Background and Objective: The contrast of cryo-EM images vary from one to another, primarily due to the uneven thickness of ice layers. The variation of contrast can affect the quality of 2-D class averaging, 3-D ab-initio modeling, and 3-D heterogeneity analysis. Contrast estimation is currently performed during 3-D iterative refinement. As a result, the estimates are not available for class averaging and ab-initio modeling. However, these methods require good initial estimates of 3-D volumes and 3-D rotations of molecules. This paper aims to solve the contrast estimation problem in the ab-initio stage, without estimating the 3-D volume. Methods: The key observation underlying our analysis is that the 2-D covariance matrix of the raw images is related to the covariance of the underlying clean images, the noise variance, and the contrast variability between images. We show that the contrast variability can be derived from the 2-D covariance matrix and use the existing Covariance Wiener Filtering (CWF) framework to estimate it. We also demonstrate a modification of CWF to estimate the contrast of individual images. Results: Our method improves the contrast estimation by a large margin, compared to the previous CWF method. Its estimation accuracy is often comparable to that of an oracle that knows the ground truth covariance of the clean images. The more accurate contrast estimation also improves the quality of image denoising as demonstrated in both synthetic and experimental datasets. Conclusions: This paper proposes an effective method for contrast estimation directly from noisy images without using any 3-D volume information. It enables contrast correction in the earlier stage of single particle analysis, and may improve the accuracy of downstream processing.


翻译:背景和目标:冷冻-EM图像的对比因冰层厚度不均而异,主要因为冰层厚度不均。对比差会影响平均2D级、3Dab-initio模型模型和3D异异性分析的质量。对比估算目前是在3D迭接改进过程中进行的。因此,对类平均和 ab-initio模型的估算不可用。但这些方法需要3D卷和分子的3D旋转的精确度进行良好的初步估计。本文旨在解决AB-initio阶段的对比估算问题,而没有估计3D级的数值。方法:我们分析的关键观察是原始图像的2D异性矩阵与基本清洁图像的共变异性、噪音差异和图像之间的对比。我们显示对比变异性可以来自2D变异性矩阵,并且使用现有的Wiener 过滤(CWFS) 框架来估算它的准确度。我们还展示了比差的准确性估算,我们用CFFFS的大幅比值来比较先前的图像。

0
下载
关闭预览

相关内容

《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Estimation of the Shapley value by ergodic sampling
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月14日
Arxiv
12+阅读 · 2020年8月3日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员