「電子線トモグラフィー」の版間の差分

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== [[連続傾斜像の撮影]] ==
 
== [[連続傾斜像の撮影]] ==
<div> 同一視野で撮影すると試料を特定の軸に対して一定間隔で回転した画像になります。</div>
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<div> この手法で撮影すると試料を特定の軸に対して一定間隔で回転した画像になります。また、回転角度が大きくなるにつれて視野は広くなるので、映っている物体は回転軸の中心に集まってきます。</div>
 
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 傾斜画像の中心付近の画像の相関から、それぞれの傾斜画像の大まかな位置を合わせます。
 
 傾斜画像の中心付近の画像の相関から、それぞれの傾斜画像の大まかな位置を合わせます。
  
<div>[[Media:1WDC-Tom-2dSet.zip|入力ファイル]](Y軸周りに±60°の範囲で2°)<br>
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<div>[[Media:1WDC-Tom-2dSet.zip|入力ファイル]](Y軸周りに±60°の範囲で2°刻みで回転)<br>
 
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===位置合わせ===
 
===位置合わせ===
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====[[mrcImageCorrelation]]を使用した場合====
 
====[[mrcImageCorrelation]]を使用した場合====
 
<div> [[Media:Makefile-Tomogram.zip|こちらのMakefile]]を使用して位置合わせを実行します。Makefileを使用せずにコマンドを逐次入力しても位置合わせは可能ですが、[[mrc2Dto3D]]用の入力ファイルリストを作成する必要があります。</div>
 
<div> [[Media:Makefile-Tomogram.zip|こちらのMakefile]]を使用して位置合わせを実行します。Makefileを使用せずにコマンドを逐次入力しても位置合わせは可能ですが、[[mrc2Dto3D]]用の入力ファイルリストを作成する必要があります。</div>
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====実行例2(2軸回転)====
 
====実行例2(2軸回転)====
 
<div>2軸で回転した画像にて3次元再構成を行います。</div>
 
<div>2軸で回転した画像にて3次元再構成を行います。</div>
<div>[[Media:1WDC-double-2dSet.zip|入力ファイル]](全ファイル)<br>
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<div>[[Media:1WDC-Tom1-2dSet.zip|入力ファイル]](X, Y軸周りに±60°の範囲でそれぞれ10°刻みで回転)<br>
 
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<tr>  
<td><p align="Center">[[画像:1WDC-double-2dSet.png]]<br>
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<td><p align="Center">[[画像:1WDC-Tom1-2dSet.png]]<br>
[[mrcImageMake2DArrayImage]](N=12)で表示<br></p>  
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X軸は30°、Y軸は10°刻みで表示<br></p>  
 
</td>  
 
</td>  
 
</tr>  
 
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<div>[[Media:1WDC-shift1.3d|参照ファイル]]</div>
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<div>[[Media:Makefile-Tomogram.zip|こちらのMakefile]]を使って、補正およびアラインメント、3次元再構成を行います。</div>
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make All
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<div>出力ファイル</div>
 
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<tr>  
 
<tr>  
<td><p align="Center">[[画像:1WDC-shift1-3d.png]]<br>
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<td>xy平面</td>
xy平面<br></p>
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<td>yz平面</td>
</td>  
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<td>zx平面</td>
<td><p align="Center">[[画像:1WDC-shift1-3d2.png]]<br>
+
</tr>
yz平面<br></p>  
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<tr>
</td>  
+
<td>[[画像:Outdata-Tomogram2.png]]</td>  
 +
<td>[[画像:Outdata1-Tomogram2.png]]</td>  
 +
<td>[[画像:Outdata2-Tomogram2.png]]</td>  
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</tr>  
 +
</table>  
 +
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<tr>
 
<td><p align="left">最小<br>  
 
<td><p align="left">最小<br>  
 
最大<br>  
 
最大<br>  
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標準誤差<br></p>  
 
標準誤差<br></p>  
 
</td>  
 
</td>  
<td><p align="left">0 (0, 0, 0)<br>  
+
<td><p align="left">-0.0012516 (30, 25, 51)<br>  
4 (31, 26, 26)<br>  
+
0.0027149 (31, 31, 38)<br>  
0.0116844<br>  
+
4.84671e-06<br>  
0.147033<br>  
+
0.000196091<br>  
0.000287174<br></p>  
+
3.82989e-07<br></p>  
 
</td>  
 
</td>  
 
</tr>  
 
</tr>  
 
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<div>今回は[[Media:Makefile-Tomogram.zip|こちらのMakefile]]を使って3次元像を作成します。</div>
 
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== [[電子線トモグラフィー画像のもつ問題点]] ==
 
== [[電子線トモグラフィー画像のもつ問題点]] ==

2014年4月23日 (水) 02:51時点における版

電子線トモグラフィーとは、電子顕微鏡を用いた3次元再構成法の一つで、同一視野を様々な方向からの投影された電子顕微鏡像をコンピュータの中で三次元像に再構成し、コンピュータを使って断層像(トモグラム)を作成する手法です。

 下記にその手順を順に述べていきます。

連続傾斜像の撮影

 この手法で撮影すると試料を特定の軸に対して一定間隔で回転した画像になります。また、回転角度が大きくなるにつれて視野は広くなるので、映っている物体は回転軸の中心に集まってきます。


1WDC-Tom-2dSet.png

1軸回転

Input1-Tomogram.png

2軸回転


画像の補正

 傾斜画像では、視野全体がアンダーフォーカスとなるように、通常の電子顕微鏡撮影よりも大きなデフォカース値をとる場合が多いです。その場合、LaB6などの電子銃では第一トーンリングより外側の情報がほとんど無いために、CTF補正等は必要ありませんが、電界放出銃を利用した場合には、場合によっては間違った情報を与える場合があるので注意が必要です。

ラフ・アラインメント

 傾斜画像の中心付近の画像の相関から、それぞれの傾斜画像の大まかな位置を合わせます。

入力ファイル(Y軸周りに±60°の範囲で2°刻みで回転)

1WDC-Tom-2dSet.png
10°刻みで表示


前処理(窓関数)

 窓関数を掛けて画像端のノイズを除去します。


今回は横80%、縦90%の窓関数を掛けます。
コマンド(1枚目の場合): mrcImageWindowing -i Set1000.roi -o Set1000.mask -W 0.2 0.2 0.1 0.1


こちらのMakefileを使用すると全てのroiファイルについて処理を行います。
設定内容
# For Windowing
WIN_X=0.2
WIN_X_MAX=0.2
WIN_Y=0.1
WIN_Y_MAX=0.1
WIN_MODE=18
コマンド
make Windowing


出力ファイル

1WDC-Tom-mask-2dSet.png
10°刻みで表示


位置合わせ

mrcImageCorrelationを使用した場合

 こちらのMakefileを使用して位置合わせを実行します。Makefileを使用せずにコマンドを逐次入力しても位置合わせは可能ですが、mrc2Dto3D用の入力ファイルリストを作成する必要があります。


実行例1
入力ファイル

1WDC-Tom-mask-2dSet.png
10°刻みで表示


コマンド
make CorFit1


1WDC-Tom-Fit-2d.png
10°刻みで表示


ファイン・アラインメント

 傾斜画像の軸の位置、角度を出来る限り一致させます。

3次元再構成

 2次元画像のセットから3次元画像を再構成します。

mrc2Dto3Dで実行

実行例1

 連続傾斜像の撮影で軸にズレがない場合は角度刻みをそのまま入力ファイルリストに設定します。


入力ファイル

1WDC-Tom-Fit-2d.png
10°刻みで表示


コマンド: mrc2Dto3D -i Input.3dlst -o Input.3d -m 1


出力ファイル
xy平面 yz平面 zx平面
Outdata-mrc2Dto3D.png Outdata1-mrc2Dto3D.png Outdata2-mrc2Dto3D.png

最小

最大
平均値
標準偏差

標準誤差

-0.00437076 (39, 34, 36)

0.00799233 (37, 34, 36)
3.45089e-06
0.000342836

6.69601e-07


実行例2(2軸回転)

2軸で回転した画像にて3次元再構成を行います。
入力ファイル(X, Y軸周りに±60°の範囲でそれぞれ10°刻みで回転)

1WDC-Tom1-2dSet.png
X軸は30°、Y軸は10°刻みで表示


こちらのMakefileを使って、補正およびアラインメント、3次元再構成を行います。


コマンド
make All
出力ファイル
xy平面 yz平面 zx平面
Outdata-Tomogram2.png Outdata1-Tomogram2.png Outdata2-Tomogram2.png

最小

最大
平均値
標準偏差

標準誤差

-0.0012516 (30, 25, 51)

0.0027149 (31, 31, 38)
4.84671e-06
0.000196091

3.82989e-07


電子線トモグラフィー画像のもつ問題点

 全方位からの投影像を得られないために、ミッシングエリアとよばれる情報がない領域があります。そのため、方向依存でのボケを生じます。

トモグラフに使われる画像処理

平滑化

セグメンテーション

トモグラム画像の解釈 ==

 また、多様な構造を含むため、3次元画像から興味あるセグメントを切り出すなどの作業が必要です。そのための支援ソフトウェアが必要です。

== サブトモグラムの平均化==