デハージングと画像形態学を用いた光シート画像の異方性強度の補正

Correcting anisotropic intensity in light sheet images using dehazing and image morphology.

• Tanveer Teranikar
• Victoria Messerschmidt
• Jessica Lim
• Zach Bailey
• Jung-Chih Chiao
• Hung Cao
• Jiandong Liu
• Juhyun Lee

抄録

光シート蛍光顕微鏡（LSFM）は、集光レーザー光シートを介して、組織形態の高度にコヒーレントな体積再構成を持つ動物モデルの多次元およびマルチスケールイメージングへのアクセスを提供します。直交照明と検出LSFMの経路は、最小限のフォトブリーチングと異なるパースペクティブビューを介して深部組織の光学的セクショニングを考慮しています。サンプルの回転と深部組織のスキャンはLSFMの主な利点を構成していますが、画像は、そのようなサンプルとマウントメディア間の屈折率の光の不一致や異なる深さにわたって異なる量子効率などのモダリティ内の内在的な問題に苦しむことがあります。これらの課題を克服するために、我々は、低出力対物レンズを使用して取得された大視野画像において、対称的なコントラストを達成するために、深度の詳細を改善するために統合された照明補正技術をここに紹介します。本研究では、深度に応じて放出される光束の角度分散が増加することから、デヘージングアルゴリズムと形態学的操作を組み合わせて、分離の悪い重なり構造を抑制した強度で強調することに成功した。提案した方法は、異なるLSFMモダリティ上でテストされ、関心領域の蛍光タグ付き領域の体積再構成に影響を与える異方性照明の補正に適用可能であることを説明するために、その適用性が示された。

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) provides access to multi-dimensional and multi-scale imaging of animal models with highly coherent volumetric reconstruction of the tissue morphology, via a focused laser light sheet. The orthogonal illumination and detection LSFM pathways account for minimal photobleaching and deep tissue optical sectioning through different perspective views. Although rotation of the sample and deep tissue scanning constitutes major advantages of LSFM, images may suffer from intrinsic problems within the modality, such as light mismatch of refractive indices between the sample and mounting media and varying quantum efficiency across different depths. To overcome these challenges, we hereby introduce an illumination correction technique integrated with depth detail amelioration to achieve symmetric contrast in large field-of-view images acquired using a low power objective lens. Due to an increase in angular dispersion of emitted light flux with the depth, we combined the dehazing algorithm with morphological operations to enhance poorly separated overlapping structures with subdued intensity. The proposed method was tested on different LSFM modalities to illustrate its applicability on correcting anisotropic illumination affecting the volumetric reconstruction of the fluorescently tagged region of interest.

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