[发明专利]基于掩膜的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法

权利要求书

1.一种基于掩膜的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征在于，通过三维二值掩膜对冷冻电镜重构的三维密度图进行分割，分别计算三维密度图的膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分基于傅里叶空间三维球壳的半径功率谱，得到三维密度图的信号功率和噪声功率，进而通过光谱信噪比计算得到的基于掩膜的光谱信噪比曲线和选定的阈值得到全局分辨率的估计值，实现对冷冻电镜的重构质量的评测；

所述的半径功率谱是指：密度图的功率在傅里叶空间频率上的分布，即：RPS(s)＝∑k|Shell(s)|M(k)|²，其中：s是傅里叶空间三维球壳的半径，即为频率，该频率的倒数即为分辨率，k为傅里叶空间的坐标向量，Shell(s)为半径为s的三维球壳，M(k)为三维密度图的傅里叶变换。

2.根据权利要求1所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的三维二值掩膜完全包裹住所述的三维密度图中的生物大分子颗粒。

3.根据权利要求2所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的分割，即将三维密度图分割为膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分，分割后的膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分与原始三维密度图大小相同，且膜内颗粒结构部分的膜外密度值与膜外背景噪声部分的膜内密度值均为0。

4.根据权利要求1所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的三维球壳外界面为半径为s+0.5的球面，内界面为半径为s-0.5的球面，球壳厚度为1。

5.根据权利要求1所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的基于掩膜的光谱信噪比曲线，根据膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分的对应半径功率谱，计算三维密度图的信号功率和噪声功率，并通过mSSNR(dB)＝10·log₁₀SSNR对信号功率与噪声功率的比值进行换算得到。

6.根据权利要求1或5所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的光谱信噪比计算是指：光谱信噪比其中：RPS_i和RPS_o分别为三维密度图的膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分的RPS曲线，N_i和N_o分别为膜内颗粒结构部分和膜外背景噪声部分的长度，即非零像素的个数。

7.根据权利要求6所述的冷冻电镜三维密度图分辨率检测方法，其特征是，所述的RPS曲线上的最大频率是奈奎斯特频率，对应的最小分辨率为三维密度图的体素长度的2倍。