电气工程与系统科学 > 图像与视频处理
[提交于 2025年2月12日
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标题: CRISP:一种用于冷冻电镜图像分割和处理的条件随机场框架
标题: CRISP: A Framework for Cryo-EM Image Segmentation and Processing with Conditional Random Field
摘要: 在显微图像中区分信号和背景是冷冻电子显微镜(cryo-EM)的关键初始步骤,但由于信噪比低、存在污染物以及大小不一的密集颗粒,这一过程仍然非常耗时。尽管最近引入了图像分割技术以在像素级别区分颗粒,但低信噪比使得为监督模型训练生成准确标注变得复杂。此外,缺乏系统比较管道构建中不同设计选择的平台。因此,一个模块化框架对于理解该方法的优势和局限性以及推动进一步发展至关重要。为了解决这些挑战,我们提出了一种管道,可以从cryo-EM数据自动生成高质量的分割图作为地面真实标签。我们的模块化框架允许选择各种分割模型和损失函数。我们还集成了条件随机场(CRFs)与不同的求解器和特征集来细化粗略预测,从而产生细粒度的分割。这种灵活性有助于针对cryo-EM数据集进行最佳配置。当在有限的显微图像集上进行训练时,我们的方法在合成数据上的准确率、召回率、精确率、交并比(IoU)和F1分数均超过90%。此外,为了展示我们框架在下游分析中的有效性,我们表明由我们的管道提取的颗粒在真实实验数据集上产生的三维密度图分辨率高于现有粒子选择器生成的密度图,同时性能与专家手动校准的数据集相当。
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