Richardson–Lucy algorithm with total variation regularization for 3D confocal microscope deconvolution

反褶积 共焦 泊松分布 算法 散粒噪声 显微镜 全变差去噪 正规化(语言学) 残余物 盲反褶积 数学 光学 计算机科学 物理 人工智能 探测器 降噪 统计
作者
Nicolas Dey,Laure Blanc‐Féraud,Christophe Zimmer,Pascal Roux,Zvi Kam,Jean‐Christophe Olivo‐Marín,Josiane Zerubia
出处
期刊:Microscopy Research and Technique [Wiley]
卷期号:69 (4): 260-266 被引量:427
标识
DOI:10.1002/jemt.20294
摘要

Confocal laser scanning microscopy is a powerful and popular technique for 3D imaging of biological specimens. Although confocal microscopy images are much sharper than standard epifluorescence ones, they are still degraded by residual out-of-focus light and by Poisson noise due to photon-limited detection. Several deconvolution methods have been proposed to reduce these degradations, including the Richardson-Lucy iterative algorithm, which computes maximum likelihood estimation adapted to Poisson statistics. As this algorithm tends to amplify noise, regularization constraints based on some prior knowledge on the data have to be applied to stabilize the solution. Here, we propose to combine the Richardson-Lucy algorithm with a regularization constraint based on Total Variation, which suppresses unstable oscillations while preserving object edges. We show on simulated and real images that this constraint improves the deconvolution results as compared with the unregularized Richardson-Lucy algorithm, both visually and quantitatively.
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