Multi-view image fusion improves resolution in three-dimensional microscopy

Abstract

A non-blind, shift-invariant image processing technique that fuses multi-view three-dimensional image data sets into a single, high quality three-dimensional image is presented. It is effective for 1) improving the resolution and isotropy in images of transparent specimens, and 2) improving the uniformity of the image quality of partially opaque samples. This is demonstrated with fluorescent samples such as Drosophila melanogaster and Medaka embryos and pollen grains imaged by Selective Plane Illumination Microscopy (SPIM). The application of the algorithm to SPIM data yields high-resolution images of organ structure and gene expression, in some cases at a sub-cellular level, throughout specimens ranging from several microns up to a millimeter in size.

csiLSFM combines light-sheet fluorescence microscopy and coherent structured illumination for a lateral resolution below 100 nm

“…In contrast, csiLSFM applies an obvious but stable method to create the interference pattern reaching the finest limit. Additionally, csiLSFM is capable of rotating the specimen and implementing multiple-views imaging to improve the axial resolution (41,42). Lower wavelengths can be used that work well with smaller molecules.…”

Unleashing Optics and Optoacoustics for Developmental Biology

“…The former has been addressed by combining several views in multiview SPIM (mSPIM) [52,53], MuVi-SPIM [54], or dual-inverted SPIM (diSPIM) [55]. By contrast, low optical sectioning resolution has been recently addressed by altering the shape of the beam, noting that when using traditional Gaussian beams this focused light sheets imply smaller fields of view.…”

Microscopie de fluorescence à feuille de lumière

“…Un des intérêts du DSLM est d'uniformiser le profil d'intensité de la feuille de lumière sans utiliser de système de mise en forme du faisceau et de contrôler la hauteur du balayage pour améliorer au maximum l'efficacité de l'illumination. Dans une MFL, le système de détection consiste en un microscope à épifluorescence classique : un objectif, un fil- exemples [24,25]). De plus, l'excellent rapport signal/bruit de la MFL permet l'utilisation simultanée de techniques de traitement d'images, comme la déconvolution, et la fusion des différentes vues [26].…”

“…De plus, l'excellent rapport signal/bruit de la MFL permet l'utilisation simultanée de techniques de traitement d'images, comme la déconvolution, et la fusion des différentes vues [26]. Ces techniques de reconstruction 3D ont été utilisées avec succès sur des embryons de medaka [20], des embryons de poisson zèbre ( Figure 4B), des follicules ( Figure 4A et Vidéo 1 1 ) et des embryons de drosophile [19,24,25], des drosophiles adultes ( Figure 4D et Vidéo 2 1 ) et de cellules épithéliales sous forme de kystes ou de sphéroïdes [27]. Bien que ces techniques nécessitent des ressources et des puissances importantes de calcul, les développements constants et rapides des outils tant matériels que logiciels les rendent aujourd'hui plus accessibles.…”

“…Quant aux microscopes biphotoniques, il est difficile de réaliser une comparaison quantitative de la phototoxicité du fait que les processus d'excitation sont différents. Toutefois, des mesures sous différents angles conduit à une résolution isotrope égale à la résolution latérale [24,28].…”