79、树突棘突触检测的图像处理方法

树突棘突触检测的图像处理方法

1. 线滤波器和点滤波器

在图像处理中，由于z方向的变化比xy平面更大，在计算导数时，z坐标会按经验系数0.7进行缩放。当接近点对象时会出现问题，因为v2会呈切线方向，导致相关方程表现得如同在对象中心一样，这使得棘头和其他点对象看起来比实际大很多。而在v3方向上，棘头的大小接近点扩散函数（PSF）的大小，虽然仍然偏大，但对于分割来说已经足够，因为点对象是很好分离的。

根据方向的不同，操作分别称为线滤波器和点滤波器。使用h2且κ = 10时的线滤波器和点滤波器输出结果如图所示。对于进一步的分割，选择阈值θ = 25 ± 5，并手动调整以减少连通性方面的剩余误差。输出中细对象的宽度几乎与其真实宽度无关，而是取决于PSF的大小，因此厚度测量需要原始灰度图像的信息。

2. 拓扑保留的三维细化

前期预处理步骤的目的是衡量图像点应被分割为对象还是背景，使用全局阈值对结果进行分割。理想情况下，二值结果应在拓扑上与真实组织等效，并保留其相关特征，但由于重建不可能完美，前者无法保证。拓扑误差可在后续能理解形状的阶段进行纠正。

为了与更高阶段建立联系，将对象简化为线骨架。骨架（也称为中轴变换）是对象O中所有点的子集S，满足特定条件。形状可以从骨架S精确重建，从S到半径的映射称为半径函数。对象边界上的小边缘可能会导致只代表形状次要特征的骨架分支，这种分支称为伪分支，可通过开闭等操作平滑对象边界来减少其数量。

在数字图像中，骨架的概念难以定义，这里仅给出应用的细化算法的大致步骤：
1. 定义一个位于立方网格中的有序方向集R = {r0, … r5}，选择r0，设置i = 0。
2. 若一个点