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研究代表者は、本新学術領域の公募班員として、微分干渉顕微鏡像に含まれる位相情報を輝度情報化することにより細胞形態を低毒性で３次元可視化する「Riesz（リース）変換微分干渉法」、構造テンソルを用いて局所構造の形状と方位を求める方法、オプティカルフロー解析により３次元並進・回転運動の物理量を推定する方法を開発している。本研究課題では、さらに研究を発展させて、イメージングにより取得した多次元画像データから、生体の構造と運動を自動的に解析するソフトウェアを開発することを目的として研究を実施した。これまでの培養細胞レベルに対するイメージング・解析技術に加えて、生体環境での細胞・細胞集団・生体組織・個体レベルの解析に使えるような画像解析技術を開発し、実装までを含めた画像処理ソフトウェアの開発を行うことを目指して研究を進めてきた。その結果として、１．Riesz変換を含むモノジェニック解析信号による振幅・位相・方位解析ならびにそれを利用した顕微鏡観察法、２．構造テンソルによる形状・方位解析、３．オプティカルフローによる並進・回転運動の解析、４．画像セグメンテーション法による物体抽出の技術を開発し。さらに、これらの要素技術を、１．脳組織切片画像から３Ｄ画像を復元する技術、２．３Ｄ画像から神経細胞の形態と走行経路を自動解析する技術、３．４Ｄ画像中の細胞や粒子のトラッキング技術、４．神経活動の時空間伝搬特性の解析技術に応用した。
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