[发明专利]一种冷冻电镜三维重构中重构参数搜索方法和系统

权利要求书

1.一种冷冻电镜三维重构中重构参数搜索方法，其特征在于，包括：

构建参数空间，对每一张实验照片，通过蒙特卡洛模拟方法在所述参数空间中进行随机采样，获取实验照片在每个采样点上与给定模型的初始似然度；

对初始似然度大于设定条件的采样点进行重采样，产生新的采样点，并计算相应的似然度；

重复所述重采样过程，直至所有采样点的分布均方差不再减小；

将收敛后的采样点的统计分布参数作为对该实验照片的重构参数的一种统计描述，并用于重构生物大分子的三维电子密度图，其中，统计分布参数为采样点在参数空间中的统计分布情况；

构建参数空间具体包括：

构建平移子空间，将所述平移子空间通过x和y两个平移参数描述；构建旋转子空间，将所述旋转子空间通过一个单位四元数q描述；构建离焦量子空间，将所述离焦量子空间通过一个离焦量的变化比例系数ζ描述；构建结构状态子空间，将所述结构状态子空间通过一个描述所属结构状态的整数编号μ来描述；

将所述平移子空间、旋转子空间、离焦量子空间和结构状态子空间组合成参数空间{x,y,q,ζ, μ}；

所述将收敛后的采样点的统计分布参数作为对该实验照片的重构参数的一种统计描述，还包括：

计算所述采样点分布的均方差的倒数，并进行归一化处理，将所述倒数作为对应实验照片的权重；从采样点中随机选取N个或全部，按相同的权重参加三维重构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取实验照片在每个采样点上与给定模型的似然度具体包括：

将给定三维参照物按采样点的参数进行投影，计算投影和实验照片间的似然度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对初始似然度大于设定条件的采样点进行重采样具体包括：

将所述初始似然度作为采样点的权重，根据权重对采样点进行高低排序，将排序靠前的N个采样点作为原采样点进行重采样，以每个原采样点为中心重新获取多个采样点，且重采样后的采样点总数与重采样前的采样点总数相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对初始似然度大于设定条件的采样点进行重采样后还包括：

每次采样结束后，对采样点分布情况进行统计，基于所述采样点分布均方差进行下一轮重采样。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，直至所有采样点的分布均方差不再减小具体 包括：

使所有采样点的似然度收敛，若重采样无法使采样点收敛到更小的区域，则使所有采样点收敛至具有最大似然度的采样点附近。

6.一种冷冻电镜三维重构中重构参数搜索系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建参数空间，对每一张实验照片，通过蒙特卡洛模拟方法在所述参数空间中进行随机采样，获取实验照片在每个采样点上与给定模型的初始似然度；

采样模块，用于对初始似然度大于设定条件的采样点进行重采样，产生新的采样点，并计算相应的似然度；

循环模块，用于重复所述重采样过程，直至所有采样点的分布均方差不再减小；

重构模块，用于将收敛后的采样点的统计分布参数作为对该实验照片的重构参数的一种统计描述，并用于重构生物大分子的三维电子密度图，其中，统计分布参数为采样点在参数空间中的统计分布情况；

构建参数空间具体包括：

构建平移子空间，将所述平移子空间通过x和y两个平移参数描述；构建旋转子空间，将所述旋转子空间通过一个单位四元数q描述；构建离焦量子空间，将所述离焦量子空间通过一个离焦量的变化比例系数ζ描述；构建结构状态子空间，将所述结构状态子空间通过一个描述所属结构状态的整数编号μ来描述；

将所述平移子空间、旋转子空间、离焦量子空间和结构状态子空间组合成参数空间{x,y,q,ζ, μ}；

所述将收敛后的采样点的统计分布参数作为对该实验照片的重构参数的一种统计描述，还包括：

计算所述采样点分布的均方差的倒数，并进行归一化处理，将所述倒数作为对应实验照片的权重；从采样点中随机选取N个或全部，按相同的权重参加三维重构。