電子ビームを用いた観察を試み、MEM処理による効果を検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
