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三维单粒子矩量法从头算视角分布不均匀的建模。 (英语) Zbl 1468.94024号

摘要:低温电子显微镜(cryo-EM)中的单粒子重建是一种越来越流行的技术,用于从未知视角拍摄的多个噪声2D投影图像中确定分子的3D结构。大多数重建算法需要对3D结构进行低分辨率初始化,这是从头算建模。建议者Z.Kam先生[“从随机定向粒子的电子显微照片重建结构”,J.Theor.Biol.82,No.1,15-39(1980;doi:10.1016/0022-5193(80)90088-0)]矩量法(MoM)提供了一种方法,其中计算二维图像的低阶统计量,并通过求解多项式方程组估计三维结构。不幸的是,Kam的方法受到限制性假设的影响,最显著的是视角应该均匀分布。通常不切实际的是,均匀性需要计算高阶相关性,因为在这种情况下,第一和第二矩无法确定3D结构。在本文中,我们通过允许MoM中未知的、不均匀的视角分布来消除此假设。也许令人惊讶的是,我们表明这种情况在统计上比统一情况更容易,因为现在第一和第二矩一般足以确定分子的低分辨率膨胀。在已知非均匀分布的理想情况下,我们找到了一个有效的可证明算法来反转第一和第二矩。对于未知的非均匀分布,我们使用非凸优化方法来求解分子和分布。

MSC公司:

94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等)
65兰特 积分方程反问题的数值方法
68单位10 图像处理的计算方法
90C26型 非凸规划,全局优化
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